土地調查中無人機測量應用研究

戴小陽

摘 要：該文以貴州某土地確權項目為工作背景，探討了無人機攝影測量和土地確權底圖制作方法；論文詳細論述了整個實施流程，包括航線設計、像控測量、矢量圖采集和調查工作底圖制作等，給出了立體矢量圖和正射影像圖的疊加結果。論文是筆者工作實踐基礎上的理論升華，相信對從事相關工作的同行能有所裨益。

關鍵詞：無人機 攝影測量 確權 底圖制作

中圖分類號：P237 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2019）02（a）-00-02

1 工作區概況及作業流程

1.1 工作區概況

工作區位于貴州省某試點鎮，地勢較為平坦，總面積約為80km2，耕地面積約為10萬余畝，計劃在2個月內完成約10萬余畝耕地的農村土地承包經營權發證工作。由于該項目測試時間是在4月份，植被覆蓋率較低，但是麥苗已經生長出來，并不是很高，所以很多不同的地塊，麥苗長勢也不盡相同，田地田埂、田間道路、溝渠、池塘、田坎以及居民地邊界等均能在影像上清晰分辨，有益于后期承包地塊的識別。基于這些原因，在作業過程中，我們考慮采用航測法和實測法相結合的方式進行農村土地承包經營權確權登記發證工作：首先采用固定翼無人機搭載數字航攝儀獲取試驗區的真彩色原始影像，通過POS數據解算，空三加密，制作數字正射影像，在全數字攝影測量系統上立體采集矢量數據，制作調查工作底圖，這樣可以大大提高作業效率，縮短作業工期。

1.2 作業流程

此項目采用固定翼無人機搭載賓得645D數字航攝儀、機載POS進行航空攝影，獲取作業區范圍內的真彩色原始影像和POS數據，通過對POS數據進行解算，得到每張像片的外方位元素，通過GNSS-RTK技術進行外業像片控制測量，獲取像片控制點的高程坐標和平面位置坐標，和POS解算數據一起，共同參與到空中三角測量運算中。在空中三角測量運算中，我們是利用Inpho軟件進行的，將空三加密成果和DEM數據作為影像糾正的基礎，制作數字正射影像，在全數字攝影測量系統下，立體采集地塊邊界信息，內業無法分辨及有疑問的地方，做好標記；使用GPS-PTK設備外業進行實地測量，得到比較準確的承包地塊界址點位坐標，即采用航測法與局部實測法相結合的方式獲取承包地塊界址點點位坐標；內業采集地塊邊界，將地塊矢量圖、基本農田數據、地力等級數據等疊加到數字正射影像上，制作調查工作底圖，進行外業權屬調繪，對影像無法判讀及權屬糾紛較大的地塊輔以實測檢驗的方法完成。該項目共飛行了3個架次，22條航線，6條構架航線，約120km2，布設像控點35個，檢查點44個，制作1∶2000標準分幅數字正射影像114 幅。

2 像片控制測量

2.1 像片控制點布設

此實驗項目采用區域網布點方案，全都布設為平高控制點，利用航線設計圖進行像片控制點的選點，布設的控制點滿足以下目標條件：像片控制點布設在航向及旁向6片或5片重疊處，且位于旁向重疊中線附近，像控點刺點目標的影像明顯、清晰可見，在實地及影像均能清晰標記，并易于觀測，無信號遮擋或干擾。

2.2 像片控制點及檢查點的施測

像控點及檢查點的聯測，利用貴州省連續運行基準站網系統支持下的網絡RTK技術進行施測，每個點位觀測3次取平均數。在此項目中，所有布設的像控點均是平高控制點，簡稱P，并布設了部分檢查點，像控點施測完畢，利用檢查點進行檢查，經檢查，測得的像控點均符合后期空三加密的精度要求。在進行像點的整飾、像控點施測時，對實測現場進行拍照，從不同角度拍攝遠景及近景照片，完成后，制作像控點點之記。

2.3 空三加密

此項目采用Inpho軟件進行空三加密，Inpho軟件是比較常用的航空攝影處理軟件，自動匹配、處理效率較高，使用便捷等，自動匹配連接點的功能比較強大，甚至在水域、森林、沙漠等特征點較少的區域也可進行較好的匹配，首先根據測區概況建立工程，加入相機參數，將數據進行轉換并生產金字塔，劃分航帶。

