李旭民

（深圳市地質(zhì)局，廣東 深圳 518023）

在新時(shí)期背景下，農(nóng)村地籍調(diào)查工作的有效開展，可以為農(nóng)村土地資源的開發(fā)利用提供有力參考。但因?yàn)樘鞖?、障礙物等客觀條件，以及閉戶等一系列不確定因素的影響，地籍測(cè)繪工作難以高效、有序地開展，這也在一定程度上給農(nóng)村地籍調(diào)查工作增加了難度。而無(wú)人機(jī)傾斜攝影技術(shù)的創(chuàng)新和應(yīng)用，憑借其高效率、高精度以及抗干擾等各項(xiàng)性能優(yōu)勢(shì)，在農(nóng)村地籍調(diào)查工作中得到了廣泛應(yīng)用，能夠更高精度地完成各項(xiàng)測(cè)量任務(wù)，備受業(yè)界重視。

1 無(wú)人機(jī)傾斜航攝系統(tǒng)

無(wú)人機(jī)傾斜攝影技術(shù)在測(cè)繪工作具體應(yīng)用中，往往都離不開完整系統(tǒng)的有力支持，這一系統(tǒng)主要是由四個(gè)部分構(gòu)成。以某六旋翼無(wú)人機(jī)傾斜航攝系統(tǒng)為例，這四個(gè)部分包括：一是六旋翼無(wú)人機(jī)飛行平臺(tái)；二是數(shù)碼攝像裝置，這一系統(tǒng)配備的相機(jī)是索尼二代，像素相對(duì)較高，且應(yīng)用的是雙鏡頭的設(shè)計(jì)；三是控制飛行的系統(tǒng)，主要控制無(wú)人機(jī)的起降以及具體飛行過(guò)程，不僅可以做到一鍵起降，還配備了與之相適應(yīng)的導(dǎo)向系統(tǒng)，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)GPS信號(hào)的充分利用；四是地面控制系統(tǒng)，主要用于監(jiān)控?zé)o人機(jī)的飛行狀態(tài)，并結(jié)合實(shí)際需求，對(duì)具體的飛行任務(wù)進(jìn)行合理規(guī)劃，同時(shí)控制多架次飛行[1]。

2 傾斜攝影原理

傾斜攝影作為一種照相技術(shù)，其攝影原理是攝像機(jī)的主光軸會(huì)從垂直或者水平方向的高度以一定的傾斜角度進(jìn)行偏移。而無(wú)人機(jī)傾斜攝像機(jī)是在一架飛機(jī)的同一平臺(tái)上合理安裝了5個(gè)高分辨率的數(shù)碼相機(jī)，利用其下視攝像頭、前視與后視攝像頭以及左視與右視攝像頭，進(jìn)行一定角度的航拍。其中下視攝像頭是一種垂直攝像頭，主要是為了進(jìn)行DEM正射影像的創(chuàng)建；而前視與后視攝像頭以及左視與右視攝像頭的主要作用則是對(duì)物體側(cè)面紋理圖像的傾斜圖像進(jìn)行獲取，且還要將傾斜角度合理控制在15°~45°之間。裝置能夠有效保障各相機(jī)之間的時(shí)間同步，精確地對(duì)準(zhǔn)成像時(shí)間開展姿態(tài)測(cè)量，提供圖像位置及其具體的位置參數(shù)。通過(guò)計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)及數(shù)據(jù)存儲(chǔ)設(shè)備，采集并合理控制上述組件的一系列數(shù)據(jù)，同時(shí)進(jìn)行同源觸發(fā)信號(hào)的發(fā)送，將多面陳列攝像機(jī)激活，實(shí)現(xiàn)有效采集同步數(shù)據(jù)，并維護(hù)內(nèi)存存儲(chǔ)。采集到的傾斜圖像，通過(guò)傾斜圖像數(shù)據(jù)處理軟件進(jìn)行預(yù)處理，包括圖像的顏色處理、拼接和校正等，最終得到的圖像數(shù)據(jù)產(chǎn)品才能夠充分滿足應(yīng)用要求。就目前來(lái)看，傾斜圖像主要具有的功能體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面。

