摘要：本文介紹利用無人機拍攝的影像數據結合GPS數據進行自由網自動空三加密，然后利用該空三成果匹配DEM、制作DOM，并與2009年的衛星正射影像進行影像配準、疊加分析、識別、發現和定位，提取土地變化監測圖斑，并對變化圖斑進行面積統計分析，最后將配準后無人機DOM數據疊加變化監測圖斑數據和監測區域內主要行政村名、道路注記以及公里格網進行圖廓整飾得到土地利用變化遙感監測圖。
關鍵詞：無人機，影像數據論文，空三加密，土地利用，變化監測


1引言
人類利用土地的過程是不斷變化的，各國政府一直進行著不同層次的土地資源及其利用，土地利用動態遙感監測是基于同一區域不同年份的同一時相影像間存在著光譜特征差異的原理，來識別土地利用狀態或現象變化的工作。隨著經濟的快速發展,我國土地利用結構發生了明顯的變化,及時、精確掌握土地資源的數量、質量分布及其變化趨勢,關系著土地資源的持續發展與規劃.隨著土地利用變化遙感動態監測研究的深入,特別是應用高分辨率遙感數據,進行不同時期土地利用類型轉換的監測越來越重要。不僅要獲得土地利用變化信息,而且要獲得變化的類型,其實質是獲得不同監測時期的土地利用變化信息。
在我國各領域信息化建設均飛速發展的形勢下，數字城市、數字國土、數字林業、數字環保、數字公安、數字能源等數字化建設進程明顯加快，并已經取得一定的成果。根據需要，及時的修編和更新地圖，建立定期更新的地理數據庫，動態監測土地利用變化情況，以及衍生各類最新時相的專題圖都是需要迫切解決的問題。目前制約這類動態監測的首要因素是能否具備實用化的，高分辨率，連續穩定并能快速接收使用的監測數據源。近年來,無人機數字低空遙感憑借其低成本、快捷、靈活機動等顯著特點,已成為衛星遙感和常規航空遙感數據獲取的有效補充手段，被廣泛應用在地質環境與災害調查、土地利用動態監測、地形圖更新等領域。
2無人機航攝的優勢
無人駕駛飛機(簡稱無人機)是利用無線電遙控設備和自備的程序控制裝置操縱的不載人飛機。無人機技術是由飛行平臺載體、機載遙感設備和相應的地面輔助設備構成的一種高科技航空信息系統,它主要用于應急和搶險救災,獲取地理、地面地形信息,預警與軍事,以及地下的地層、地質信息等方面。
無人機之所以深受青睞,追根結底在于它的優點多：
1）能快速夠獲取低空高分辨率影像。無人機可按預定飛行航線自主飛行、拍攝，航線控制精度高，飛行姿態平穩，飛行高度從50m至4000m，可以進行云下航攝飛行，從而能盡可能保證拍攝工作及時、準確地完成。無人機搭載的高精度數碼成像設備，航拍的影像具有高清晰、大比例尺、小面積、高現勢性的優點，特別適合獲取帶狀地區航拍影像（公路、鐵路、河流、水庫、海岸線等）。
2）與傳統的航天、航空遙感手段相比，其起飛降落受場地限制較小，在操場、公路或其它較開闊的地面均可起降，其穩定性、安全性好，轉場等非常容易。另外其操作靈活、維護使用成本低，經濟實用，飛行控制人員培訓時間短，在獲取航拍影像時不用考慮飛行員的飛行安全，對獲取數據時的地理空域以及氣象條件要求較低，能夠解決人工探測無法達到的地區監測功能。
3）無人機平臺自主性強，機載數據獲取系統可設置不同的傳感器，可用于應急和搶險救災、環境保護、資源調查與監測等領域，易于推廣且具有形成產業化的特點。
3土地利用變化監測論文
筆者選取無人機拍攝的東莞市蒲田區的影像數據進行土地利用變化監測，測區位于東莞市左上角部位，絕大部分地區屬于平地區域，局部地區屬丘陵區域，測區內人口居住密集，經濟發達，土地利用情況復雜多變。
測區使用無人機進行雙拼相機航拍，在航拍后對同一曝光點拍攝的前、后視兩張航片進行拼接得到曝光點的影像數據，該數據用于空三加密并制作DOM數據作為變化監測的后時相影像。
另外測區內收集有覆蓋了全測區范圍的Quikbird全色與多光譜融合的正射影像，地面分辨率為0.5m，獲取日期為20090908，該數據是作為配準糾正控制點讀取來源和土地圖斑變化監測時的前時相影像數據。

