陳 靜

（青島信達(dá)勘測(cè)有限公司，山東 青島 266600）

自然資源的有效監(jiān)測(cè)和管理對(duì)于保護(hù)生態(tài)環(huán)境、優(yōu)化資源配置、實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展至關(guān)重要。然而，傳統(tǒng)的自然資源監(jiān)測(cè)面臨人力和時(shí)間成本高、數(shù)據(jù)獲取精度低等挑戰(zhàn)。隨著無(wú)人機(jī)測(cè)繪技術(shù)的快速發(fā)展，其應(yīng)用在自然資源監(jiān)測(cè)項(xiàng)目中越來(lái)越受到關(guān)注。無(wú)人機(jī)測(cè)繪技術(shù)除了測(cè)繪范圍廣泛之外，還可以實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)傳輸、視頻傳輸和實(shí)時(shí)遙控等雙向通信應(yīng)用，促進(jìn)精準(zhǔn)互動(dòng)和信息共享。

1 無(wú)人機(jī)測(cè)繪技術(shù)概述

無(wú)人機(jī)測(cè)繪技術(shù)是指利用無(wú)人機(jī)作為載體，通過(guò)懸掛測(cè)繪設(shè)備，利用無(wú)人機(jī)的飛行特點(diǎn)和遙感技術(shù)，對(duì)地表、地形、建筑物等進(jìn)行測(cè)繪和數(shù)據(jù)采集的一種技術(shù)。無(wú)人機(jī)測(cè)繪技術(shù)具有高效快速、安全可靠、高精度精準(zhǔn)、多維數(shù)據(jù)采集等多個(gè)特點(diǎn)，近些年在各行各業(yè)得到了廣泛應(yīng)用。例如工程測(cè)繪、土地規(guī)劃、環(huán)境監(jiān)測(cè)、地理信息系統(tǒng)等領(lǐng)域，無(wú)人機(jī)測(cè)繪技術(shù)的運(yùn)用大大提高了測(cè)繪工作的效率和精度，為人們提供了更好的地理信息支持。

2 無(wú)人機(jī)測(cè)繪技術(shù)在自然資源監(jiān)測(cè)項(xiàng)目中的優(yōu)勢(shì)

2.1 監(jiān)測(cè)范圍廣泛

傳統(tǒng)的自然資源監(jiān)測(cè)通常受到地理環(huán)境和人力資源的限制，一些山區(qū)、森林、河流等遙遠(yuǎn)或難以進(jìn)入的地區(qū)往往很難實(shí)施監(jiān)測(cè)活動(dòng)。然而，無(wú)人機(jī)具有靈活性和適應(yīng)性，可以快速飛行和懸掛專業(yè)設(shè)備，從而使得監(jiān)測(cè)范圍更為廣泛。無(wú)人機(jī)可以通過(guò)低空飛行獲取大范圍的地表數(shù)據(jù)，提供更全面的監(jiān)測(cè)視角。在山區(qū)、森林等地區(qū)，無(wú)人機(jī)可以在崎嶇復(fù)雜的地形中穿行，獲取難以獲得的地理信息。

2.2 信息采集迅速

無(wú)人機(jī)的高效快速特點(diǎn)使其可以在較短的時(shí)間內(nèi)獲取大量的數(shù)據(jù)，尤其是搭載高分辨率相機(jī)、激光雷達(dá)等傳感器時(shí)，可以提供細(xì)節(jié)豐富的地表圖像和三維模型數(shù)據(jù)。同時(shí)，無(wú)人機(jī)可以進(jìn)行自動(dòng)化的飛行計(jì)劃和路徑規(guī)劃，以最優(yōu)的方式采集地理信息。這種迅速的信息采集能力有助于及時(shí)獲取關(guān)鍵數(shù)據(jù)，進(jìn)一步支持資源監(jiān)測(cè)工作。

