低空無人機(jī)航空攝影在山區(qū)土地確權(quán)中的應(yīng)用

賈永斌 張雅迪 賈聚勇 賈永超

摘 要∶山區(qū)農(nóng)村土地承包經(jīng)營權(quán)確權(quán)登記頒證工作結(jié)構(gòu)復(fù)雜、地塊不規(guī)則、地塊數(shù)量大，增加了測繪外業(yè)工作的工作量及難度。本文分析了山區(qū)以無人駕駛飛機(jī)作為空中作業(yè)平臺，對農(nóng)村范圍內(nèi)的承包土地進(jìn)行航空拍攝，獲取高清的數(shù)字正射影像圖作為工作底圖，以保證農(nóng)村土地承包經(jīng)營權(quán)確權(quán)登記發(fā)證工作有效地開展。無人機(jī)航空攝影測量系統(tǒng)在該項目中發(fā)揮了很好的作用，不僅提高工作效率，而且還節(jié)省項目經(jīng)費。

關(guān)鍵詞∶土地確權(quán) 低空無人機(jī) 航空攝影 正射影像圖

中圖分類號：P23 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1674-098X（2018）01（a）-0160-03

傳統(tǒng)測繪手段受山區(qū)地形影響，外業(yè)測量十分困難。無人機(jī)航空攝影測量系統(tǒng)作為一項空間數(shù)據(jù)獲取的重要手段，具有快速高效、機(jī)動靈活、精細(xì)準(zhǔn)確、作業(yè)成本低、適用范圍廣、影像實時傳輸、高危地區(qū)探測等重要特點，在小區(qū)域和常規(guī)困難地區(qū)快速獲取高分辨率影像方面具有明顯優(yōu)勢。該技術(shù)應(yīng)用前，進(jìn)行小面積實驗，結(jié)果表明，技術(shù)有效、可行。

1 低空無人機(jī)航空攝影在土地確權(quán)項目應(yīng)用的可行性分析

1.1 技術(shù)要求

主要精度要求：地塊分布圖上界址點相對于鄰近控制點的點位中誤差和相鄰界址點之間的間距中誤差不超過規(guī)定（比例尺1∶2000；點位中誤差1.20m；相鄰界址點間距中誤差1.20m）。

1.2 傳統(tǒng)測繪在該項目中的缺陷

1.2.1 GPS全野外數(shù)據(jù)采集

山區(qū)測繪工程中其地理環(huán)境多為高山峽谷或者密集的樹木，這些區(qū)域衛(wèi)星信號有一定的遮擋影響，而且白天中午時間段受到電離層的干擾比較大，共用的衛(wèi)星數(shù)量比較少，因此作業(yè)時間方面會受到一定的限制。另外已知點架基站進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸時所采用信號為短波信號，一些諸如山體或者高頻信號等障礙物會對其產(chǎn)生干擾，導(dǎo)致數(shù)據(jù)在傳輸時出現(xiàn)嚴(yán)重的衰減問題，對于作業(yè)半徑及測量精度均會產(chǎn)生影響。而且投入人員儀器設(shè)備較多，增加施工成本，工作效率和經(jīng)濟(jì)效益低下，工序流程的劃分，延長了工期，增加了勞動強(qiáng)度。

1.2.2 有人機(jī)

需要有專業(yè)的飛行員和專業(yè)的后勤保障人員，對起降場地要求高。設(shè)備安裝調(diào)試工序復(fù)雜，受天氣影響較大，機(jī)動不靈活，項目成本高。

1.3 無人機(jī)航攝技術(shù)與流程

利用航攝影像和CORS網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行像片控制測量，采用全數(shù)字空中三角測量系統(tǒng)進(jìn)行空三加密，將空三成果導(dǎo)入全數(shù)字?jǐn)z影測量系統(tǒng)制作數(shù)字正射影像圖。流程詳見圖1。

1.3.1 航空攝影

結(jié)合實地踏勘地理壞境及氣候特點，本次飛行平臺采用天巡AS1200固定翼無人機(jī)搭載SONY a5100數(shù)碼相機(jī)，無人機(jī)主要性能參數(shù)如表1所示，數(shù)碼相機(jī)參數(shù)如表2所示，航空攝影航線規(guī)劃示意圖如圖2所示。

1.3.2 航空攝影測量外業(yè)

像片控制點是航測內(nèi)業(yè)控制點加密的依據(jù)，是影響成圖數(shù)學(xué)精度的主要因素。該區(qū)域野外像片控制點的布設(shè)按照《1∶500 1∶1000 1∶2000地形圖航空攝影測量外業(yè)規(guī)范》中航線網(wǎng)布點要求進(jìn)行布設(shè)。布設(shè)密度為每6～12條基線一個點，像片控制點布設(shè)在航向及旁向六片或五片重疊的范圍內(nèi)，使布設(shè)的像片控制點均可公用。

