无人机航测与GIS 集成在土地利用现状调查中的应用研究

引言

当前土地利用调查面临突出问题。无人机航测技术凭借其高分辨率、灵活机动和低成本优势，与 GIS 空间分析能力相结合，为土地资源调查提供了全新解决方案。这种技术融合不仅能够快速获取地表覆盖信息，更能建立动态更新的空间数据库，显著提升土地监管效率和决策科学性，为国土空间规划、生态保护等重大需求提供精准数据支撑。

1 无人机航测技术原理

无人机航测技术是基于无人机平台搭载多光谱相机、激光雷达等传感器，通过预设航线自动采集地表空间数据的新型遥感技术。该技术系统由飞行控制模块、遥感传感器模块和地面站处理模块组成，依托 GNSS 高精度定位和IMU 惯性测量单元实现飞行姿态稳定控制，通过航摄规划软件设计重叠率 60%80% 的航线网络确保影像全覆盖。影像获取过程中采用RTK/PPK 差分定位技术使平面精度达到厘米级，多光谱传感器同步采集可见光与近红外等波段数据，激光雷达系统通过脉冲激光测量获取三维点云数据。数据处理环节采用空中三角测量原理建立影像间几何关系，通过密集匹配算法生成数字表面模型，正射校正消除地形起伏和投影变形影响，最终输出具备地理坐标的高分辨率正射影像和三维模型产品，为地理信息系统提供高精度基础空间数据源，这种低空遥感技术突破了传统航测成本高、周期长的局限，实现了灵活高效的空间信息获取能力[1]。

2 无人机航测与GIS 集成在土地利用现状调查中的应用原则

2.1 数据准确性原则

数据质量是土地利用调查的生命线，必须确保从数据采集到成果输出的全过程精度控制，航测环节要保证影像分辨率满足地类判读需求，飞行高度与相机参数需根据调查精度要求科学匹配，像控点布设要覆盖整个测区并考虑地形代表性。GIS 建库过程严格执行数据质量标准，拓扑关系检查要消除面状缝隙与重叠，属性赋值需与影像特征一致，建立多级质量检查机制，包括航测数据初检、解译结果互检和实地样本核查，形成闭环质量管控体系，关键环节保留完整元数据记录，实现数据溯源管理，最终成果需通过不同技术人员的交叉验证，确保地类判读的正确性与边界勾绘的准确性，为土地管理决策提供真实可靠的基础数据。

2.2 技术兼容性原则

技术体系构建需要考虑现有软硬件环境的适配性，无人机平台选择要兼容多种传感器类型，航摄数据格式需符合主流 GIS 软件处理规范，坐标系统一采用国家规定的测绘基准，避免不同环节的数据转换损失。GIS 平台功能设计要与外业调查终端无缝衔接，数据库结构需预留扩展字段满足后续业务需求，系统接口遵循行业标准协议，确保与国土调查云平台的数据互通，处理算法要考虑不同区域地类特征的适用性，建立可调节的分类规则库，使技术方案能够适应平原、山区等不同地形条件下的调查需求，在系统集成层面实现航测数据处理软件与 GIS 平台的双向数据流通，形成完整的技术生态链，保障调查工作的顺利实施与成果的长期可用性[2]。

2.3 工作高效性原则

效率提升是技术集成的核心价值体现，需优化航测外业实施方案，通过智能航线规划减少无效飞行，利用多云天气自动调整拍摄计划，飞行任务与像控点测量同步开展压缩工序间隔。内业处理采用分布式计算架构加速大数据量处理，开发自动化预处理工具完成影像匀光匀色等重复性工作，GIS 空间分析利用模型构建器实现批量处理，建立典型地类样本库辅助快速解译，通过移动终端实现内外业数据实时同步，外业核查采用智能导航定位快速到达疑问图斑，建立多工序并行的工作流机制，使数据采集、处理、应用的周期大幅缩短，在保证质量的前提下实现调查效率的成倍提升，满足自然资源动态监测的时效性要求。