2.3 數(shù)據(jù)安全性較高

傳統(tǒng)的自然資源監(jiān)測(cè)方式可能需要人工操作進(jìn)入現(xiàn)場(chǎng)，存在一定的風(fēng)險(xiǎn)。例如，在監(jiān)測(cè)大動(dòng)物遷徙時(shí)，傳統(tǒng)的人工方法可能會(huì)對(duì)動(dòng)物造成干擾。而無(wú)人機(jī)操作人員可以通過(guò)遙控設(shè)備在遠(yuǎn)程控制無(wú)人機(jī)，不需要直接接觸監(jiān)測(cè)區(qū)域，從而降低了人員風(fēng)險(xiǎn)。此外，無(wú)人機(jī)操作人員可以遵循強(qiáng)制的安全操作規(guī)范和飛行程序，降低了事故和數(shù)據(jù)泄露的風(fēng)險(xiǎn)，這使得無(wú)人機(jī)測(cè)繪技術(shù)在數(shù)據(jù)安全性方面具備較高的保障[1]。

3 無(wú)人機(jī)測(cè)繪技術(shù)的應(yīng)用流程

3.1 需求確認(rèn)和規(guī)劃

在這個(gè)階段，需要明確自然資源監(jiān)測(cè)的具體需求和目標(biāo)。確定監(jiān)測(cè)的范圍、要素和數(shù)據(jù)類型，例如監(jiān)測(cè)森林覆蓋率、土地利用變化、水域面積等。同時(shí)，制定詳細(xì)的監(jiān)測(cè)計(jì)劃，包括監(jiān)測(cè)頻率、監(jiān)測(cè)時(shí)間和監(jiān)測(cè)區(qū)域。

3.2 飛行計(jì)劃和任務(wù)準(zhǔn)備

根據(jù)監(jiān)測(cè)計(jì)劃，制定無(wú)人機(jī)的飛行計(jì)劃。確定飛行區(qū)域范圍和邊界，選擇適當(dāng)?shù)娘w行高度、速度和航線。同時(shí)，進(jìn)行任務(wù)準(zhǔn)備工作，包括檢查無(wú)人機(jī)設(shè)備和傳感器、充電電池、存儲(chǔ)介質(zhì)等，確保飛行任務(wù)的順利進(jìn)行。

3.3 實(shí)地飛行和數(shù)據(jù)采集

根據(jù)飛行計(jì)劃，進(jìn)行實(shí)地飛行并進(jìn)行數(shù)據(jù)采集。遙控?zé)o人機(jī)執(zhí)行飛行任務(wù)，搭載的傳感器會(huì)根據(jù)需要采集地表數(shù)據(jù)，例如高分辨率影像、激光雷達(dá)點(diǎn)云等。同時(shí)，可以使用導(dǎo)航系統(tǒng)和定位設(shè)備對(duì)無(wú)人機(jī)進(jìn)行定位和姿態(tài)控制，確保航線的準(zhǔn)確性和數(shù)據(jù)采集的可靠性。

3.4 數(shù)據(jù)處理和分析

飛行完成后，將采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理和分析。首先，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行校正和配準(zhǔn)，以提高數(shù)據(jù)的精度和質(zhì)量。然后，根據(jù)需求進(jìn)行進(jìn)一步的數(shù)據(jù)處理，如生成正射影像、數(shù)字地面模型（DEM）、數(shù)字地表模型（DSM）、三維模型等?？梢允褂脤I(yè)的軟件和算法進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和分析。

3.5 結(jié)果呈現(xiàn)和應(yīng)用

根據(jù)監(jiān)測(cè)項(xiàng)目的需求，將處理好的數(shù)據(jù)進(jìn)行結(jié)果呈現(xiàn)和應(yīng)用。可以制作地圖、圖表、報(bào)告等形式，展示監(jiān)測(cè)結(jié)果。利用這些結(jié)果進(jìn)行資源管理、環(huán)境評(píng)估、規(guī)劃決策等工作，同時(shí)也可以與其他地理信息系統(tǒng)（GIS）數(shù)據(jù)進(jìn)行集成和應(yīng)用。

3.6 數(shù)據(jù)管理和保存

對(duì)測(cè)繪數(shù)據(jù)進(jìn)行整理、歸檔和保存，建立相應(yīng)的數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)或云存儲(chǔ)系統(tǒng)，確保數(shù)據(jù)的長(zhǎng)期可用性和安全性。保留原始數(shù)據(jù)和處理后的數(shù)據(jù)，以備后續(xù)分析和應(yīng)用使用。

4 無(wú)人機(jī)測(cè)繪技術(shù)在自然資源監(jiān)測(cè)項(xiàng)目中的運(yùn)用

4.1 航攝像控點(diǎn)的制作以及布設(shè)