像片控制點位置選?。翰荚O(shè)像控點常用的兩種方法。一種是航飛前預(yù)先放置航射標(biāo)志，尺寸要達(dá)到地面分辨率的5～10倍。采用反差大的顏色或者是在現(xiàn)場采用涂抹油漆撒石灰的方法進(jìn)行標(biāo)記。另一種是航拍后布控的方案，在測區(qū)內(nèi)按照要求均勻選擇點位，這些點位需在影像上特征明顯、紋理清晰處布設(shè)[1]。

像控點測量主要技術(shù)要求應(yīng)符合《低空數(shù)字航空射影規(guī)范》（CH/Z 3005-2010）[2]中的精度要求。利用已建立的河北省衛(wèi)星定位連續(xù)運行基準(zhǔn)服務(wù)平臺，以網(wǎng)絡(luò)RTK對像控點進(jìn)行測量，平面精度不超過5cm。

1.3.3 無人機(jī)影像處理

根據(jù)空三加密成果以及自動生成的數(shù)字高程模型DEM，采用雙三次卷積內(nèi)插的重采樣方法，對無人機(jī)影響進(jìn)行自動正射糾正，生成單片的數(shù)字正射影像DOM，并自動勻色、鑲嵌、裁剪，最終得到標(biāo)準(zhǔn)圖幅的DOM成果。

1.3.4 圖解界址點坐標(biāo)

利用標(biāo)準(zhǔn)圖幅的DOM，在實地勾繪地塊位置。使用南方CASS8.1地形地籍成圖軟件或者ArcGIS10軟件結(jié)合外業(yè)調(diào)繪成果，將地塊界線繪制出DWG地塊圖，并在地塊內(nèi)標(biāo)注承包人姓名、地塊合同面積。在DLG圖上圖解出界址點坐標(biāo)。

1.3.5 成果截圖展示

包含了正射影像、界址線、耕地承包人、耕地面積、四至等內(nèi)容。成果示意圖如圖3所示。

1.4 傳統(tǒng)測繪與無人機(jī)航攝技術(shù)工作量比較

以銀洞村為例正射影像外業(yè)調(diào)繪用了2.5d，內(nèi)業(yè)圖解坐標(biāo)1d。

傳統(tǒng)人工測量外業(yè)至少需要5～6d。山區(qū)沒有道路，而且橫穿坎上坎下，蛇形步行前進(jìn)，測量非常困難。大部分村莊等同于銀洞村，遇到高山區(qū)，山溝較窄的村莊，外業(yè)測量需要更長時間。

1.5 無人機(jī)航攝技術(shù)成果分析

對數(shù)字正射影像圖內(nèi)的地塊位置精度進(jìn)行了實地驗證，利用外業(yè)實測的檢查點，與正射影像圖解的同位置點位進(jìn)行比較。項目提交成果不需要高程數(shù)據(jù)，檢查平面位置野外實地測量點數(shù)85個，中誤差為±0.38m，得出本次飛行成果完全滿足農(nóng)村土地承包經(jīng)營權(quán)確權(quán)登記頒證工作的精度指標(biāo)。

2 研究結(jié)論與分析

圖解界址點的精度與外業(yè)實地測量對比，根據(jù)農(nóng)業(yè)部發(fā)布實施的《農(nóng)村土地承包經(jīng)營權(quán)調(diào)查規(guī)程》（NY/T 2537-2014）[3]中關(guān)于界址點精度指標(biāo)的要求。

本次實驗滿足比例尺為1∶500的山地、高山地農(nóng)村土地承包經(jīng)營權(quán)調(diào)查精度要求。對于使用1∶2000以及更小比例尺的農(nóng)村土地承包經(jīng)營權(quán)調(diào)查，完全滿足精度要求。

3 結(jié)語

全國農(nóng)村土地承包經(jīng)營權(quán)調(diào)查工作進(jìn)行到后期，但是未開展工作的往往是山地和高山地的調(diào)查，為今后該項工作提供了很好的工作方案。無人機(jī)航空攝影技術(shù)在農(nóng)村承包經(jīng)營權(quán)確權(quán)登記發(fā)證測繪中的應(yīng)用，可得到高分辨率的正射影像圖（DOM）既滿足項目精度要求，同時也提高了工作效率，縮短了工作周期，降低勞動成本。無人機(jī)航空攝影獲取的準(zhǔn)確、全面的數(shù)據(jù)和影像，保證了農(nóng)村土地承包經(jīng)營權(quán)確權(quán)登記頒證工作的順利進(jìn)行。國土資源部計劃從明年開始展開第三次全國土地調(diào)查項目，該成果也可以應(yīng)用于國土調(diào)查項目中。根據(jù)實驗結(jié)果，1∶2000地形圖測圖時，可以應(yīng)用該方案繪制平面圖。

參考文獻(xiàn)

[1] 郭世敏，朱大明，王凱.無人機(jī)航測項目實施中像控點布設(shè)方法探討[J].價值工程，2016，35（21）：138.

[2] 國家測繪局.低空數(shù)字航空攝影規(guī)范[M].北京：測繪出版社，2010.

[3] 楊麗.農(nóng)村土地承包經(jīng)營權(quán)調(diào)查規(guī)程[J].北京科技大學(xué)學(xué)報，2009，25（1）：34-37.