3 无人机航测与GIS 集成在土地利用现状调查中的应用研究

3.1 无人机航测数据采集流程

科学规范的采集流程是保障数据质量的基础，前期准备阶段需收集测区基础地理资料，根据调查目的确定分辨率指标，划分合理的飞行分区并设计最优航线网络，像控点布设要兼顾平面和高程控制需求。外业实施阶段需进行设备检校与试飞测试，选择适宜的气象条件执行航摄任务，同步记录飞行日志和气象数据，像控点测量采用与航测相匹配的测量方法。数据获取后立即进行质量初检，包括影像清晰度、重叠度和覆盖完整性检查，对不合格区域及时安排补飞，原始数据按照统一命名规则归档管理，建立完整的元数据文档，为后续处理提供详实的基础信息，这种标准化的采集流程既保证了数据质量又提高了工作效率，为 GIS 集成应用奠定了数据基础。

3.2GIS 数据处理与分析方法

GIS 平台为航测数据提供了强大的处理分析工具链，原始影像经过几何校正与辐射校正后导入空间数据库，通过影像分割算法将连续像元转化为具有语义意义的图斑对象，结合多光谱特征建立分类规则集。数字高程模型用于消除地形引起的投影变形，三维可视化技术辅助复杂地类的判读解译，空间叠加分析识别土地利用变化区域，缓冲区分析评估特殊地类的保护范围，网络分析优化外业核查路线，通过空间统计工具计算各类用地面积与分布特征，时序分析模型追踪地类演变规律，制图模块自动生成符合规范的专题图件，这套完整的处理方法将原始遥感数据转化为具有管理价值的空间信息产品，支撑土地资源科学决策。

3.3 集成系统在土地分类中的应用

地类智能识别是技术集成的核心应用方向，通过样本训练建立光谱、纹理、形状等多特征融合的分类模型，耕地识别重点关注种植作物类型与轮作特征，建设用地区分住宅、工矿等不同功能类型，林地分类考虑树种组成与郁闭度差异，水域细分河流、湖泊、坑塘等次级类别。疑难图斑采用人机交互方式辅助判读，结合历史调查数据验证分类结果一致性，建立分类置信度评价体系指导外业核查，通过知识规则库处理"同物异谱"和"同谱异物"现象，分类结果经拓扑处理形成无缝拼接的面状图层，属性结构设计满足国土调查规程要求[3]。

3.4 基于集成系统的变化监测方法

变化检测是动态监管的关键技术手段，采用多时相航测数据通过像素级与对象级相结合的分析方法发现变化图斑，光谱特征差异法识别地表覆盖突变，纹理分析捕捉渐进式变化迹象，三维比对发现高程信息改变区域。检测结果经形态学处理去除噪声干扰，通过空间关联分析确定变化类型与驱动力，建立变化强度评估模型量化土地利用转变程度，结合规划数据判别变化合法性，重点区域设置自动监测预警机制，变化信息实时更新至土地管理数据库，形成"发现-核查-入库"的闭环管理流程。

结束语

无人机航测与 GIS 集成技术正在深刻改变传统土地利用调查模式，构建起高效精准的数字化调查技术体系。该技术组合既解决了海量空间数据获取难题，又实现了调查成果的智能化分析与可视化表达，大幅提升了土地资源管理的现代化水平。未来随着AI 解译算法的进步和多源数据融合的深入，这一技术体系将在自然资源调查监测领域发挥更大价值，为生态文明建设和高质量发展提供更强大的技术支撑。

参考文献

[1]孙晓莉,张顺安,刘应芳,赵然,田淑静,和万荣.基于 GIS 的土地利用动态变化及其驱动力分析[J].地理空间信息,2021,19(11):101-103+111+9.

[2]李浩,伦泽华,张泽兴,徐俊峰.无人机航测在全域土地综合整治中的应用[J].中国金属通报,2021,(11):197-198.

[3] 宁本雪. 探讨无人机航测在土地资源管理中的应用[J]. 居业,2021,(07):3-4.