“北斗＋低空遙感”在城鄉建設用地增減掛鉤復核中的應用

曾麗娟，易普金，楊翼飛

1.廣西經貿職業技術學院，廣西 南寧 530021

2.廣西自然資源信息中心，廣西 南寧 530029

為進一步嚴格規范城鄉建設用地增減掛鉤項目實施管理，有效解決工作實踐中存在的問題，確保增減掛鉤工作順利開展，研究小組利用北斗高精度定位與低空無人機遙感航攝技術融合的方式，開展城鄉建設用地增減掛鉤復核工作[1]。經過實際操作，研究小組發現外業“北斗+低空遙感”及集成一體化內業數據軟件，更能滿足質量檢查要求的高符合性和強時效性等指標[2-4]。通過融合新技術優勢，提高了工作效率；城鄉建設用地增減掛鉤成果的復核也更加直觀和準確，復核成果的標準差更加均衡，工程質量檢驗有了切實的保證，可在同類復核項目中推廣使用。

1 技術路線

研究小組依據《廣西城鄉建設用地增減掛鉤項目拆舊區土地復墾驗收技術規程》，對城鄉建設用地增減掛鉤項目的審批材料、合同文件、招投標文件、工程施工質量檢驗文件、監理資料、施工資料、竣工報告與竣工圖、復核材料進行復核，利用北斗高精度定位和低空無人機遙感技術進行外業實地踏勘，內業對項目資料進行數據分析、拓撲檢查、圖屬關系判斷和地類判讀，完成項目的復核工作，主要工作流程如圖1 所示。

圖1 “北斗＋低空遙感”城鄉建設用地增減掛鉤復核工作流程圖

1.1 北斗/GNSS 高精度定位技術原理

利用北斗/GNSS 衛星導航定位基準站獲取的實時觀測數據，構建嚴密的數學模型，消除衛星鐘差、周跳、電離層、對流層、多路徑等誤差的影響，使用戶的實時定位精度達到厘米級。目前，廣西CORS 利用VRS 技術已實現全區實時厘米級高精度定位的全覆蓋[5]，主要原理見式（1）至式（3）。

式（3）中，f為接收機固定參考頻率；c為光速；為整周模糊度；δρ1為電離層誤差；為對流層誤差；δta為衛星鐘差；δtb為接收機鐘差。

1.2 低空遙感技術原理

式（4）中，像點a在像空間坐標系中的坐標為（x－x0，y－y0，﹣f）；X、Y、Z為實地點坐標。

2 應用實例

此次研究通過測繪型無人機（DJI-Phantom 4 RTK）搭載的高精度定位模塊和航攝功能，對百色市某土地整治項目進行復核檢查。研究小組通過無人機航線設計、外業航攝、正射影像制作等流程，套合土地整治項目分類圖斑進行比對分析，對土地整治項目的調查、監管、面積進行復核，為地價評估、地塊經濟分等定級環節提供直觀、高精度和三維效果的土地整治影像和地塊定位成果，提高了工作效率，提升了成果的質量。

2.1 航線設計

首先，要確保航拍過程中布設足夠的像控點，保證航拍數學精度，對于無接收信號的地塊，應使用無人機進行高空拍照并記錄相應地塊號；得到的航拍成果數量應與復核圖數量一致，影像范圍應大于相應地塊范圍，范圍線內影像無缺失、拉花等影響檢查判斷的因素存在。其次，要綜合考慮無人機搭載相機的分辨率、航攝區的地形地貌和成圖比例尺需求（1 ∶1 000），確定無人機的飛行航高，根據無人機飛行參數設置、地形條件和航攝范圍確定無人機飛行路徑、方位和飛行航線（含重復航線）。最后，完成無人機航線設計工作。

2.2 外業航攝

設計好航線后，檢查無人機狀態，如操控模式、傳感器狀態，測試相機拍照等，確保飛行前的配置和性能無誤。設置航飛參數，包括相機參數、起飛速度、航行速度、手（自）動返航、航向（旁向）重疊度、航線角度等（見表1）。選擇光照充足的時間點進行航攝，如接近正午時間，日影少，成像效果佳。同時考慮到強光光暈的影響，盡量避免在日出或日落時間航飛。由于此次研究采用的是小畫幅相機，因此旁向和航向飛行的重疊率要設置高些，該項目的旁向重疊率為75%，航向重疊率為80%。主要流程如下：

（1）根據復核地塊分布情況制訂航攝計劃。

（2）實地航攝，檢查航攝質量。

（3）內業解析空中三角測量。

（4）生成正射影像產品。

劉佳喘得有些哆嗦，他大概沒想到，我媽真會下那么狠的手，他之前以為我媽拿的鍋鏟就跟他爸手里的沙袋似的，親子活動的必備款。

2.3 正射影像圖制作

將外業獲取的無人機圖片導入Context-Capture 軟件，通過設置采樣率、檢查航片完整性、讀取無人機自帶RTK 數據（或獲取POS 數據）、解析空中三角處理、模型（NewReconstruction）、生成正射影像產品（Submit New Production）、正射影像裁切等一系列步驟，完成正射影像圖的制作。

