無人機航測在農村土地確權中的應用

索高宇

摘要：農村土地確權是一項復雜而重要的任務，本文利用無人機對八百余畝土地進行航空攝影測量，得到數字地表模型（DSM）以及數字正射影像（DOM）。通過將地塊矢量文件以及數字正射影像進行疊加，將承包地塊的空間分布及面積大小直觀地展現給承包人，有利于承包人后期針對土地進行抵押貸款以及農業投保。航空攝影測量中的誤差為0.076m，滿足土地確權的精度要求。

關鍵詞：無人機；土地確權；航空攝影測量；正射影像

1.引言

我國耕地面積較大，但人均耕地面積卻很小，空間分布不均勻，且存在承包不清、位置不明、面積不準等問題。通過土地確權登記，可以明確農村土地承包經營關系、強化農戶對自身土地經營權的保護。有利于農戶對自身土地進行農業投保及抵押貸款業務，促進農村的經濟發展。傳統的農村土地確權受到地形、天氣等影響。外業測繪及調繪相當困難，效率低、成本高、精度不好控制。無人機航測技術是一種新興的測繪技術，具有快速高效、機動靈活、作業成本低等優點[1]。本文通過對安徽定遠縣池河鎮約八百余畝耕地進行土地確權，簡述無人機航測技術在土地確權中的應用。

2.航空攝影測量

2.1基本原理

航空攝影測量指的是以飛機作為飛行平臺，在上面搭載航攝設備。飛機在按照一定的航線進行飛行時，所搭載的航攝設備進行垂直攝影，獲得遙感影像，結合地面控制點測量、調繪及立體測繪等步驟，產出不同格式地形圖產品的作業。航空攝影測量主要包括航測外野和數據處理內業兩部分，外業主要包含航攝獲取遙感影像、像控點的測量、航線布置、野外調繪等。內業包含了影像拼接、空三加密、地形圖編輯等[2-3]。

2.2無人機航空攝影測量作業流程

本項目利用Phantom 4 RTK無人機對耕地進行無人機航測，后期通過航測外業和內業等數據處理，最終得到無人機航測正射影像，以及相應的確權數據，具體的技術路線見圖1。

3.無人機航測

3.1飛行平臺

池河鎮位于定遠縣，水稻面積種植較為廣泛。結合當地地理環境及其后特點本次土地確權采用Phantom 4 RTK無人機進行航空攝影測量，其飛行器主要性能見表1所示，航測相機參數見表2所示。

3.2航測外業

本項目完成安徽省定遠縣池河鎮約800余畝水稻的航空攝影測量，航向重疊設置為70%，旁向重疊設置為60%，飛行高度設置為100m，飛行速度約7m/s。航測面積約800畝，分兩架次進行，航測時間約40min，平均地面分辨率為2.95cm。

像片控制點位置選取：布設像控點常用的兩種方法。一種是航飛前預先放置航射標志，尺寸要達到地面分辨率的5倍～10倍。采用反差大的顏色或者是在現場采用涂抹油漆撒石灰的方法進行標記。另一種是航拍后布控的方案，在測區內按照要求均勻選擇點位，這些點位需在影像上特征明顯、紋理清晰處布設。本次航測采用先航拍，后布點的方案。像控點的測量根據GB 7931-2008《1∶500 1∶1000 1∶2000地形圖航空攝影測量外業規范》，本次航測共測量15個像控點，用RTK對像控點進行測量，平面精度不超過10cm[4]。

3.3航測數據處理

3.3.1數據準備

需要準備無人機航測的原始照片，兩次航測共獲取到航測330張JPG影像。航測影像的POS數據、地面像控點的位置文件等。

3.3.2 POS技術輔助空三加密

本次無人機航測影像用PIX4D軟件進行拼接，簡歷項目、導入影像以及POS數據，利用POS技術來輔助自動空中三角測量，將航測空三加密過程中對外業控制點的依賴降到了最低，大大減少了人工作業的步驟和作業時間，同時滿足規范精度要求，不但提高了內業作業的效率，降低作業成本而且縮短了航測作業成圖的整個周期的時間[5]。

3.3.3 PIX4D mapper數據處理

PIX4D mapper是瑞士PIX4D公司研發出的無人機處理處理軟件。

其處理數據的大致流程為：①建立項目；②導入無人機航測影像以及POS數據；③導入像控點文件；④按照自身需求設置相關參數；⑤全自動處理（包含DSM、DOM、空三加密）；⑥地理信息產品輸出，輸入的地理信息產品均可被主流遙感軟件識別[6-7]。

3.3.4 DOM和DSM成果

本次項目處理采用PIX4D mapper航測軟件進行數據處理，將兩次航測數據進行分別處理后進行合并，生成的地理信息成果有數字正射影像（DOM）如圖2所示、數字地表模型（DSM）。

數字地表模型（digital surface model，DSM）是一個非常重要的地理信息產品品，基于DSM可以進一步編輯、處理制作DEM、DOM、DLG等。DSM展示了真實地表的地面起伏情況，也可直接應用于各行各業，如電力行業監測植被生長對電力線的安全影響、軍事上導彈制導障礙物監測、林業監測森林生長情況等[8]。

數字正射影像（DOM）精度高、信息豐富、直觀逼真、獲取快捷等優點，可作為地圖分析背景控制信息，也可從中提取自然資源和社會經濟發展的歷史信息或最新信息，為防治災害和公共設施建設規劃等應用提供可靠依據；還可從中提取和派生新的信息，實現地圖的修測更新。評價其他數據的精度、現實性和完整性都很優良，見圖2。

3.4確權底圖制作

此次無人機航測獲取到的DOM數據平均地面分辨率（GSD）達到了2.95cm，無需專業知識，可通過肉眼觀察判定承包地塊、道路、田埂、水系、居民地等地物。易于判讀和標注權屬界線，可以直接作為工作底圖進行承包經營權確權權屬調查。

利用無人機航測得到的DOM，來制作農村土承包經營的工作底圖。

具體的內容包括：①地塊界線；②地塊面積；③承包人姓名。利用ArcGIS10.4軟件對數字正射影像進行矢量化采集[9]，將地塊界限繪制出來并標注承包人姓名、地塊面積、地塊編號，由正射影像與矢量數據疊加制作1∶2000比例尺確權底圖，局部成果示意圖如圖3所示。

3.5無人機正射影像精度分析

為了便于驗證無人機航空攝影測量的精度，在布設像控點的同時又布設了15個檢查點[10-11]，并精準測量其坐標，在已經成圖的基礎上記錄監測點的平面坐標。參照《1∶500 1∶1000 1∶2000地形圖航空攝影測量內業規范》中的精度要求，進行精度驗證，如表3所示。

經過計算分析，無人機航空攝影測量平面中誤差為0.076m，滿足農村土地確權的精度要求。

4.結束語

此次無人機航空攝影測量飛行高度低，速度快，面積廣。可以獲取到數字地表模型（DSM）以及分辨率為2.95cm的數字正射影像（DOM），可以清晰地分辨地塊邊界及其他地物。滿足精度要求的同時大大縮短了項目周期，降低了勞動成本。在確權底圖制作當中，數字正射影像與農村地塊矢量數據相互疊加，能夠將確權的結果直觀地展現給承包人。地塊的空間分布、面積大小在圖面就能做出準確的判定，便于承包人對確權法律文件的確認工作。對承包人對土地進行抵押貸款及農業投保有較大的幫助，航空攝影測量的中誤差為0.076m，完全滿足農村土地確權的精度要求。

參考文獻：

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