無(wú)人機(jī)攝影測(cè)量技術(shù)在農(nóng)村土地確權(quán)中的應(yīng)用

張君

摘 要：采用先進(jìn)測(cè)繪技術(shù)獲取地籍測(cè)量工作底圖，為農(nóng)村土地確權(quán)提供技術(shù)支持尤為重要。無(wú)人機(jī)攝影測(cè)量技術(shù)在地籍測(cè)量中具有測(cè)量數(shù)據(jù)準(zhǔn)確可靠、影像分辨率高、綜合成本造價(jià)適中等優(yōu)勢(shì)，能在保障測(cè)量質(zhì)量的基礎(chǔ)上，縮短測(cè)量周期，提高測(cè)量效率，確保農(nóng)村土地確權(quán)工作高效優(yōu)質(zhì)地順利開(kāi)展。

關(guān)鍵詞：無(wú)人機(jī)航測(cè)技術(shù);低空攝像;土地確權(quán);工作底圖

中圖分類(lèi)號(hào)：P231文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1003-5168（2021）01-0019-03

Abstract： It is very important to obtain cadastral mapping map with advanced surveying and mapping technology to provide technical support for rural land ownership registration certification. UAV aerial survey technology has the advantages of accurate and reliable measurement， comprehensive data， high image resolution， moderate comprehensive cost and so on， it can ensure the measurement quality on the basis to shorten the measurement cycle and improve the measurement efficiency， which can ensure the smooth development of rural land ownership registration certification work with high efficiency and quality.

Keywords： UAV aerial survey technology;low altitude photography;land ownership registration certification;working base map

農(nóng)村土地承包經(jīng)營(yíng)權(quán)確權(quán)登記頒證是21世紀(jì)進(jìn)一步穩(wěn)定和完善農(nóng)村土地承包關(guān)系，加快農(nóng)村土地制度變革，構(gòu)建中國(guó)特色社會(huì)主義農(nóng)村市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)，促進(jìn)黨在農(nóng)村基本政策落實(shí)的重要舉措。如何做好測(cè)量工作以獲得可靠準(zhǔn)確的工作底圖，是農(nóng)村土地確權(quán)工作研究的重要內(nèi)容之一[1]。航空攝影測(cè)量技術(shù)是目前應(yīng)用較多的一種高質(zhì)量、高效率的測(cè)繪新技術(shù)?；诖?，本文主要探討航空攝像測(cè)量技術(shù)在農(nóng)村土地確權(quán)項(xiàng)目中應(yīng)用的優(yōu)勢(shì)，確保土地確權(quán)工作順利開(kāi)展。

1 土地確權(quán)工作底圖采集方式優(yōu)選

1.1 采集方式

農(nóng)村土地確權(quán)項(xiàng)目測(cè)量中工作底圖的選擇尤為重要，除了要考慮影像的質(zhì)量、精度、分辨率外，還需要綜合考慮價(jià)格成本等因素。通過(guò)分析研究相關(guān)文獻(xiàn)資料和大量工程實(shí)踐可知，適用于農(nóng)村土地確權(quán)的工作底圖，根據(jù)采集遙感平臺(tái)不同可分為衛(wèi)星影像、航空影像和無(wú)人機(jī)影像三大類(lèi)，衛(wèi)星影像以衛(wèi)星為遙感平臺(tái)，航空影像以航空飛機(jī)為遙感平臺(tái)，無(wú)人機(jī)影像則以低空飛行的無(wú)人機(jī)為遙感平臺(tái)。通過(guò)三種途徑獲得的農(nóng)村土地確權(quán)底圖的主要優(yōu)缺點(diǎn)如表1所示。

1.2 方式比選

1.2.1 分辨率比選。早期衛(wèi)星影像分辨率普遍較低，而隨著我國(guó)2014年WorldView-3衛(wèi)星發(fā)射成功后，分辨率大大提高，普遍可以達(dá)到0.3 m及以上，能滿足農(nóng)村土地確權(quán)項(xiàng)目分辨率需求。航空影像和無(wú)人機(jī)影像基本都是采用低空高分辨率攝像機(jī)直接攝像獲得工作底圖，其分辨率普遍較高，通?？梢赃_(dá)到0.05～1 m，不僅能清楚地反映地物的實(shí)際輪廓邊界，同時(shí)還能清晰和細(xì)致地反映物體的特征影像信息。同一區(qū)域三種不同影像方式獲得的1∶2 000比例尺工作底圖如圖1所示。

