張何欣

（大連市自然資源事務服務中心，遼寧大連 116000）

國土調查云是自然資源部依托大數(shù)據(jù)、云計算、“互聯(lián)網(wǎng)+”、“等保2.0”以及3S技術建成的自然資源管理工作平臺[1]，該平臺集成了自然資源領域多年份、多類別數(shù)據(jù)資源，由Web管理端、智能管理APP、在線監(jiān)管APP共3個終端向用戶提供數(shù)據(jù)服務和技術支持。2019年12月，國土調查云2.0發(fā)布，該版本加入了無人機舉證功能，該功能統(tǒng)一了資源調查影像資料的拍攝標準，加入了安全可靠的加密方式，實現(xiàn)了飛行航線的統(tǒng)一規(guī)劃和飛行的自動化控制[2]。“國土調查云+無人機”的舉證核查模式在第三次全國國土調查中有著廣泛應用，極大提高了外業(yè)核查的效率并最大限度確保了數(shù)據(jù)的真實性[3-5]。由于缺少統(tǒng)一的無人機飛行目標數(shù)據(jù)處理標準，處理后的數(shù)據(jù)加載到國土調查云平臺后時常出現(xiàn)無法讀取的問題，結合實踐分析，其原因有兩點：一是數(shù)據(jù)結構未滿足平臺要求；二是數(shù)據(jù)制作工具選擇不當。為解決上述問題，切實提高無人機巡查數(shù)據(jù)處理的準確性，本文以大連市捷山園林班巡查數(shù)據(jù)處理為例，提出無人機巡查數(shù)據(jù)處理流程，并研究關鍵技術方法，為自然資源自動化巡查提供技術參考。

一、技術路線

按照國土調查云平臺有關要求，無人機巡查數(shù)據(jù)處理總體要求可分為3個方面： 數(shù)據(jù)輸入格式應為*.shp；空間參考應使用CGCS_2000；數(shù)據(jù)結構應具備“圖斑名稱”、“圖斑編號”、“圖斑面積”以及“行政區(qū)代碼”4個必要字段。根據(jù)數(shù)據(jù)處理的總體要求，本文擬定的國土調查云無人機巡查數(shù)據(jù)處理技術路線可分為3個部分，分別是數(shù)據(jù)預處理、數(shù)據(jù)一致性檢查和系統(tǒng)加載（圖1）。

圖1 技術路線

由圖1可知，數(shù)據(jù)預處理包含數(shù)據(jù)采集、格式轉換、坐標系轉換3個環(huán)節(jié)，該階段旨在統(tǒng)一多源數(shù)據(jù)的標準，為進一步處理打好基礎。數(shù)據(jù)一致性檢查重點在于檢查并修改空間數(shù)據(jù)存在的幾何、拓撲錯誤，并按照數(shù)據(jù)處理總體要求構建數(shù)據(jù)結構。系統(tǒng)加載階段即將上述兩個階段處理好的數(shù)據(jù)輸入國土調查云數(shù)據(jù)處理工具，并在Web管理端分發(fā)至外業(yè)工作人員，準備實施外業(yè)調查?？紤]到數(shù)據(jù)無法加載的原因，數(shù)據(jù)處理成功與否主要取決于數(shù)據(jù)一致性檢查與系統(tǒng)加載兩個環(huán)節(jié)。

二、數(shù)據(jù)應用

為測試本文技術路線的可行性，將加載好的數(shù)據(jù)加載至國土調查云平臺，并通過Web管理端向外業(yè)工作人員分派任務，巡查作業(yè)選取在線監(jiān)管APP作為無人機飛行控制軟件，該APP全方位支持*.gty格式文件，并能夠一鍵控制無人機的起飛、返航、降落，并具備航線規(guī)劃功能，可執(zhí)行圖斑的查看、巡查、舉證拍照等多種任務。

1.研究區(qū)及數(shù)據(jù)概況

本文選取大連市捷山園作為研究區(qū)，該區(qū)位于大連市中山區(qū)與西崗區(qū)的交界處，南鄰八一路，園區(qū)面積約為1407.28畝，海拔約200米。巡查目標數(shù)據(jù)格式為*.kml，*.kmz，坐標系為WGS-84。經數(shù)據(jù)預處理環(huán)節(jié)，數(shù)據(jù)已統(tǒng)一成*.shp格式，空間參考為CGCS2000。

