土地整治中新增耕地的无人机低空航测技术研究

摘 要：近年来，随着我国城市化和农业现代化的不断推进，用地供需问题依然十分紧迫。为了合理利用土地和保护农田，土地整治成为一个重要平台，是实现“促发展、守底线、惠民生”的重要途径。无人机航测技术可以应用于土地整治，为新增耕地核定提供支持。本文阐述了土地整改的时间进程以及新增耕地的核定标准，并对无人机低空航测技术在土地整改进程中所发挥的作用进行了充分的调研。

关键词：土地整治；新增耕地核定；无人机航测技术原理；应用优势

在社会经济不断发展、城镇化进程持续推进的大背景下，用地的供求矛盾也日益突出，尤其是新增耕地的核定。2023年中央一号文件明确指出，要加强耕地保护和用途管控，确保补充的耕地数量相等、质量相当、产能不降。为缓解土地问题，充分激活土地资源活力，采用新型测绘技术开展土地整治已成为当下的重中之重。相比于传统测绘方法，无人机低空航测技术具有高效、准确等巨大优势，已逐渐成为土地整治过程中应用的重要技术方法。

1 土地整治的概述

土地整治是一项复杂而全面的工程项目，其目的是对特定区域内未利用的土地进行整理，修复受人为和自然因素损害的土地，并开发未被利用的土地，以提高当地的生产和生活水平，同时改善环境质量。该项目要求涵盖多个方面，需要系统性地规划、实施和监测，以确保其有效性和可持续性。通过土地整治，提高了现有土地资源的利用效率，极大地改善了耕地质量，因此大大促进了土地资源的可持续利用和发展。

1.1 土地整治研究进展

新中国成立之初，为解决我国日益加剧的人多地少矛盾，各地区积极开展如何高效利用土地，实际意义上土地整理开始得到探索。直到20世纪90年代末出台的《土地管理法》首次将“土地整理”写入法律，这意味着我国土地整治发展步入正轨。土地整治经过多年的不断发展，其内涵也在不断变化。

（1）阶段一：20世纪末期，“土地整理”作为土地整治的主流概念在《土地管理法》首次提出，其相关称谓随之被提出；学者们主要对理论基础、土地整治模式及运行机制开展研究。土地整治刚刚开始进行，对其研究的广度和深度都亟待进一步提升。

（2）阶段二：各种概念的兴起。随着土地整治工作的不断推进和发展，土地整治的概念和内涵得到了较大丰富和完善。关于土地整治范围的问题，几乎在全社会达成了一致：土地整治需涵盖农业用地、农村建设用地、土地复垦和土地开发等。但是，关于土地整治的内容却始终难以达成共识，这其中包括土地综合整治、土地开发治理等各个维度。这些不同观点极大促进了土地治理基础理论的研究，但也在一定程度上阻碍了我国土地整理的规范化发展。

（3）阶段三：“土地整治”概念的统一。我国政府在十七届三中全会中明确提出进行土地整治规划、统筹安排以及连片推进，“土地整治”自此成为明确的专业术语。随后《全国土地整治规划（2011—2015）》《土地复垦质量控制标准》《土地整治项目制图规范》等一系列行业标准的出台，进一步对土地整治的各项工作提供了更加具体和全面的指导。随后，土地整治可持续性评估、战略路径选择等问题得到了广大学者的系统研究，我国的土地整治步入了一个崭新的阶段。

经历三个阶段的发展，我国土地整治从基础理论到落地实施，从考虑社会经济效益到注重生态效益，土地整治的内涵得到了不断深化和拓展，耕地质量明显提升、数量稳步增加，这有效优化了土地利用的布局和结构，极大地促进了国土资源的优化利用。

1.2 新增耕地勘测核定方法

作为土地整治项目重要指标之一，新增耕地主要来自整理的零星建设用地、开发未利用田地以及减少的田坎系数，其是农作物增收的重要保障。目前，我国在土地整治项目有许多勘测核算新增耕地面积的方法，这些方法具有不同原理、不一样的适用条件，具有各自的优缺点，详见下表。