從圖1可以看出，衛(wèi)星影像相比航空影像和無(wú)人機(jī)影像，其分辨率為0.5 m，而后兩者則可以達(dá)到0.2 m。從圖1（b）和（c）上能清晰地看出航空影像和無(wú)人機(jī)影像顯示的地界、物界及地物特征更加清晰，更便于土地確權(quán)中量測(cè)界址點(diǎn)確定和界址線繪制。隨著衛(wèi)星技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展，雖然其分辨率越來(lái)越高，但由于受大氣層、天氣狀況等外部因素的制約，在有云或能見(jiàn)度較低的氣象條件下，要想獲取分辨率很高的影像圖片難度仍比較大。航空飛機(jī)和無(wú)人機(jī)主要是低空飛行、高分辨率攝像機(jī)直接攝像，其受天氣、地形等外部因素影響較小，能根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況合理調(diào)整影像采集時(shí)間、飛行高度等特征參數(shù)，進(jìn)而確保獲得的影像底圖具有較高的分辨率和質(zhì)量[2]。相比之下，航空影像和無(wú)人機(jī)影像在農(nóng)村土地確權(quán)中具有更高的可靠性和適用性。

1.2.2 價(jià)格因素比選。以圖1所示同區(qū)域1∶2 000比例尺工作底圖采集而言，WorldView-3衛(wèi)星影像0.3 m分辨率的價(jià)格大約為350元/km2，且其采購(gòu)的僅為原始數(shù)據(jù)，還需要后期進(jìn)行融合、校正和拼接等數(shù)據(jù)處理，大約為80元/km2，工作底圖獲取較麻煩且數(shù)據(jù)處理繁雜度高。航空影像價(jià)格最高，尤其對(duì)于一些航攝困難的山區(qū)，其市場(chǎng)價(jià)格基本達(dá)到2 600元/km2，土地確權(quán)如采用航空影像底圖，工作成本較高，地方財(cái)政負(fù)擔(dān)較大。無(wú)人機(jī)影像相比航空影像，其價(jià)格較為適中，市場(chǎng)價(jià)格大約只需要850元/km2，而目前很多作業(yè)單位（設(shè)計(jì)院）大多配備有無(wú)人機(jī)航攝系統(tǒng)，成本價(jià)格更低，更經(jīng)濟(jì)。

從上述分析可知，與衛(wèi)星影像、航空影像相比，無(wú)人機(jī)影像的分辨率較高，綜合成本造價(jià)較適中，更適用于比例尺大、分辨率要求高、勘測(cè)范圍廣、數(shù)據(jù)處理多、綜合投資低的農(nóng)村土地確權(quán)工作的高效優(yōu)質(zhì)開(kāi)展。

2 無(wú)人機(jī)攝影測(cè)量系統(tǒng)組成

無(wú)人機(jī)攝影測(cè)量技術(shù)的重要優(yōu)勢(shì)是低空飛行、數(shù)字航空攝影，同時(shí)，以高分辨率數(shù)碼相機(jī)為載體，可以高效準(zhǔn)確地獲得大比例尺基礎(chǔ)圖形。此外，無(wú)人機(jī)飛行相關(guān)規(guī)定審批流程較簡(jiǎn)單，飛行條件受限因素也較少，在農(nóng)村土地確權(quán)中具有非常好的適應(yīng)性和適用性，能實(shí)現(xiàn)對(duì)農(nóng)村土地快速準(zhǔn)確確權(quán)勘測(cè)。無(wú)人機(jī)航測(cè)系統(tǒng)主要由飛行控制系統(tǒng)、地面站系統(tǒng)和航拍攝像系統(tǒng)三大部分組成，如圖2所示。

2.1 飛行控制系統(tǒng)

飛行控制系統(tǒng)中的無(wú)人飛行器（飛行平臺(tái)）的主要作用是搭載飛控系統(tǒng)和航拍攝影相機(jī)等測(cè)量設(shè)備。對(duì)于農(nóng)村土地確權(quán)的低空航攝無(wú)人機(jī)，其基本性能要求為：總體載重≥2 kg，電池續(xù)航時(shí)間≥1.5 h，巡航速度60～160 km/h，航測(cè)設(shè)備安置倉(cāng)尺寸≥0.25 m（L）×0.2 m（W）×0.25 m（H），抗風(fēng)特性大于4級(jí)。

飛行控制系統(tǒng)是確保無(wú)人飛行器在作業(yè)時(shí)能保證正常姿勢(shì)的系統(tǒng)。無(wú)人機(jī)在飛行時(shí)，主要依靠飛控系統(tǒng)中的GPS導(dǎo)航定位信號(hào)來(lái)實(shí)現(xiàn)導(dǎo)航定位，進(jìn)而引導(dǎo)無(wú)人飛行器按預(yù)先設(shè)置好的飛行路線自動(dòng)飛行，以完成測(cè)量航拍任務(wù)。

2.2 地面站控制系統(tǒng)

在操作員筆記本電腦上安裝地面站控制系統(tǒng)，通過(guò)數(shù)傳電臺(tái)與飛行器控制系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)通信。在執(zhí)行航測(cè)任務(wù)時(shí)，地面控制軟件能通過(guò)動(dòng)態(tài)可視化圖形顯示航拍區(qū)域的電子圖形，同時(shí)可以根據(jù)控制系統(tǒng)所采集的數(shù)據(jù)信息實(shí)時(shí)監(jiān)控飛行器飛行航線軌跡、姿態(tài)及航向等特征參數(shù)。另外，地面站操作人員可以通過(guò)修改航線規(guī)劃、調(diào)整路徑等技術(shù)手段控制無(wú)人機(jī)完成相關(guān)航測(cè)任務(wù)。數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)將無(wú)人機(jī)拍攝的影像資料，經(jīng)數(shù)值攝影測(cè)量網(wǎng)絡(luò)處理后生成DLG（Digital Line Graphic，數(shù)字線劃地圖）矢量圖。無(wú)人機(jī)地面站控制系統(tǒng)如圖3所示。

