随着国家对节约集约用地政策的有序推进，以GIS为核心内容的先进技术不断应用到国土资源管理工作中。围绕“批、供、用、补、查、登”的核心业务，技术工作人员积极探索高效采集、更新基础数据和专题数据的方法，采用系统管理法快速地分析研究和发现低效、闲置、违法的用地行为，以辅助管理者决策节约集约用地。其中，无人机(unmanned aerial vehicle, UAV)航测技术在此领域开辟了一个全新的应用模式^[1-7]。

本文通过无人机航测技术在实验区的具体操作和实践，阐述了无人机系统的构成、空间信息的获取及成果精度分析，并且介绍了该技术在国土资源管理中的各种应用。

1 无人机航测系统 1.1 系统的构成及优势

无人机是一种具备动力装置和导航模块，在一定范围内依靠无线电装置或计算机预设飞控程序自主控制飞行的无人驾驶航空器^[1]。无人机航测系统主要由飞行控制系统、地面站系统、航拍摄像系统和数据处理系统组成。常州市国土资源局金坛分局所用的无人机为体积较小、轻复合材质、新能源驱动的测量型固定翼飞行器^{[8, 9]}。根据其主要参考指标可知，采用250 m以上的航高执行航测任务，以单日2~3个架次计算工作量，其采集数据的面积可达15~20 km²，能够有效地满足区域性国土资源管理数据的需求。

1.2 信息获取及处理

利用无人机航测系统获取高分辨率正射影像数据，其处理流程图如图 1所示，主要技术思路如下:

1) 航测前，根据项目区的范围，充分收集已有地形、影像数据，了解项目区的地形地貌、气候条件，选择适合无人机起降的空地，并根据项目需求及精度要求，设计航高、航程、重叠度等航测指标，为航测项目实施做好准备。

2) 选择合适的气候条件，执行航测任务。

3) 检查航测成果的质量及完整性，成果合格后，通过专业的无人机数据处理软件处理航片，生成项目区低分辨率影像成果，用于像控点的选取及实地测量。

4) 利用常州CORS(continuously operating reference stations)系统，采用GPS实测的方法现场采集像控点的坐标数据，将像控点转刺后与测量坐标关联，进行航片的空三加密。

5) 空三加密成果经检查合格后，进行DOM(digital orthophoto map)产品生产，通过匀光、匀色、接边处理、裁切等操作后，生成高分辨率的DOM数据。

6) 将DOM成果与前期影像、土地利用现状、土地利用总体规划、土地报批、土地供地、土地登记等业务数据叠加后进行比对分析，制作国土资源管理所需的各项专题数据，满足管理需求。

1.3 数据精度分析

将工业企业集中、土地利用现状变化较快的金坛经济开发区工业园作为分析样本，采用350 m航高执行工业园航测任务，采集工业用地数据并制作高精度DOM成果。为形成分析数据，分别采用目视解译DOM数据及1:500数字化测绘的方法生产两套数据成果^[6]。

在剔除粗差后，开发区工业园航测成果精度统计表如表 1所示，数字化测绘与航测成果比对图如图 2所示。由于目视解译及测绘采集数据的特征点主要为工业厂房拐点，相比地面地物点具有更高的可靠性，结合精度数据，可以得出无人机航测成果完全满足国土资源业务管理工作的需求。

2 无人机航测技术在国土资源管理中的应用

为获取更直观、更高分辨率、实时动态反映国土资源利用变化的影像数据，提高金坛区国土资源动态监测、跟踪管理的水平和效能，金坛局于2016年初引入航测无人机及配套软硬件设施，用于高分辨率DOM数据的生产。通过不断探索改进，现已基本形成从无人机航测、数据快速处理、变化信息提取到国土资源管理应用的技术解决方案，推进了国土资源管理信息化水平及各类应用效能。

2.1 土地利用动态监测

近年来，随着金坛地区城市建设速度的明显提升，土地供应量不断增大。为分析全市建设用地的利用过程和效果，实现土地的集约节约利用，每年需投入大量的人财物力开展土地变更调查监测及核查。各项工作的开展对基础地理信息数据的需求量非常大，且现势性要求极高，仅靠江苏省基础测绘成果形成的30 cm分辨率航片及卫星遥感数据很难满足需求，采用定期的大飞机航测或数字化测图又会造成更大的资源浪费。

为此，金坛局利用无人机航测，通过对工业集中区、重大工程项目、集镇区等重点区域集中航拍，获取了30余架次近200 km²的航片数据，并组织人员进行了像控点采集及数据处理工作，形成了高精度、高分辨率的DOM数据。将该数据与前时相影像、近年报批供地数据、土地利用现状数据等国土资源管理业务数据进行叠加，可快速分析各航测区域内土地利用的过程及土地利用率，如图 3、图 4所示。

与传统航测及数字测图相比，无人机航测具有更高的灵活性、更低的成本、更实用的利用效果等优势。以10 km²大小的工业园区为例，单独组织大飞机航飞不具备可行性; 采用大比例尺测图会产生数十万的测绘费用，且工期较长，成果直观性一般。而采用无人机航测，只需单个项目组实施1~2个架次的航拍，一次外业像控点数据采集及2~3个工作日的数据处理即可形成国土资源管理所需的高分辨率DOM数据成果，前后时间不超过一周，综合成本不足1 000元/km²，极大地降低了国土资源管理的成本，提高了土地利用动态监测效能。