由以上对比可知，各种新增耕地勘测方法具有不同的应用场景，应区别对待，因地制宜。新增耕地面积的来源和分布是土地整治项目的重要因素，然而目前的测量成本普遍较大，而且容易受人为因素的干扰。因此，通过先进的测量技术快速获得精准的实地信息成为越来越受欢迎的方式。

2 无人机低空航测技术原理和过程

无人机低空航测技术（无人机低空遥感）主要是运用无人机技术和现代数码技术，将小型数码相机装在无人机上，当在距离地面较低高度飞行时，迅速拍摄高清图片，进而获得高分辨率的地面影像数据。由于具有高精度、低成本、高灵敏以及操作简单等一系列优点，无人机航测技术已成为获得低空遥感数据的新技术方法，正被广泛应用于各个行业的测绘领域。

2.1 无人机航测系统的组成

无人机低空航测系统主要由飞行控制系统、航拍摄像系统和地面控制系统组成。飞行控制系统保障定位功能和无人驾驶，航拍摄像系统用来收集遥感信息，地面控制系统用来设计航线并遥控飞行，三者组合实现自动快速获得待测区域的空间遥感信息。

（1）作为飞行控制的核心装置，飞行控制系统由无人飞行器、控制系统和传感器组成，传感器中包含陀螺仪、地磁感应、GPS模块、加速计和气压传感器。飞行控制系统首先采集导航定位数据、飞行平台动态信息和地面测控信息，然后由INS/GPS算法处理得到无人机的姿态数据，进而控制其在目标测试区域实现自主飞行。

（2）航拍摄像系统可以用来搭载各种不同的平台，如热成像仪、探地雷达、合成孔径雷达、气象传感器等。这些设备可以实现多種遥感数据的快速监测，如果需要，也可以根据具体需求进行设备更换。

（3）地面站系统则根据既定任务需求和实际地形状况来设计航行路线，实时呈现并记录无人机飞行区域的地图信息、飞行和姿态参数以及导航数据，使人们更为方便进行航迹规划和路径调整，实现各种飞行测量任务的精准调控。

2.2 无人机航测方法及步骤

无人机航测方法主要由控制测量、获取航片、空三加密、输出DOM和图形矢量化五个步骤组成，以下分别简要介绍各步骤。

（1）控制测量是根据待测区域情况和项目要求选择像控点并对其进行测量，是测绘能否精准实现的关键。像控点实际选取时要考虑航摄像机能否清晰拍摄，不能存在遮挡，避免有高差，常见的像控点有清晰的道路交角、路面车实线角等。为了保障成图精度，可对像控点的形状进行特殊设计，如“X”形、“L”形等。

（2）获取航片时首先勘查项目区域，依照飞行区域要求和特点来拟定飞行器的起降点，然后根据项目需求确定需搭载的摄像机和地面分辨率，从而设定飞行高度。

（3）空三加密又称为空中三角测量，其在室内对少量的实地控制点加密，进而计算加密点的平面位置和高程，获得待测区域的空间几何信息。空三加密能够利用较少的地面控制点对待测地区完成绝对定向，是无人机低空航摄中非常重要的一部分。空三加密通常包括两种方法，即解析空三角测量和模拟空三角测量。

（4）输出DOM即为制作正射影像DOM，其过程就是对航片影像进行几何纠正，进而把原始影像的中心投影改正为正射投影。如Pix4D软件的DOM图像制作流程为：空三加密→点云加密和生成三维网格纹理→生成数字表面模型和正射影像。

（5）将已获取的DOM成果，在軟件中进行拼接及裁剪处理，然后按影像图形上的房屋、道路边线、地类界边线、井盖、路灯、线杆等地物的坐标位置进行图形矢量化，便得到了项目所需的信息。

3 无人机低空航测技术特点和应用优势

无人机低空航测技术能够改善土地整治中涉及范围广、部门人员不足的问题，实现了对项目区域高效精准测量。同时，无人机遥感简便快捷的监测特点在新增耕地勘测领域发挥着巨大的作用，已成为区域土地利用动态监测中的有效方式。