1）可以將農(nóng)村地籍周圍的具體情況更真實(shí)地反映出來(lái)。相比于正射影像來(lái)講，傾斜圖像能夠?qū)Φ匚镞M(jìn)行有角度的觀測(cè)，可以將地籍具體情況更全面、細(xì)致地反映出來(lái)，能夠?qū)σ酝溆跋裨诰唧w應(yīng)用中存在的不足得到有效彌補(bǔ)。

2）通過(guò)傾斜圖像，可以進(jìn)行單個(gè)圖像的測(cè)量。通過(guò)運(yùn)用圖像后處理軟件，可以有效開展高度、角度、長(zhǎng)度以及面積等方面的測(cè)量工作。且結(jié)合圖像結(jié)果可以更合理地計(jì)算地籍體積，在業(yè)界傾斜攝影技術(shù)的應(yīng)用已經(jīng)越來(lái)越廣泛。

3）數(shù)據(jù)量相對(duì)較小，在互聯(lián)網(wǎng)上發(fā)布更加容易。相比于3D GIS技術(shù)中使用的3D數(shù)據(jù)，傾斜攝影捕獲到的數(shù)據(jù)相對(duì)較少，且可以通過(guò)較為復(fù)雜技術(shù)的科學(xué)應(yīng)用來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)圖像數(shù)據(jù)格式的快速處理[2]。

3 無(wú)人機(jī)傾斜攝影技術(shù)在農(nóng)村地籍調(diào)查中的應(yīng)用前景

農(nóng)村地籍調(diào)查工作涉及的內(nèi)容主要有宗地面積、宗地位置以及宗地權(quán)利人信息等。地籍調(diào)查規(guī)程要求在土地使用權(quán)的調(diào)查中，引用的基本比例尺為1∶500，對(duì)調(diào)查的精度要求較高。在以往傳統(tǒng)的農(nóng)村地籍調(diào)查工作中，普遍引用的是宗地界址點(diǎn)測(cè)量方式，主要有以下兩種方法。

1）解析法，主要是運(yùn)用全野外測(cè)量技術(shù)，在明確界址點(diǎn)坐標(biāo)、界址點(diǎn)間距之后，進(jìn)行綜合計(jì)算，以此來(lái)獲得地籍調(diào)查數(shù)據(jù)的一種測(cè)量方式。在實(shí)踐應(yīng)用中，解析法在誤差方面的要求較高。比如，在掌握了界址點(diǎn)與鄰近控制點(diǎn)的點(diǎn)位之后，為了給其精度角度提供有力保障，誤差一般都控制在5 cm之內(nèi)，相鄰界址點(diǎn)的間距誤差則一般都要控制在10 cm之內(nèi)。而針對(duì)一些隱蔽界址點(diǎn)的點(diǎn)位中誤差來(lái)講，其誤差要求要比明顯界址點(diǎn)的低一些，但也要控制在15 cm之內(nèi)[3]。

2）圖解法，主要是運(yùn)用數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量加密，或者是正射影像圖，又或者是現(xiàn)有資料，在明確界址點(diǎn)坐標(biāo)、界址點(diǎn)間距之后，進(jìn)行綜合分析，以此來(lái)獲得最終地籍調(diào)查數(shù)據(jù)的一種測(cè)量方式。在實(shí)踐應(yīng)用中，其在精度方面的要求要高于解析法，實(shí)際誤差要控制在0.3 mm之內(nèi)。簡(jiǎn)單來(lái)講，就是在1∶500的比例尺界址點(diǎn)當(dāng)中，相鄰的界址點(diǎn)點(diǎn)位誤差要合理控制在15 cm之內(nèi)。