2.3 航拍攝像系統(tǒng)

航拍攝像系統(tǒng)主要用于搭載各類(lèi)攝像機(jī)，根據(jù)所測(cè)任務(wù)功能需求和分辨率要求搭載高分辨相機(jī)、多光譜相機(jī)、高光譜相機(jī)等各類(lèi)型攝像設(shè)備。

3 土體確權(quán)無(wú)人機(jī)攝影測(cè)量技術(shù)應(yīng)用

利用無(wú)人機(jī)搭載高清晰度相機(jī)，對(duì)農(nóng)村土地確權(quán)待測(cè)范圍的地物進(jìn)行低空飛行影像和數(shù)據(jù)的采集，以獲得實(shí)時(shí)準(zhǔn)確的工作影像圖片，經(jīng)相關(guān)數(shù)據(jù)軟件處理生成數(shù)據(jù)模型，矢量化后繪制比例尺較大的地形圖，便于土地確權(quán)工作的高效優(yōu)質(zhì)開(kāi)展。土地確權(quán)無(wú)人機(jī)航攝與數(shù)據(jù)處理流程如圖4所示。

3.1 航飛實(shí)施前準(zhǔn)備

根據(jù)農(nóng)村土地確權(quán)待測(cè)范圍的地形、地貌等因素，對(duì)航線進(jìn)行合理設(shè)計(jì)，明確航攝內(nèi)容，確定基準(zhǔn)面高度，劃分航攝分區(qū)，同時(shí)還需要完成飛行速度、飛行高度、航向重疊度等特征參數(shù)的設(shè)置，并做好外業(yè)測(cè)量土地范圍周邊及中間像控點(diǎn)的布設(shè)。另外，在進(jìn)行無(wú)人機(jī)航測(cè)前，還需要根據(jù)法律法規(guī)和當(dāng)?shù)匦姓芾硪?，到?dāng)?shù)嘏沙鏊蛴嘘P(guān)部門(mén)完成空域飛行申請(qǐng)及報(bào)備。

3.2 航飛具體實(shí)施

航測(cè)實(shí)施宜選擇在光照強(qiáng)度較好的晴天進(jìn)行作業(yè)，宜按自東向西的方向直線飛行，如遇特殊情況，還應(yīng)結(jié)合實(shí)際情況及時(shí)調(diào)整航測(cè)飛行方向。嚴(yán)格按照《低空數(shù)字航空攝影測(cè)量外業(yè)規(guī)范》（CH/Z 3004—2010）等規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行作業(yè)。航測(cè)時(shí)，要?jiǎng)討B(tài)檢查影片質(zhì)量，對(duì)于不合格的影像圖片，還應(yīng)按照補(bǔ)飛計(jì)劃進(jìn)行補(bǔ)飛，以確保外業(yè)采集影像底圖能滿足后期數(shù)據(jù)處理工作需求。

3.3 影像數(shù)據(jù)處理

外業(yè)獲得影像底圖后，進(jìn)行空三加密測(cè)量，獲得對(duì)應(yīng)數(shù)據(jù)后利用立體測(cè)圖軟件，收集航測(cè)地物的特征點(diǎn)和線，并生成數(shù)字高程模型（Digital Elevation Model，DEM）和數(shù)字正射影像圖（Digital Orthophoto Map，DOM），最終經(jīng)內(nèi)業(yè)軟件形成數(shù)字線劃地圖（DLG）[3]。經(jīng)與野外實(shí)測(cè)的DLG圖形進(jìn)行精度驗(yàn)證評(píng)定后，即可作為土地確權(quán)地籍測(cè)量的工作底圖，便于后期工作的順利開(kāi)展。

4 結(jié)語(yǔ)

利用航測(cè)新技術(shù)在農(nóng)村土地確權(quán)項(xiàng)目中開(kāi)展測(cè)繪工作，可以確保測(cè)量成果的準(zhǔn)確性、可靠性，同時(shí)還可以提高測(cè)量效率、縮短土地確權(quán)時(shí)間。無(wú)人機(jī)航測(cè)技術(shù)在農(nóng)村土地確權(quán)中具有測(cè)量精度高、工作效率高、綜合成本適中等優(yōu)勢(shì)，能夠精準(zhǔn)測(cè)量出地物的界址點(diǎn)和界址線等，經(jīng)內(nèi)業(yè)處理后形成土地確權(quán)地籍測(cè)量的工作底圖，便于農(nóng)村土地確權(quán)工作高效優(yōu)質(zhì)地順利開(kāi)展。

參考文獻(xiàn)：

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