航攝像控點(diǎn)是用于定位和精確校正航拍影像的關(guān)鍵要素之一，因此需要合理地進(jìn)行制作。監(jiān)測(cè)人員可以通過(guò)全球定位系統(tǒng)（GPS）和網(wǎng)絡(luò)實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)定位技術(shù)（Real-Time Kinematic，簡(jiǎn)稱RTK）進(jìn)行精確測(cè)量并獲取控制點(diǎn)的坐標(biāo)。同時(shí)還可以根據(jù)監(jiān)測(cè)區(qū)域的具體要求，將控制點(diǎn)的坐標(biāo)標(biāo)記在實(shí)地地面上。通常要求控制點(diǎn)在監(jiān)測(cè)區(qū)域內(nèi)均勻分布，并避免在遮擋物上布設(shè)。

在航攝像控點(diǎn)布設(shè)方面，航攝像控點(diǎn)的布設(shè)是將控制點(diǎn)的坐標(biāo)轉(zhuǎn)化為實(shí)地地面的標(biāo)記點(diǎn)，并確保攝像機(jī)能夠準(zhǔn)確捕捉到控制點(diǎn)。監(jiān)測(cè)人員需要根據(jù)控制點(diǎn)的坐標(biāo)，在實(shí)地地面上進(jìn)行標(biāo)記，布設(shè)材料可以選擇使用永久性標(biāo)記物如金屬釘或人工構(gòu)建標(biāo)志物等。在布設(shè)控制點(diǎn)后，需要對(duì)其進(jìn)行目視驗(yàn)證，確保標(biāo)記點(diǎn)與實(shí)際控制點(diǎn)坐標(biāo)一致，并確保其可見性和清晰度，在此過(guò)程中要避免控制點(diǎn)受到遮擋或容易被誤識(shí)別。

在航攝像控點(diǎn)的制作和布設(shè)方面，還需要注意一些事項(xiàng)。一方面是控制點(diǎn)的數(shù)量，根據(jù)測(cè)繪精度要求，控制點(diǎn)的數(shù)量需要足夠密集，通常要求至少三個(gè)的控制點(diǎn)用于精確定位和校正。另一方面是控制點(diǎn)類型選擇，根據(jù)監(jiān)測(cè)區(qū)域的地質(zhì)條件，可以選擇適合的控制點(diǎn)類型，例如植物標(biāo)志物、人工構(gòu)建標(biāo)志物等。此外，還需要注意控制點(diǎn)的穩(wěn)定性，確保控制點(diǎn)的穩(wěn)定性和持久性，防止受到地質(zhì)變化、環(huán)境干擾等因素的影響[2]。

4.2 形成符合自然資源監(jiān)管的數(shù)據(jù)服務(wù)能力

無(wú)人機(jī)測(cè)繪技術(shù)在自然資源監(jiān)測(cè)項(xiàng)目中的運(yùn)用需要形成符合自然資源監(jiān)管的數(shù)據(jù)服務(wù)能力，這樣才可以保證得到全面準(zhǔn)確的自然資源數(shù)據(jù)。

一是高分辨率影像數(shù)據(jù)獲取，利用無(wú)人機(jī)搭載的高分辨率相機(jī)，可以獲取具有細(xì)節(jié)豐富度的航拍影像數(shù)據(jù)。這些影像數(shù)據(jù)可以用于監(jiān)測(cè)植被覆蓋、土地利用變化、森林資源等自然資源的狀況。數(shù)據(jù)服務(wù)能力包括提供高質(zhì)量的影像數(shù)據(jù)，支持自然資源的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和分析等。

二是三維地圖和模型生成，無(wú)人機(jī)搭載的激光雷達(dá)傳感器可以獲取地表的高精度三維點(diǎn)云數(shù)據(jù)。通過(guò)對(duì)這些數(shù)據(jù)進(jìn)行處理和分析，可以生成精確的三維地圖和模型。這些三維數(shù)據(jù)可以用于資源量化、地形分析和環(huán)境模擬等。數(shù)據(jù)服務(wù)能力包括提供精確的三維地圖和模型數(shù)據(jù)，支持自然資源管理和規(guī)劃。