表1 航飛參數設置表

2.4 影像比對判讀

利用生成的正射影像圖，疊加已完成的土地整治項目圖斑，對復核地塊逐一檢查，核查工作主要包括以下內容：

（1）地類認定復核。耕地內是否包含林地、園地、雜草灌木、碎石地和未拆除棚房等非耕地，林地、園地內是否存在其他地類的復核。

（2）林地、園地郁閉度復核。對自行復墾或自然生長園地、林地郁閉度不足，復墾未清表補種植的復核。

（3）房屋、圍墻等建筑物拆除復核。對耕地內房屋、圍墻等應拆除未拆除的復核。

（4）坡度適宜度復核。現狀內為雜草、灌木，未設計為耕地，但坡度平緩，利于復墾為耕地但未復墾的復核。

完成以上核查工作后，建立問題圖斑圖層，進行外業實地核實或整改。

在此次實驗中發現，耕地圖斑中存在非耕地的硬化地表，且面積達到了復核整改的標準。通過疊加可以清晰地發現耕地中存在非耕地（硬化地表），影像判定耕地中局部存在堆放物未清理和復核圖地物與實地不符等問題。利用時效性強的低空無人機航攝影像與土地整治目標圖斑的內業判讀，可直觀、快捷、有效地判斷疑問圖斑，顯著提升土地整治項目復核的準確性和效率。

2.5 核查效果

利用“北斗+低空遙感”技術，實現外業高效作業，內業精準判讀，能有效提高城鄉建設用地增減掛鉤項目復核的效率和準確性，較傳統外業拍照和人工判讀具有更高的準確性和效率。具體的核查效果如下。

2.5.1 外業航攝效果

利用“北斗+低空遙感”技術進行外業航攝，此次研究項目有428 個圖斑，復核區域圖斑分散，建立了56 個航攝分區，56 架次的飛行時長如圖2 所示。若利用傳統復核技術，需要到達各個待復核的圖斑現場，進行多角度拍照。如果圖斑現場被叢林遮擋，拍照和現場復核效果將受到影響。利用低空遙感技術，復核人員只需到圖斑周邊進行航攝，即可獲取高分辨率影像，受交通和視線遮擋的影響小。同時，同一航攝分區的圖斑可在同一時間完成航攝，每架次飛行時長較短，外業工作強度明顯降低。

圖2 每架次飛行時長圖

2.5.2 內業核查效果

除了線狀地物（道路和水渠）和坡地需要重點關注的高程信息，其他地貌圖斑均可采用布設少量控制點的方式進行正射影像的制作。首先利用集成一體化內業數據軟件生成正射影像，交由內業判讀技術人員進行圖斑疊加分析，再結合高分辨率、高現勢性的遙感影像快速做出正確判斷，判斷圖斑存在的問題及其面積大小等信息（見圖3、圖4）。研究小組對428 個圖斑進行內業判讀，發現有62 個圖斑存在相應的問題。內業判讀的難度顯著降低，提高了內業判讀效率，也提高了判讀的正確率。

圖3 疑問圖斑問題數量圖

圖4 疑問圖斑面積圖

3 結 語

利用“北斗+低空遙感”技術制作高分辨率數字產品是當前地理空間數據采集的重要手段。利用該技術可高效地獲取地面要素，獲得高分辨率正射影像，減少外業控制點的布設，提高外業工作效率。采用集成一體化內業數據軟件可快速生成三維可視化產品，如數字高程模型、正射影像、實景三維和全景影像等。研究小組綜合利用“北斗+低空遙感”技術，從百色市某城鄉建設用地增減掛鉤復核項目實踐中得到如下結論：

（1）綜合利用“北斗+低空遙感”技術進行城鄉建設用地增減掛鉤項目的復核，顯著降低了外業工作人員的工作強度，有效保障了質檢項目的工作效率。普通技術人員經過1 周的培訓，即可具備內業數據處理的能力。

（2）利用“北斗+低空遙感”技術復核圖斑現勢性強、可視性強、直觀性強，不容易產生誤判。針對土地整治項目圖斑分散的現狀，低空遙感技術具有良好的靈活機動性，其與北斗高精度定位相結合，減少了外業像控點的布設。在土地整治、土地開墾和土地開發等類型項目復核中具有普遍適用性。

（3）“北斗+低空遙感”技術較適用于1 ∶1 000 和1 ∶2 000 比例尺成圖精度的正射影像圖的制作，影像平面分辨率達5 cm，在城鄉建設用地增減掛鉤等以地貌圖斑為主、線狀地物為輔的地形圖中，具有天然的應用優勢。