小型無人機傾斜攝影在浙江省農(nóng)經(jīng)權(quán)確權(quán)中的應(yīng)用

張盼興，申仲舒

(1.浙江建材測繪院有限公司，浙江 杭州 310022； 2.浙江省測繪質(zhì)量監(jiān)督檢驗站，浙江 杭州 311100)

農(nóng)村土地承包經(jīng)營權(quán)確權(quán)登記頒證工作是以現(xiàn)有農(nóng)村土地承包經(jīng)營臺賬、合同、證書為依據(jù)，查清承包地塊的面積和空間位置，建立健全土地承包經(jīng)營權(quán)登記簿，妥善解決承包地塊面積不準、四至不清、空間位置不明、登記簿不健全等問題[1]。從地籍入戶調(diào)查、地塊測量、影像圖的制作、信息的錄入到確權(quán)、登記、頒證，需要投入大量的人力、財力、物力。土地承包經(jīng)營權(quán)確權(quán)登記頒證要做到每一宗土地測繪準確、程序規(guī)范，傳統(tǒng)的測量方法主要分為實測法、圖解法、航測法，也可以采用多種方法結(jié)合[2-3]。實測法一般采用基于地方連續(xù)運行參考站(continuously operating reference system，CORS)的實時動態(tài)載波相位差分技術(shù)(real-time kinematic，RTK)結(jié)合全站儀的測量方法，優(yōu)點是精度高，缺點是需要村民現(xiàn)場指界，工作強度大，測量效率低。圖解法是利用已有的大比例尺地形圖或高分辨率的正射影像進行圖解量算地塊界址點坐標，可以有效降低工作強度。但浙江省大部分農(nóng)村現(xiàn)有的資料覆蓋率低，資料現(xiàn)勢性不強，山區(qū)精度不高，導(dǎo)致圖解法施行比較困難。航測法主要是采用無人機進行低空攝影測量，具有機動性強、成本低、效率高等一系列優(yōu)點，生產(chǎn)出來的正射影像可作為基礎(chǔ)數(shù)據(jù)直接進行承包地塊的測量；但正射影像不具備立體感，田坎、有地物遮擋的地方還需要到實地進行人工判斷。

傾斜攝影測量一般是采集1個垂直及4個不同方向的傾斜影像，拍攝照片的同時記錄航高、航速、坐標等參數(shù)。與傳統(tǒng)的垂直攝影測量技術(shù)相比，傾斜攝影測量可以獲得多角度高分辨影像，能夠生成數(shù)字三維模型，可以向用戶提供直觀的三維實景，并直接在三維模型上進行要素采集，對田坎、水溝、被地物遮擋的隱蔽處等都具有一定的辨識度，幾乎不需要村民去現(xiàn)場指界，降低了人工成本，節(jié)省了時間。隨著影像后處理技術(shù)的發(fā)展，傾斜攝影技術(shù)生成的實景三維模型在各行各業(yè)得到了廣泛的應(yīng)用，如數(shù)字城市[4]、建筑規(guī)劃[5]、智慧城市[6]等方面。目前，利用無人機傾斜攝影技術(shù)測量農(nóng)村土地的研究鮮有報道。本文利用小型無人機傾斜攝影技術(shù)對農(nóng)村土地進行測繪，探討該技術(shù)的測繪精度，以期為農(nóng)村土地承包經(jīng)營權(quán)確權(quán)登記頒證工作的順利開展提供一種可行的方法。

1 材料與方法

1.1 試驗區(qū)選擇

浙江省丘陵山地居多，農(nóng)村承包土地面積小，地塊不規(guī)整，土地測繪精度控制有一定難度。在建德試驗區(qū)選取不同面積、不同形狀的45個地塊進行試驗，地塊具體分布如圖1所示。

圖1 建德試驗區(qū)的45個地塊分布

1.2 方法

無人機影像參數(shù)。無人機采用大疆Phantom 4 Pro，相機為無人機自帶相機，像幅為4 864×3 648，地面分辨率10 cm，相機焦距35 mm，相機傾角45°，相對航高350 m，航向重疊度80%，旁向重疊度80%。