三是生態(tài)環(huán)境監(jiān)測(cè)，無(wú)人機(jī)可以搭載傳感器，如熱紅外相機(jī)、氣象傳感器等，用于監(jiān)測(cè)生態(tài)環(huán)境的溫度、濕度、氣象條件等因素。通過(guò)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和收集數(shù)據(jù)，可以進(jìn)行生態(tài)環(huán)境評(píng)估、物種保護(hù)和生態(tài)修復(fù)等工作。數(shù)據(jù)服務(wù)能力包括提供實(shí)時(shí)的生態(tài)環(huán)境數(shù)據(jù)和分析結(jié)果，支持自然資源的保護(hù)和管理。

四是地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測(cè)，無(wú)人機(jī)可以用于地質(zhì)災(zāi)害的監(jiān)測(cè)和預(yù)警，如山體滑坡、泥石流等。搭載的傳感器可以獲取地表的變形情況和相關(guān)的地質(zhì)數(shù)據(jù)。通過(guò)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和分析，可以提前預(yù)警和采取措施，減少地質(zhì)災(zāi)害的風(fēng)險(xiǎn)。數(shù)據(jù)服務(wù)能力包括提供地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)和預(yù)警信息，支持自然資源的安全管理。

4.3 歸口管理空間定位服務(wù)與空間關(guān)系表達(dá)

在空間定位服務(wù)方面，監(jiān)測(cè)人員可以利用無(wú)人機(jī)搭載的定位系統(tǒng)和傳感器，實(shí)現(xiàn)高精度的空間定位服務(wù)。通過(guò)GPS、慣性導(dǎo)航系統(tǒng)和視覺定位等技術(shù)，獲取無(wú)人機(jī)的時(shí)空坐標(biāo)信息，并將其與攝影測(cè)量技術(shù)相結(jié)合，提供精確的地理定位服務(wù)。這種空間定位服務(wù)在自然資源監(jiān)測(cè)項(xiàng)目中可以用于標(biāo)記和定位監(jiān)測(cè)點(diǎn)、監(jiān)控區(qū)域范圍等，為后續(xù)的地理數(shù)據(jù)處理和分析提供基礎(chǔ)[3]。

在空間關(guān)系的表達(dá)方面，無(wú)人機(jī)測(cè)繪技術(shù)能夠通過(guò)獲取高分辨率的航拍影像數(shù)據(jù)，對(duì)自然資源的空間關(guān)系進(jìn)行表達(dá)和分析。通過(guò)圖像處理和地理信息系統(tǒng)（GIS）技術(shù)，可以提取地物的位置、形狀和空間分布等特征，進(jìn)而推斷其空間關(guān)系，如相交、包含和鄰接等?？臻g關(guān)系的表達(dá)可以為自然資源的監(jiān)測(cè)、評(píng)估和決策提供支持。

監(jiān)測(cè)人員可以將無(wú)人機(jī)測(cè)繪技術(shù)獲取的數(shù)據(jù)通過(guò)地圖、圖表和報(bào)告等形式進(jìn)行空間可視化展示。通過(guò)空間可視化，可以直觀地展示自然資源的空間特征、分布情況和變化趨勢(shì)。這種可視化展示可以方便資源管理者和決策者對(duì)自然資源進(jìn)行直觀性的理解和分析，提高所獲得空間數(shù)據(jù)的應(yīng)用價(jià)值。

4.4 面向多形態(tài)自然監(jiān)管項(xiàng)目進(jìn)行路線算法優(yōu)化

以往無(wú)人機(jī)在采集自然資源監(jiān)測(cè)項(xiàng)目圖斑影像的時(shí)候，經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)飛行時(shí)間過(guò)長(zhǎng)、圖斑影像冗余量過(guò)大等問(wèn)題。這就需要監(jiān)測(cè)人員面向多形態(tài)自然監(jiān)管項(xiàng)目進(jìn)行路線算法的優(yōu)化，提升無(wú)人機(jī)測(cè)繪技術(shù)的監(jiān)測(cè)效率。

無(wú)人機(jī)測(cè)繪技術(shù)可以利用無(wú)人機(jī)快速靈活的特點(diǎn)，根據(jù)不同的監(jiān)測(cè)目標(biāo)選擇合適的飛行路線和高度，降低監(jiān)測(cè)成本，提高工作效率。同時(shí)，采用多傳感器融合技術(shù)，提高數(shù)據(jù)采集的準(zhǔn)確性和完整性。例如，在地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測(cè)中，可同時(shí)使用光學(xué)相機(jī)、激光雷達(dá)等設(shè)備，獲取地表形態(tài)、地形高程等多維度數(shù)據(jù)[4]。

