張君

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

關(guān)鍵詞：無人機航測技術(shù);低空攝像;土地確權(quán);工作底圖

中圖分類號：P231文獻標識碼：A文章編號：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)營權(quán)確權(quán)登記頒證是21世紀進一步穩(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)建中國特色社會主義農(nóng)村市場經(jīng)濟，促進黨在農(nóng)村基本政策落實的重要舉措。如何做好測量工作以獲得可靠準確的工作底圖，是農(nóng)村土地確權(quán)工作研究的重要內(nèi)容之一[1]。航空攝影測量技術(shù)是目前應(yīng)用較多的一種高質(zhì)量、高效率的測繪新技術(shù)?；诖耍疚闹饕接懞娇諗z像測量技術(shù)在農(nóng)村土地確權(quán)項目中應(yīng)用的優(yōu)勢，確保土地確權(quán)工作順利開展。

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)項目測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，還需要綜合考慮價格成本等因素。通過分析研究相關(guān)文獻資料和大量工程實踐可知，適用于農(nóng)村土地確權(quán)的工作底圖，根據(jù)采集遙感平臺不同可分為衛(wèi)星影像、航空影像和無人機影像三大類，衛(wèi)星影像以衛(wèi)星為遙感平臺，航空影像以航空飛機為遙感平臺，無人機影像則以低空飛行的無人機為遙感平臺。通過三種途徑獲得的農(nóng)村土地確權(quán)底圖的主要優(yōu)缺點如表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，普遍可以達到0.3 m及以上，能滿足農(nóng)村土地確權(quán)項目分辨率需求。航空影像和無人機影像基本都是采用低空高分辨率攝像機直接攝像獲得工作底圖，其分辨率普遍較高，通常可以達到0.05～1 m，不僅能清楚地反映地物的實際輪廓邊界，同時還能清晰和細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人機影像，其分辨率為0.5 m，而后兩者則可以達到0.2 m。從圖1（b）和（c）上能清晰地看出航空影像和無人機影像顯示的地界、物界及地物特征更加清晰，更便于土地確權(quán)中量測界址點確定和界址線繪制。隨著衛(wèi)星技術(shù)的進一步發(fā)展，雖然其分辨率越來越高，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。航空飛機和無人機主要是低空飛行、高分辨率攝像機直接攝像，其受天氣、地形等外部因素影響較小，能根據(jù)現(xiàn)場實際情況合理調(diào)整影像采集時間、飛行高度等特征參數(shù)，進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，航空影像和無人機影像在農(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分辨率的價格大約為350元/km2，且其采購的僅為原始數(shù)據(jù)，還需要后期進行融合、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。航空影像價格最高，尤其對于一些航攝困難的山區(qū)，其市場價格基本達到2 600元/km2，土地確權(quán)如采用航空影像底圖，工作成本較高，地方財政負擔較大。無人機影像相比航空影像，其價格較為適中，市場價格大約只需要850元/km2，而目前很多作業(yè)單位（設(shè)計院）大多配備有無人機航攝系統(tǒng)，成本價格更低，更經(jīng)濟。

從上述分析可知，與衛(wèi)星影像、航空影像相比，無人機影像的分辨率較高，綜合成本造價較適中，更適用于比例尺大、分辨率要求高、勘測范圍廣、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)開展。

2 無人機攝影測量系統(tǒng)組成

無人機攝影測量技術(shù)的重要優(yōu)勢是低空飛行、數(shù)字航空攝影，同時，以高分辨率數(shù)碼相機為載體，可以高效準確地獲得大比例尺基礎(chǔ)圖形。此外，無人機飛行相關(guān)規(guī)定審批流程較簡單，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，能實現(xiàn)對農(nóng)村土地快速準確確權(quán)勘測。無人機航測系統(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)中的無人飛行器（飛行平臺）的主要作用是搭載飛控系統(tǒng)和航拍攝影相機等測量設(shè)備。對于農(nóng)村土地確權(quán)的低空航攝無人機，其基本性能要求為：總體載重≥2 kg，電池續(xù)航時間≥1.5 h，巡航速度60～160 km/h，航測設(shè)備安置倉尺寸≥0.25 m（L）×0.2 m（W）×0.25 m（H），抗風(fēng)特性大于4級。