2.4 正射影像制作

（1）單模型DOM生成以數字高程模型（DEM）數據成果和空三加密成果為基礎，對原始影像進行糾正，首先生成像對正射影像，然后在單個模型中，選擇影像色彩鮮艷、色調均勻、亮度飽滿的像片生成正射影像，然后逐張生成單片正射影像。

（2）勻光勻色在鑲嵌之前，首先對影像的色彩、色調進行勻光勻色，使其一致、均勻，同時，對于鑲嵌線附近的地物和鑲嵌線兩側的色彩過渡必須進行細致的處理，使其過渡自然、地物拼接無錯位現象，以保證影像拼接的質量。

（3）鑲嵌加載正射糾正后航帶單片，Geomosaic 模型可自動生成拼接線，且拼接線無交叉，且在房屋非密集區，可有效的避開房屋，在房屋密集區域要進行拼接線的編輯。鑲嵌線的選擇應沿地物邊線或高差變化平緩區域進行，盡量避開高差急劇變化地區和高大、明顯建筑物。正射影像制作結果如圖1所示。

3 矢量圖采集

矢量圖采集的成果質量對整個調查底圖的制作質量影響較大，同時也會影響到外業調查的工作效率和工作質量。在此實驗項目中，矢量圖數據采集是在全數字攝影測量軟件系統上進行的，采集過程中，不需要對測區范圍內的所有地物進行全要素采集，只需采集幾個特定的要素即可，主要包括承包地塊邊界、農村道路、溝渠、居民地范圍、坑塘、陡坎等，立體采集原則上是由內業定位，外業定性，內業對有把握并能判準的地物、地貌要素，要用測標中心切準地物外輪廓線，按規定圖層及符號準確繪出。

3.1 田塊信息數據

地塊信息數據是整個矢量圖的重要組成部分，是整個項目實施的關鍵，在影像上，不同的作物呈現不一樣的影像，因此我們可以根據地塊的紋理、顏色、色調不同，對不同的作物輕易地進行區分。由于我們的航空攝影時間是在12月份，對于平原地區而言，大部分種的都是麥子，對于相同的地類，我們可以根據作物長勢的不同進行地塊區分，當同樣的地類、同樣的作物、同樣的長勢，在影像圖上是無法判別的，這類問題只有到實地進行區分，采取實測法進行補充，區分不同承包地塊之間的分界線。在作業過程中，采用貴州CORS系統，在村組負責人、農戶的配合下，由承包地塊雙方直接到實地進行指界，調繪人員根據承包地塊雙方所指地塊界址點，進行實地測量，并將實地測量結果展繪在調查底圖上。

3.2 溝渠

在立體狀態下，實地采集溝渠邊界線，當溝渠寬度小于1m時，以地塊邊界代替溝渠邊界線，當溝渠寬度大于1m時，應畫成雙線。

4 調查工作底圖制作

對立體采集的包括地塊、水系、道路、居民地等圖層組成的矢量數據，進行圖形編輯，依據數據入庫的要求，采用不同特征的線段、線型、單元符號，將權屬界線一一連接，形成權屬圖。將所得到的結果，也就是權屬圖再按照《GBT_20257.1-2007_國家基本比例尺地圖圖式_第1部分：1∶500_1∶1000_1∶2000地形圖圖式》的要求，進行圖面的注記和整飾，形成矢量圖形，套合正射影像數據、收集到的行政界線、基本農田信息數據，打印成1∶2000比例尺調查工作底圖。在工作過程中采用全數字攝影測量系統進行立體采集地塊邊界，相比較圖解法而言，精度較高。實地采集地塊圖、矢量圖與影像的疊加圖具體情況如圖2所示。

5 結語

與傳統的有人機航空攝影相比，無人機具有價格低廉、作業高效、飛行高度低等優勢，可快速獲取清晰的精度較高的影像數據信息，同時采用POS輔助航空攝影可大大減少外業的工作量，降低生產成本，擁有非常可觀的經濟性，高科技的無人機在航空攝影測量方面的使用越來越廣泛，由此制成的數字正射影像產品在土地調查中發揮著極其重要的作用。

參考文獻

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