此外，在自然資源監(jiān)測(cè)項(xiàng)目中，監(jiān)測(cè)人員還可以基于人工智能和機(jī)器學(xué)習(xí)算法，對(duì)無(wú)人機(jī)采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行智能分析，自動(dòng)識(shí)別異常信息，為自然資源監(jiān)管提供智能化支持。

4.5 人工解譯對(duì)比減少數(shù)據(jù)不準(zhǔn)確的問(wèn)題

在進(jìn)行數(shù)據(jù)采集和準(zhǔn)備時(shí)需要利用無(wú)人機(jī)搭載的遙感設(shè)備，同時(shí)對(duì)采集到的高分辨率影像數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理和準(zhǔn)備，包括去除噪聲、校正影像、影像拼接等。這樣可以確保影像數(shù)據(jù)的質(zhì)量和一致性，以便進(jìn)行后續(xù)解譯對(duì)比工作。在進(jìn)行人工解譯對(duì)比之前，需要進(jìn)行實(shí)地考察和調(diào)查，這可以幫助了解監(jiān)測(cè)區(qū)域的實(shí)際情況，標(biāo)記出一些重要的地物、地貌特征等。其中，與實(shí)地調(diào)查相結(jié)合的地方知識(shí)和專業(yè)領(lǐng)域?qū)＜业囊庖姺浅Ｖ匾猍5]。

監(jiān)測(cè)人員需要根據(jù)監(jiān)測(cè)項(xiàng)目的要求和目標(biāo)，利用專業(yè)的遙感軟件或圖像處理工具，對(duì)采集到的影像數(shù)據(jù)進(jìn)行解譯。根據(jù)需要，可以使用地物分類算法、目標(biāo)檢測(cè)和像元分析等技巧。與其他時(shí)間點(diǎn)的影像進(jìn)行對(duì)比，可以觀察和分析相應(yīng)地區(qū)或地物的變化。

在解譯對(duì)比完成后，需要進(jìn)行校正和驗(yàn)證工作。校正工作可以借助實(shí)地調(diào)查和采集的實(shí)地控制點(diǎn)，或者通過(guò)與其他高精度數(shù)據(jù)源（如GIS 數(shù)據(jù)）進(jìn)行對(duì)比來(lái)驗(yàn)證結(jié)果的準(zhǔn)確性。錯(cuò)誤或不準(zhǔn)確的解譯結(jié)果需要進(jìn)行修正和調(diào)整，減少數(shù)據(jù)信息的誤差。

需要注意的是，人工解譯對(duì)比需要結(jié)合專業(yè)知識(shí)和領(lǐng)域知識(shí)，解譯人員需要具備相關(guān)的背景和經(jīng)驗(yàn)。另外，監(jiān)測(cè)人員和解譯人員還應(yīng)密切地與實(shí)地調(diào)查、領(lǐng)域?qū)＜液推渌夹g(shù)專家合作。

5 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，無(wú)人機(jī)測(cè)繪技術(shù)作為一種高效、安全、精準(zhǔn)的數(shù)據(jù)采集工具，在自然資源監(jiān)測(cè)項(xiàng)目中發(fā)揮著重要的作用。其廣泛的監(jiān)測(cè)范圍、快速的信息采集能力和數(shù)據(jù)安全性的優(yōu)勢(shì)，為自然資源的管理和保護(hù)提供了新的途徑和手段。加強(qiáng)無(wú)人機(jī)測(cè)繪技術(shù)的運(yùn)用，能夠進(jìn)一步提升自然資源監(jiān)測(cè)項(xiàng)目數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和全面性，為自然資源的監(jiān)測(cè)提供更全面、準(zhǔn)確和可靠的信息支持。隨著技術(shù)的進(jìn)步和應(yīng)用的深入，無(wú)人機(jī)測(cè)繪技術(shù)在自然資源保護(hù)和管理領(lǐng)域的作用將持續(xù)擴(kuò)大，并對(duì)未來(lái)的資源監(jiān)測(cè)工作產(chǎn)生深遠(yuǎn)影響。