飛行控制系統(tǒng)是確保無人飛行器在作業(yè)時能保證正常姿勢的系統(tǒng)。無人機在飛行時，主要依靠飛控系統(tǒng)中的GPS導(dǎo)航定位信號來實現(xiàn)導(dǎo)航定位，進而引導(dǎo)無人飛行器按預(yù)先設(shè)置好的飛行路線自動飛行，以完成測量航拍任務(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)，通過數(shù)傳電臺與飛行器控制系統(tǒng)進行數(shù)據(jù)通信。在執(zhí)行航測任務(wù)時，地面控制軟件能通過動態(tài)可視化圖形顯示航拍區(qū)域的電子圖形，同時可以根據(jù)控制系統(tǒng)所采集的數(shù)據(jù)信息實時監(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修改航線規(guī)劃、調(diào)整路徑等技術(shù)手段控制無人機完成相關(guān)航測任務(wù)。數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)將無人機拍攝的影像資料，經(jīng)數(shù)值攝影測量網(wǎng)絡(luò)處理后生成DLG（Digital Line Graphic，數(shù)字線劃地圖）矢量圖。無人機地面站控制系統(tǒng)如圖3所示。

2.3 航拍攝像系統(tǒng)

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

3 土體確權(quán)無人機攝影測量技術(shù)應(yīng)用

利用無人機搭載高清晰度相機，對農(nóng)村土地確權(quán)待測范圍的地物進行低空飛行影像和數(shù)據(jù)的采集，以獲得實時準確的工作影像圖片，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)開展。土地確權(quán)無人機航攝與數(shù)據(jù)處理流程如圖4所示。

3.1 航飛實施前準備

根據(jù)農(nóng)村土地確權(quán)待測范圍的地形、地貌等因素，對航線進行合理設(shè)計，明確航攝內(nèi)容，確定基準面高度，劃分航攝分區(qū)，同時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)測量土地范圍周邊及中間像控點的布設(shè)。另外，在進行無人機航測前，還需要根據(jù)法律法規(guī)和當?shù)匦姓芾硪?，到當?shù)嘏沙鏊蛴嘘P(guān)部門完成空域飛行申請及報備。

3.2 航飛具體實施

航測實施宜選擇在光照強度較好的晴天進行作業(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)合實際情況及時調(diào)整航測飛行方向。嚴格按照《低空數(shù)字航空攝影測量外業(yè)規(guī)范》（CH/Z 3004—2010）等規(guī)范標準進行作業(yè)。航測時，要動態(tài)檢查影片質(zhì)量，對于不合格的影像圖片，還應(yīng)按照補飛計劃進行補飛，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，進行空三加密測量，獲得對應(yīng)數(shù)據(jù)后利用立體測圖軟件，收集航測地物的特征點和線，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)與野外實測的DLG圖形進行精度驗證評定后，即可作為土地確權(quán)地籍測量的工作底圖，便于后期工作的順利開展。

4 結(jié)語

利用航測新技術(shù)在農(nóng)村土地確權(quán)項目中開展測繪工作，可以確保測量成果的準確性、可靠性，同時還可以提高測量效率、縮短土地確權(quán)時間。無人機航測技術(shù)在農(nóng)村土地確權(quán)中具有測量精度高、工作效率高、綜合成本適中等優(yōu)勢，能夠精準測量出地物的界址點和界址線等，經(jīng)內(nèi)業(yè)處理后形成土地確權(quán)地籍測量的工作底圖，便于農(nóng)村土地確權(quán)工作高效優(yōu)質(zhì)地順利開展。

參考文獻：

[1]史經(jīng)，謝偉秋.無人機航測技術(shù)在農(nóng)村土地承包經(jīng)營權(quán)確權(quán)調(diào)查底圖制作中的應(yīng)用[J].測繪通報，2017（9）：92-95.

[2]索高宇.無人機航測在農(nóng)村土地確權(quán)中的應(yīng)用[J].西部資源，2020（5）：123-125.

[3]向伶.農(nóng)村土地承包經(jīng)營權(quán)確權(quán)內(nèi)業(yè)數(shù)據(jù)處理方法探討[J].科技與創(chuàng)新，2018（14）：54-56.