本次試驗影像數(shù)據(jù)采集共飛行5個架次，包括1個垂直及4個不同方向，對試驗區(qū)域進行實地像控點采集；內(nèi)業(yè)進行空中三角測量，并安排有經(jīng)驗的作業(yè)員根據(jù)高分辨率傾斜攝影模型對選取的地塊進行勾繪；外業(yè)安排作業(yè)員實地采用浙江省CORS，利用GPS對選取的圖斑進行實地采集。采集完成后，將外業(yè)采集的點坐標與傾斜模型坐標進行一致性轉(zhuǎn)換，通過計算各界址點的誤差進行界址點精度統(tǒng)計，然后對采集的界址點進行構(gòu)面，與內(nèi)業(yè)作業(yè)員選取的地塊面積進行比對，計算其相對誤差。具體方法如圖2所示。

圖2 試驗流程

地塊面積相對誤差計算方法參考《浙江省農(nóng)村土地承包經(jīng)營權(quán)確權(quán)登記頒證成果檢查驗收實施細則》(浙農(nóng)確權(quán)辦〔2017〕1號)，以地塊的實測水平投影面積為基準數(shù)據(jù)(真值)，與同名地塊圖斑的面積對比，計算其相對誤差。相對誤差比例為相對誤差除以真值。

2 結(jié)果與分析

2.1 界址點精度

宗地界址點指宗地權(quán)屬界線的轉(zhuǎn)折點，是標定宗地權(quán)屬界線的重要標志?！墩憬∞r(nóng)村土地承包經(jīng)營權(quán)確權(quán)登記頒證技術(shù)方案》(浙農(nóng)確權(quán)辦〔2015〕8號)規(guī)定：圖解法測定界址點精度中誤差不超過1.2 m，且2倍的中誤差為其限差，困難地區(qū)可放寬50%。本次試驗對選取的45個地塊的明顯界址點進行精度比對，共采集213個界址點信息(圖3)。界址點平面中誤差52.90 cm，最大誤差為1.87 m；誤差超過1.2 m的檢查點有3個，但均在限差范圍之內(nèi)。因此，本研究所用方法的界址點精度可以滿足浙江省農(nóng)村土地承包經(jīng)營權(quán)確權(quán)登記頒證工作對地塊要素測量要求。

圖3 界址點精度

圖4 地塊面積相對誤差

2.2 面積相對誤差

如圖4所示，對45個地塊面積進行比對。地塊面積相對誤差比例最大為6.3%，面積相對誤差比例超過5%的地塊共有5個，占檢查地塊的11.1%，主要是因為地塊面積較小造成的。從誤差分布可以看出，面積相對誤差比例基本與地塊面積大小成反比，地塊越大，相對誤差比例越小。

《浙江省農(nóng)村土地承包經(jīng)營權(quán)確權(quán)登記頒證成果檢查驗收實施細則》(浙農(nóng)確權(quán)辦〔2017〕1號)要求：地塊面積相對誤差比例一般不超過5%；對地塊面積小、地形地貌復(fù)雜等情況，相對誤差適當放寬，但面積相對誤差比例5%以上的地塊數(shù)不超過抽檢總數(shù)的15%，其中誤差比例15%以上的地塊數(shù)不超過抽檢總數(shù)的5%。由此可見，本研究基于小型無人機傾斜攝影的方法能夠滿足浙江省農(nóng)村土地承包經(jīng)營權(quán)確權(quán)登記頒證工作對地塊面積精度的要求。

采用小型無人機傾斜攝影技術(shù)對農(nóng)村土地進行測繪，其圖解精度可以達到《浙江省農(nóng)村土地

承包經(jīng)營權(quán)確權(quán)登記頒證技術(shù)方案》(浙農(nóng)確權(quán)辦〔2015〕8號)和《浙江省農(nóng)村土地承包經(jīng)營權(quán)確權(quán)登記頒證成果檢查驗收實施細則》(浙農(nóng)確權(quán)辦〔2017〕1號)的要求。此次農(nóng)村土地承包經(jīng)營權(quán)登記頒證項目時間緊，任務(wù)重，地方財政經(jīng)費緊張，而且浙江省山地多，地塊面積小且分布零散，導(dǎo)致土地測繪工作難度較高，費時費力，效率低。小型無人機傾斜攝影具有影像獲取快捷方便，機動性強，成本低，影像分辨率高，時效性強等特點，充分利用已有的資料，結(jié)合小型無人機的傾斜攝影技術(shù)，可以保證土地測繪的質(zhì)量和進度。該方法以后將在大比例尺地形圖制作、第三次全國土地調(diào)查、應(yīng)急測繪等方面發(fā)揮更為廣泛的作用。