由于地籍調(diào)查規(guī)程對(duì)土地使用權(quán)調(diào)查有較高的精度要求，在實(shí)踐應(yīng)用中，要想取得理想成果，以往傳統(tǒng)的測(cè)量方法，雖有規(guī)定測(cè)量誤差控制，但因受諸多因素的影響，大多都存在一些缺陷，不但在精確度上難以保障，而且也難以為現(xiàn)代農(nóng)村地籍調(diào)查工作的高質(zhì)量開展提供有力支持。無(wú)人機(jī)傾斜攝影技術(shù)作為現(xiàn)代比較新穎、先進(jìn)的一項(xiàng)測(cè)量技術(shù)，與傳統(tǒng)測(cè)量技術(shù)相比，擁有低成本、高精度、抗干擾能力強(qiáng)等優(yōu)勢(shì)，已得到了相關(guān)職能部門以及業(yè)界地籍調(diào)查工作人員的充分重視[4]，其傾斜圖像主要功能也得到廣泛運(yùn)用，使農(nóng)村土地資源得到科學(xué)合理應(yīng)用，同時(shí)減少土地使用權(quán)糾紛問(wèn)題的產(chǎn)生，保障了廣大人民群眾的切身利益。

但需要注意的是，無(wú)人機(jī)傾斜攝影是高像素相機(jī)拍攝，所以若出現(xiàn)遮擋物也會(huì)影響地物測(cè)量精度，如大樹底下的房屋等。就當(dāng)前狀況來(lái)看，因?yàn)檗r(nóng)村綠化面積相對(duì)較高，被大樹遮擋的房屋數(shù)量大約占據(jù)了房屋總數(shù)量的1/5，對(duì)于這一問(wèn)題，要想給予妥善解決，還需要結(jié)合具體情況，通過(guò)實(shí)際測(cè)量修正檢驗(yàn)來(lái)實(shí)現(xiàn)。

4 無(wú)人機(jī)傾斜攝影的應(yīng)用思路與作業(yè)流程

4.1 應(yīng)用思路

利用無(wú)人機(jī)傾斜攝影技術(shù)，結(jié)合三角測(cè)量等方式全面采集全村的數(shù)據(jù)，包括有效的影像數(shù)據(jù)以及POS數(shù)據(jù)，然后進(jìn)行三維模型的合理構(gòu)建。運(yùn)用圖解法來(lái)獲得相對(duì)完整的圖像，同時(shí)結(jié)合測(cè)量獲得的數(shù)據(jù)，做好控制點(diǎn)位置的布置以及測(cè)量工作，通過(guò)全野外調(diào)繪獲得相應(yīng)圖像，完善精度檢查工作，以此來(lái)實(shí)現(xiàn)空中三角測(cè)量。簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，這一過(guò)程就是運(yùn)用POS數(shù)據(jù)、影像數(shù)據(jù)等信息來(lái)進(jìn)行三維模型的合理構(gòu)建，并做好模型的編輯、檢查工作，最后獲得DLG的相關(guān)數(shù)據(jù)[5]。

4.2 作業(yè)流程

無(wú)人機(jī)傾斜攝影技術(shù)在農(nóng)村地籍測(cè)量工作中，必須準(zhǔn)確掌握具體作業(yè)流程。首先，應(yīng)初步掌握待測(cè)區(qū)域的面積、具體位置，然后合理規(guī)劃設(shè)計(jì)無(wú)人機(jī)的飛行路線。其次，室外航飛任務(wù)完成后，及時(shí)整理好測(cè)得的數(shù)據(jù)，通過(guò)進(jìn)一步處理，對(duì)航飛測(cè)得的數(shù)據(jù)進(jìn)行坐標(biāo)轉(zhuǎn)換，搭建地籍測(cè)量數(shù)據(jù)立體模型。進(jìn)一步掌握宗地界址點(diǎn)等關(guān)鍵信息，并對(duì)其精度做出合理分析。若有一些界址點(diǎn)因?yàn)檎趽醵霈F(xiàn)精度不足等問(wèn)題，及時(shí)調(diào)繪標(biāo)記，并合理運(yùn)用外業(yè)調(diào)繪的方式來(lái)做出合理調(diào)整。最后，集合實(shí)際測(cè)量中得到的數(shù)據(jù)來(lái)驗(yàn)證宗地界址點(diǎn)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，為測(cè)量精度提供有力保障。