2.數(shù)據(jù)一致性檢查與系統(tǒng)加載

（1）幾何檢查及修改

在數(shù)據(jù)管理工具中選擇檢查幾何工具，重點檢查短線段、空幾何、不正確的環(huán)走向、不正確的線段方向、自相交、非閉合環(huán)、空的部分、重復折點、不匹配的屬性、不連續(xù)的部分和空的Z值共11項，確保空間數(shù)據(jù)集合正確，并生成幾何問題處理報告。經檢查，研究區(qū)數(shù)據(jù)無幾何錯誤。

（2）拓撲檢查及修改

由于拓撲檢查只能在Feature Dataset（要素集）中進行，因此需要在GIS平臺中構建“林業(yè)巡查數(shù)據(jù)庫.gdb”，并在其中創(chuàng)建一個要素集，空間參考與各圖層一致，建好后將所有*.shp加入該數(shù)據(jù)集，并建立拓撲，規(guī)則為“不能重疊”、“不能與其他要素重疊”。經檢查，未發(fā)現(xiàn)研究區(qū)數(shù)據(jù)拓撲錯誤。在實際操作中發(fā)現(xiàn)，原始數(shù)據(jù)中存在一些不合理之處，如兩個地塊之間出現(xiàn)不合理的連接，需要啟動編輯工具，應用“剪裁面工具”對數(shù)據(jù)進行修正，共修正不合理連接163處（圖2）。

圖2 拓撲檢查及修改

（3）數(shù)據(jù)結構修改

國土調查云外網(wǎng)工作平臺要求的輸入數(shù)據(jù)格式為*.shp，由于*.gdb中圖層的主鍵及默認字段與*.shp有差異，須將*.gdb圖層轉回*.shp，并去掉多余字段，在此基礎上構建滿足要求的數(shù)據(jù)結構（表1）。

表1 國土調查云外網(wǎng)工作平臺規(guī)定數(shù)據(jù)結構

為規(guī)范項目地塊管理，本文采用“行政區(qū)拼音首字母+下劃線+流水號”的方式對地塊編號，流水號可采用FID字段的值，如“GJZ_01”，即在GIS平臺的字段計算器編輯代碼：”GJZ”&”_”&[FID]，完成地塊批量編號。

（4）系統(tǒng)加載

將一致性檢查后的*.shp數(shù)據(jù)按照區(qū)域名稱命名，在國土調查云外網(wǎng)工作平臺下載通用任務數(shù)據(jù)制作工具安裝程序，業(yè)務類型選擇“通用任務”，坐標系與*.shp數(shù)據(jù)一致，生成國土調查云專用數(shù)據(jù)格式*.gty文件，并加載到系統(tǒng)（圖3）。處理后的數(shù)據(jù)符合巡查要求，可以作為巡查任務數(shù)據(jù)分發(fā)至外業(yè)工作人員。

圖3 系統(tǒng)加載數(shù)據(jù)正射照片

3.巡查飛行

將任務數(shù)據(jù)通過Web管理端分發(fā)至工作人員。按照研究區(qū)與巡查設備的實際情況，將無人機自動化巡查分為安全檢查、航線規(guī)劃、起飛、無人機拍照、無人機返回以及數(shù)據(jù)同步6個環(huán)節(jié)。每次飛行每個圖斑自動拍攝兩張照片，一張正射圖，一張斜拍圖并帶有舉證五要素：時間、坐標、人員、方位角、照片（圖4）。

圖4 無人機自動化巡查拍攝照片

外業(yè)數(shù)據(jù)采集后，移動端的信息會自動匯交至云端，并可在Web管理端查看該項目的元數(shù)據(jù)、巡查記錄、巡查拍攝圖片以及拍攝時無人機的位置，如管理員提出補充外業(yè)調查的要求，外業(yè)人員可及時補充，確保外業(yè)巡查任務保質保量完成（圖5）。

圖5 國土調查云Web管理端數(shù)據(jù)同步

本方法處理的數(shù)據(jù)不僅能為外業(yè)巡查提供目標，支持無人機自動化巡查，還可以為內業(yè)管理提供依據(jù)，各類數(shù)據(jù)（巡查目標地塊地理信息、無人機位置信息、外業(yè)圖像信息）在國土調查云Web端集成，實現(xiàn)了內外業(yè)一體化，極大提高了自然資源巡查工作成效。

三、結語

本文提出了無人機巡查數(shù)據(jù)處理流程，研究了關鍵技術方法，切實解決了國土調查云平臺加載無人機巡查數(shù)據(jù)時出現(xiàn)無法讀取數(shù)據(jù)的問題，并利用國土調查云無人機自動巡查功能在大連市捷山園地區(qū)開展林班巡查實地測試，實踐表明，本文提出的技術路線能夠滿足無人機自動化巡查的需求，該方法能夠為自然資源巡查工作提供有效的技術支撐。