3.1 无人机航测的技术特点

无人机航空遥感相比传统监测和卫星、载人等现代遥感技术，呈现出独特的技术优势，具体如下：

（1）快速的机动响应能力。无人机具有低空飞行的特点，这使得其空域申请方便，同时能够适应多种天气状况。

（2）无人机飞行系统启动迅速，运输简单且易操作。无人机航测系统可以迅速锁定监测范围，并且快速到达。利用无人机航测系统，我们可以获取到精准的位置信息和高质量的图像，同时可以灵活地配置各种传感器，例如单波段、多波段和全色波段等，以便我们获取更为全面和丰富的数据信息。

（3）无人机航测系统能够方便地扩展监测能力，因为它可以配备各种小型遥感传感器，例如合成孔径雷达、热成像仪、探地雷达和气象传感器等，以适应各种快速监测需求。同时，该系统还可以迅速处理数据，进行应用分析，并且可以整合不同数据源。

3.2 无人机航测的应用优势

得益于以上独特的技术优势，无人机航测技术能够有效改善现有土地整治方法的不足，助力实现科学规范的土地整治。其在土地整治的应用优势有：

（1）无人机低空航测技术能够获得清晰的区域图像，有效呈现土地整治项目中的实施效果；同时能够根据需要对图像进行放大缩小，便捷的后续处理有助于开展各项后续工作。

（2）无人机航测系统中的高清数码相机搭配GPSRTK技术对待测区域进行实地测绘，地面控制系统也可根据获取数据实时改变飞行参数，能够确保获取数据更为符合实际状况。

（3）在土地整治过程中，影像制作是一个非常耗时的过程。然而，使用无人机航测技术可以直接处理正射影像图，使得测绘结果更加准确可靠。

（4）无人机航测能够直接通过系统控制在远距离进行地面监测，从而减少了人力付出，运营成本低廉；此外，其应用系统维护得也相对便利。

4 无人机航测技术在新增耕地监测中的应用

通过运用高精度数字航片进行无人机航测技术，可以捕捉土地利用的动态变化信息，并据此获得新增耕地信息。要掌握土地利用动态信息，就离不开信息提取技术的改进和地面影响数据分析的精度提升。为了监测土地利用的动态变化，很多研究人员已经把GIS和遥感技术相结合。例如，程学军等人将不同时段的假彩色合成图像，使得地理信息系统技术和遥感技术有机地结合起来，以对武汉城市土地利用的动态变化进行迅速准确的监测。刘盛和等研究人员利用GIS空间分析技术，研究北京市土地利用扩展的时空过程，揭示了导致其“超常膨胀”的原因。尽管采用计算机自动分类技术可以提高效率，但是在土地整治项目中获得的数据仍然无法达到测绘图件1∶2000比例尺的精度要求，特别是在土地整治项目分布零散、大小不一的情况下，传统遥感技术并不适用。

近年来，各项新技术例如遥感平台、传感器和数据通信等不断更新和变换，助力遥感技术更加实时、动态、快速获取对地观测数据，监测水平和效率不断提升。同时这些技术已经被广泛应用于土地利用动态监测，可以为新增耕地的精准检测提供很大的保障。

结语

通过本文的讲述，我们对土地整治的发展历程和新增耕地的核定方法有了更广泛的了解，同时文章也概述无人机低空航测技术的技术原理和优势，并探讨了其在土地动态检测中的应用。利用无人机低空航测技术进行土地整治工作，可以满足不同地形的测绘需求，直接反映土地整治的成果，从而提高土地整治的工作质量和效率。虽然无人机低空航测技术在实际应用中仍表现出一定局限性，但随着其技术缺陷和相关设备的不断改进，土地整治工作也必将会越来越科学和完善。

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作者简介：胡宽裕（1990— ），男，汉族，甘肃静宁人，硕士，工程师，研究方向：工程测量、空间规划、土地规划。