4.3 精度控制

在完成地籍?dāng)?shù)據(jù)采集工作之后，為保障地籍調(diào)查基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的真實(shí)性、可靠性，對(duì)于測(cè)繪中獲得的數(shù)據(jù)，應(yīng)結(jié)合實(shí)際情況進(jìn)行進(jìn)一步的精度驗(yàn)證。首先，結(jié)合宗地界址點(diǎn)的特征，明確測(cè)量精度，對(duì)測(cè)量誤差的允許范圍進(jìn)行合理掌控。其次，對(duì)比分析無(wú)人機(jī)傾斜攝影測(cè)量結(jié)果和誤差限制。若與精度要求相符合，便可以為無(wú)人機(jī)傾斜攝影得到的測(cè)量結(jié)果的有效性提供有力保證，可以將其視為地籍調(diào)查的數(shù)據(jù)來(lái)源。實(shí)踐證明，無(wú)人機(jī)傾斜攝影技術(shù)與計(jì)算機(jī)技術(shù)有機(jī)整合在開展農(nóng)村地籍調(diào)查工作中，最終得到的測(cè)量數(shù)據(jù)可以充分滿足地籍測(cè)量工作在精度、誤差等方面提出的實(shí)際要求。

5 無(wú)人機(jī)傾斜攝影測(cè)量技術(shù)在農(nóng)村地籍測(cè)量中的應(yīng)用

無(wú)人機(jī)傾斜攝影技術(shù)以其高效率、高精度、輕便實(shí)用的優(yōu)勢(shì)，已在農(nóng)村地籍調(diào)查工作中得到了廣泛應(yīng)用。

5.1 無(wú)人機(jī)傾斜攝影測(cè)量

無(wú)人機(jī)飛行平臺(tái)配備了數(shù)碼相機(jī)，在測(cè)量區(qū)域內(nèi)可以進(jìn)行航拍照片的拍攝。通過(guò)地面站控制系統(tǒng)，可以基于測(cè)量區(qū)域范圍及地圖比例，自動(dòng)生成路線、飛行時(shí)間。

圖像控制點(diǎn)的布局、測(cè)量?？刂泣c(diǎn)在具體安排時(shí)，一定要充分考慮區(qū)域內(nèi)網(wǎng)絡(luò)控制點(diǎn)的要求，然后在兩條路線重疊的中間選擇更適合的區(qū)域網(wǎng)絡(luò)間的圖像控制點(diǎn)，以此來(lái)為相鄰區(qū)域控制點(diǎn)的共享提供一定便捷。結(jié)合實(shí)際情況，應(yīng)在線性良好切割角度物體的交點(diǎn)處或者是點(diǎn)特征的中心處進(jìn)行圖像控制點(diǎn)的選擇，且要進(jìn)行相鄰對(duì)的自由、聯(lián)合測(cè)量。

在攝影測(cè)量生產(chǎn)中，空三加密是非常重要的一個(gè)環(huán)節(jié)?？梢杂幂^少的地面控制點(diǎn)，對(duì)勘測(cè)區(qū)域內(nèi)所有圖像的外方位元素以及相關(guān)加密點(diǎn)的地面坐標(biāo)進(jìn)行計(jì)算。無(wú)人機(jī)空三加密主要涉及的內(nèi)容是對(duì)連接點(diǎn)以及提取、編輯旋轉(zhuǎn)場(chǎng)控制點(diǎn)，通過(guò)計(jì)算調(diào)整并生成DEM和DOM，然后再結(jié)合用于進(jìn)行所有權(quán)映射工作圖創(chuàng)建的零加密結(jié)果來(lái)執(zhí)行DOM成幀[6]。