利用無人機影像進行土地利用變化監測過程的總體技術路線如圖所示：

3.1無人機影像影像處理技術
與傳統航空影像相比，無人機影像使用工業級CCD改裝的數碼相機拍攝，這種相機為非量測相機，較之傳統的測繪航空攝影儀存在著較大光學畸變差和CCD陣面非正交性所產生的誤差，不能直接用于空三加密。這就要求在進行航空攝影前進行相機畸變檢較，然后對獲取的影像數據進行畸變差改正。由于CCD數碼相機拍攝的影像像幅較小，像片數量多，影響后續處理工序，目前較多的是在進行航空影像拍攝時，使用檢較過的相機進行雙拼拍攝，獲取同一曝光點的前、后視影像，然后再對同一曝光點拍攝的前、后視兩張影像進行拼接得到曝光點的航攝數據論文。
無人機影像的空三加密過程與常規航空影像處理途徑基本一致，針對無人機影像畸變大、重疊度不夠規則、像幅較小、像片數量多、傾角過大且傾斜方向沒有規律、航攝區域地形起伏大、高程變化顯著等特點，使用高分辨率遙感影像數據一體化測圖系統PixelGrid能夠快速高效完成無人機遙感影像從空三加密到DEM/DSM、DOM等產品的生產任務。該系統采取了基于尺度/旋轉不變特征和多基線影像匹配技術的全自動連接點選取及配準方法以及集群分布式并行處理功能使空三加密、DEM匹配以及正射影像糾正工序實現高度自動化處理。
區域網平差解算可以采用無地面控制點的GPS輔助空三加密，加密成果坐標系與GPS數據一致，加密精度與GPS數據精度相當。然后利用加密成果匹配生產數字高程模型（DEM），并進行DEM濾波處理后進行單片微分糾正，將單片糾正結果通過鑲嵌裁切得到監測區域的DOM數據。
3.2土地利用變化監測工作底圖制作
利用收集到的前時相衛星遙感影像作為控制基礎，選取同名點對鑲嵌后無人機DOM數據進行多項式配準糾正，為了保證糾正精度，配準中誤差不超過2個像素，同名點均勻分布于無人機DOM數據范圍內。糾正后應進行無人機數據與衛星遙感影像進行套合檢查，套合精度一般不大于5個像素，如達不到配準精度要求，應增加控制點重新進行配準糾正。對配準糾正后DOM數據按鄉鎮境界范圍外擴100米進行裁切分幅，得到分鄉鎮DOM數據，作為變化監測的后時相影像數據。
3.3土地利用變化監測過程論文
利用ArcGIS軟件，以衛星遙感影像為基礎，根據配準后得到無人機DOM正射影像通過自動提取變化圖斑和人機交互式提取變化圖斑兩種方法相結合來進行變化圖斑的分析提取，按照實際影像的變化范圍采集相應的變化圖斑范圍，并對每一圖斑進行面積統計和賦予相應屬性信息。圖斑提取完成后制作圖斑分析表格，表格中以圖斑為單位，每個圖斑為一條記錄，并有唯一的標識碼與圖形數據相對應，有鎮區、面積、中心點坐標、標識碼等要素，通過統計表格分析，可清楚了解土地利用的變化情況。
每個圖斑包含的屬性信息見表1。
表1：變化圖斑提取成果屬性表
屬性項 代碼 屬性值
行政區代碼 XZQDM 441900128
縣名稱 XMC 東莞市
鄉鎮名稱 XZMC 中堂鎮
前時相 QSX 20090908
后時相 HSX 20100708
中心點東坐標 XZB 19768291.9
中心點北坐標 YZB 2553291.9
監測編號 JCBH 93
變化圖斑監測面積 JCMJ 48.2
變化圖斑備注 BZ 1

3.4土地利用變化遙感監測圖制作
將分鄉鎮提取的土地利用變化監測圖斑數據、監測區內行政村名注記和主要道路名稱注記疊加分鄉鎮DOM數據上，圖斑的檢測編號應在對應的圖斑位置上進行表示，并疊加鄉鎮境界數據和公里格網并進行圖廓整飾，然后按一定的比例尺打印輸出成TIFF影像格式，輸出影像像素分辨率為0.5米，得到土地利用變化遙感監測圖。

3結束語
無人機低空航攝具有靈活機動、高效快速、精細準確、作業成本低的特點,在小區域和飛行困難地區快速獲取高分辨率影像方面具有明顯的優勢。隨著無人機與數碼相機技術的發展,基于無人機平臺的數字航攝技術已顯示出其獨特的優勢，無人機與航空攝影測量相結合使得“無人機數字低空遙感”成為航空遙感領域的一個嶄新發展方向，在應急數據獲取、地質環境與災害調查、土地利用動態監測、地形圖更新等領域有著廣闊的應用前景。

參考文獻
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