2.2 土地执法监察

土地执法监察是国土资源管理部门对本辖区内土地非法占用、超占用地、越权审批等违法行为依法监督检查，维护国土资源管理政策法规，促进土地全面合理、集约节约开发利用，缓解土地供需矛盾的有效手段^[7]。

传统的监察作业主要依靠执法车巡查、实地调查测绘、知情人举报等技术手段，存在周期长、成本高、覆盖不全等不利因素，难以实现事前防范、及时制止，往往会造成执法被动的局面。金坛局采用无人机航测技术，将监察工作中的重点监测地区、大型监测项目、矿山开采区域进行定期航测，防范其违法行为。采用无人机航测对大型项目及矿区监管的成果如图 5、图 6所示。

重点监测区域主要集中在金坛的西部山区，违法用地行为往往隐蔽性较强，常规巡查易出现盲点，发现时已经建设完成，给事后执法造成极大困难; 大型项目在建设过程中容易出现超批准用地、未按合同约定开发建设等违法行为，且进入建设区巡查困难，建设进度难以评估，可利用无人机航测或航拍实现全程跟踪监管; 矿区越界开采、超约定开采等现状一直是矿山执法的难题，由于采矿区现场条件复杂，仅仅依靠现场勘查很难判定其违法行为，通过无人机航测实现多时相数据的叠加分析，可清晰地判定其开采行为是否符合法律、法规。

2.3 土地开发整理

近年来，金坛局承担了万顷良田建设、土地整理示范区建设等多个大型的土地开发整理项目。在项目实施前，为确定大型土地开发整理项目的可行性，需对照该项目区的土地利用现状及规划进行反复调查论证，并采用数字化测图的办法对项目区进行地形及高程的测绘，作为项目设计实施的重要依据。项目实施完成后，需再次测绘项目区地形图，以核定项目土方工程量、新增耕地面积、道路沟渠长度、配套设施情况等。仅测绘单项费用就达数十万元，且形成的成果直观性不强、覆盖面不广、周期较长，较难满足项目实施的需求。

基于上述原因，在省投土地开发整理项目示范区三期竣工验收、示范区六期前期设计的过程中，金坛局采用无人机对以上项目分别进行航测，生产影像数据用于项目实施。项目实施完成后的航测成果如图 7所示。

经探索，在项目实施前，充分利用无人机航测成果，仅需测绘项目区特征点位的高程数据，外业数据采集可减少近70%的工作量，且形成的成果更具直观性，更有利于项目的规划设计。项目实施后，实施航测不仅能形成项目区新的地形成果，且能够利用高分辨率的影像准确解译道路、沟渠等的长度及种类，统计各类配套设施的数量，与实施前影像、现状成果叠加分析，形成该项目竣工测量报告的相应成果。利用无人机航测成果，可实现项目的全过程监管记录，给各工作环节保留更充实、更直观的成果，大幅降低数据获取环节的费用，并缩短测量工期，提高项目管理水平。

2.4 不动产登记

推行不动产统一登记制度，对权利内容多样、空间范围差异较大的多种产权必须实施统一登记^[10]，基于不动产登记的种种特性，其登记管理系统势必会构建在更精确的三维地理信息系统平台上，以实现各类不动产产权的管理。

为适应发展趋势，金坛局在不动产登记方面做了部分前期部署准备。基于建设完成的国土资源二三维信息管理平台，结合2012年度工业用地普查数据，利用高精度影像测绘形成的建筑物范围、高度等数据形成了辖区内的三维工业用地管理系统，如图 8所示。

2015年，通过工业用地更新调查，进一步完善辖区内的工业用地数据，形成完整的三维工业用地管理数据库。在此基础上，为了降低三维地理信息数据采集成本，缩短建库周期，金坛局采购了城区约50 km²的无人机三角翼航测数据，用于探索实景数据自动建三维模型并应用于不动产登记的方法，以实现相关信息在不动产审批、交易、登记等有关部门的依规共享，建设完成统一完整的不动产管理平台，如图 9所示。

3 结束语

利用无人机航测技术优化国土资源管理效能的方法是以基础数据相对完善，且具有相当数量的专业技术人员为前提实现的。通过实验，构建了一套利用无人机航测技术采集基础地理信息数据，并应用于土地利用动态监测、土地执法监察、土地开发整理、不动产登记、应急测绘保障、地质灾害监测等多项国土资源业务管理的系统。

由于无人机影像还存在着分辨率高、像幅小、数量多、倾斜不稳定等问题^[5]，给后续数据处理带来诸多技术难题，为生产高精度DOM数据，需配备较多的专业技术人员及软硬件设备，这对于县区级国土资源管理部门的推行有一定的条件制约，因此，建议以地市级为单位，组织专门的技术部门，统一实施全域内各类无人机航测任务，并研究解决生产、应用、推广过程中的技术难题，用更专业、智能、有序的作业方式，更科学、精确的保障国土资源管理水平，全面提升决策水平及管理效能。