數(shù)據(jù)矢量化。在采集內(nèi)部數(shù)據(jù)過(guò)程中，要結(jié)合物體的構(gòu)造，還有形成過(guò)程中展現(xiàn)出的幾何特征、物理特征、形狀輪廓特征，對(duì)對(duì)象的內(nèi)容、性質(zhì)進(jìn)行識(shí)別和解釋。這樣便可以勾勒出其功能，完成表格DLG數(shù)據(jù)的創(chuàng)建。

5.2 權(quán)屬調(diào)查

權(quán)屬調(diào)查工作包括現(xiàn)場(chǎng)檢查、負(fù)責(zé)人的簽名以及地籍問(wèn)卷的登記等。在實(shí)際調(diào)查中，主要是將生成的DOM框架和DLG作為調(diào)查的基本地圖，然后結(jié)合實(shí)際調(diào)查要求進(jìn)行結(jié)果的繪制。在調(diào)查區(qū)域內(nèi)，所有要素以及地貌要素的調(diào)查和繪制都必須在現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行映射。同時(shí)，土地權(quán)利人、土地使用信息以及土地權(quán)的所有權(quán)都要在工作地圖上直接檢查、標(biāo)記，以便將可疑、不可識(shí)別的特征更準(zhǔn)確地識(shí)別出來(lái)。通過(guò)一系列的實(shí)地調(diào)查，才能完成內(nèi)部材料的收集，才能使得建筑結(jié)構(gòu)、層次得到進(jìn)一步補(bǔ)充，也使得內(nèi)業(yè)識(shí)別產(chǎn)生的錯(cuò)誤得到及時(shí)糾正，確保圖片、圖形以及字段的協(xié)調(diào)一致性。

5.3 地籍調(diào)查

地籍調(diào)查工作在具體開展中主要涉及的內(nèi)容有圖像的調(diào)整、邊界點(diǎn)的實(shí)際測(cè)量這兩個(gè)方面。在內(nèi)部映射下，沒(méi)有唯一、缺失以及不準(zhǔn)確或是增加的特征，且在地籍測(cè)量過(guò)程中，一定要聯(lián)系實(shí)際情況進(jìn)行額外測(cè)量。其中邊界點(diǎn)的測(cè)量主要是運(yùn)用分析法來(lái)進(jìn)行的，而地圖、RTK以及全站儀則是對(duì)測(cè)量宗地邊界點(diǎn)的坐標(biāo)進(jìn)行合理控制。在補(bǔ)充測(cè)量中，針對(duì)存在實(shí)際情況運(yùn)用不同的補(bǔ)測(cè)方式：一是用鋼尺或測(cè)距儀，直接在工作基本地圖中的小規(guī)模特征上進(jìn)行添加；二是在大面積上對(duì)地籍物體重新測(cè)量，在做好根控制點(diǎn)的放置的前提下，用RTK和全站儀極坐標(biāo)的方式，以邊界點(diǎn)作為參考來(lái)完成地塊邊界的測(cè)量工作，然后用相應(yīng)的軟件，將最終獲得的坐標(biāo)向量實(shí)行符號(hào)化，以此來(lái)繪制出更完善的地籍圖。

6 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，在農(nóng)村地籍調(diào)查工作具體開展中，通過(guò)無(wú)人機(jī)傾斜攝影技術(shù)的科學(xué)運(yùn)用，不僅能夠?qū)⒎课萁缰伏c(diǎn)更加精準(zhǔn)地測(cè)量出來(lái)，也能夠?qū)⑼鈽I(yè)作業(yè)迅速轉(zhuǎn)化為內(nèi)業(yè)處理，充分發(fā)揮高效率、高質(zhì)量的優(yōu)勢(shì)。再加上現(xiàn)代計(jì)算機(jī)技術(shù)的有力支持，實(shí)現(xiàn)三維模型的構(gòu)建，進(jìn)而促進(jìn)農(nóng)村地籍調(diào)查工作水平的進(jìn)一步提升。在今后發(fā)展中，無(wú)人機(jī)傾斜攝影技術(shù)一定會(huì)與其他先進(jìn)技術(shù)融合，從而在地籍調(diào)查工作乃至自然資源管理上發(fā)揮其更大的應(yīng)用價(jià)值。