王國忠 李林聰

摘 要：本文以無人機(jī)航測(cè)應(yīng)用于土地確權(quán)為研究對(duì)象，探討了基于無人機(jī)航測(cè)的土地確權(quán)底圖制作相關(guān)技術(shù)流程，論文首先分析了當(dāng)前無人機(jī)航測(cè)的技術(shù)基礎(chǔ)，進(jìn)而探討了適用于土地確權(quán)工作的底圖制作的無人機(jī)航攝系統(tǒng)的性能要求，在此基礎(chǔ)上，論文詳細(xì)論述了工作底圖的制作流程與技術(shù)要求，相信對(duì)從事相關(guān)工作的同行能有所裨益。

關(guān)鍵詞：無人機(jī) 航測(cè) 土地確權(quán) 工作底圖

中圖分類號(hào)：TP79 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2018）06（c）-0048-02

在農(nóng)村土地承包經(jīng)營權(quán)確權(quán)項(xiàng)目中，當(dāng)?shù)卣块T提供的地方影像圖大都比例尺較小、詳細(xì)程度不夠，時(shí)效性不足，無法直接作為工作底圖，常常需要重新生成正射影像圖。

無人機(jī)測(cè)繪技術(shù)具有使用成本低、反應(yīng)速度快、場(chǎng)地限制小、操作簡(jiǎn)便靈活的優(yōu)勢(shì)，已成為目前農(nóng)村土地承包經(jīng)營權(quán)確權(quán)登記工作中大比例尺影像圖制作優(yōu)先使用的測(cè)繪手段。本文以粵北山區(qū)某縣農(nóng)村土地承包經(jīng)營權(quán)確權(quán)登記項(xiàng)目為例，探討無人機(jī)測(cè)繪在農(nóng)村土地承包經(jīng)營權(quán)確權(quán)登記地圖制作及后續(xù)權(quán)屬調(diào)查中的應(yīng)用。

1 總體工作流程

接收土地調(diào)查無人機(jī)航攝指令后，基于“天地圖”公眾服務(wù)平臺(tái)開展航攝規(guī)劃，基于DEM開展精確航線設(shè)計(jì)。選定適合的無人機(jī)飛行平臺(tái)開展航空攝影，獲取航攝影像?，F(xiàn)場(chǎng)檢查數(shù)據(jù)質(zhì)量，主要包括航攝數(shù)據(jù)覆蓋完整性檢查、重疊度檢查以及影像色彩方面的檢查。現(xiàn)場(chǎng)處理航攝數(shù)據(jù)，形成攝區(qū)DEM、鑲嵌影像圖，結(jié)合像控測(cè)量成果生產(chǎn)攝區(qū)正射影像圖等成果，一方面可利用電子版數(shù)據(jù)成果作為工作底圖開展土地調(diào)查；另一方面經(jīng)制圖整飾后現(xiàn)場(chǎng)輸出成紙質(zhì)底圖，供現(xiàn)場(chǎng)開展土地調(diào)查使用。無人機(jī)農(nóng)村土地調(diào)查工作底圖制作工作流程見圖1。

2 無人機(jī)航空攝影

2.1 航攝規(guī)劃與設(shè)計(jì)

基于“天地圖”在線服務(wù)平臺(tái)的無人機(jī)現(xiàn)場(chǎng)航線快速規(guī)劃。在廣域網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下，根據(jù)土地調(diào)查地名信息或四至坐標(biāo)等信息，利用遙感影像、地圖和三維數(shù)據(jù)成果快速摸清農(nóng)村土地調(diào)查區(qū)域的基本情況，劃定調(diào)查范圍并導(dǎo)出拐點(diǎn)坐標(biāo)。結(jié)合90m分辨率數(shù)學(xué)高程模型（DEM）數(shù)據(jù)信息開發(fā)航攝設(shè)計(jì)軟件，根據(jù)地形起伏自動(dòng)調(diào)整曝光點(diǎn)之間的基線長(zhǎng)度，避免產(chǎn)生航攝漏洞；生成設(shè)計(jì)報(bào)表，快速了解航攝面積、四至范圍、航攝高度、航線數(shù)、影像數(shù)、總航程等信息，以便合理規(guī)劃航攝時(shí)間和數(shù)據(jù)處理時(shí)間。

2.2 影像質(zhì)量檢查

航攝設(shè)計(jì)覆蓋范圍與實(shí)際覆蓋范圍的快速可視化檢測(cè)和基于影像匹配的航攝數(shù)據(jù)重疊度檢測(cè)。自動(dòng)提取和同步顯示機(jī)載記錄的曝光點(diǎn)信息文件經(jīng)緯度信息、攝區(qū)航攝設(shè)計(jì)拐點(diǎn)坐標(biāo)信息，必要時(shí)加載航攝影像數(shù)據(jù)，可視化檢測(cè)航攝覆蓋情況；提取機(jī)載記錄的曝光點(diǎn)高度信息，計(jì)算航帶內(nèi)最大航高差；利用影像快速匹配算法，統(tǒng)計(jì)攝區(qū)航帶內(nèi)與航帶間的最大、最小重疊度等。

2.3 技術(shù)要求與傳統(tǒng)

航空攝影獲取的影像相比，輕小型無人機(jī)在影像重疊度的保證、影像旋偏角的保持、航線彎曲度的保證等方面還有不小的差距。相比傳統(tǒng)航空攝影在航向和旁向重疊度上的嚴(yán)格的技術(shù)要求，輕小型無人機(jī)主要以保證最高點(diǎn)航向和旁向重疊度，以及攝區(qū)最低點(diǎn)影像分辨率。

（1）航向和旁向重疊度保證。在航攝設(shè)計(jì)時(shí)，可適當(dāng)增加航向和旁向重疊度，航向重疊度一般設(shè)定為70%～80%，保證攝區(qū)地面最高點(diǎn)的航向重疊不小于60%；旁向重疊度一般設(shè)定為45%～50%，保證攝區(qū)地面最高點(diǎn)的旁向地面重疊不小于30%。

（2）影像分辨率保證。滿足1∶500、1∶1000和1∶2000比例尺成圖要求時(shí)，攝區(qū)地面最低點(diǎn)的分辨率不小于0.05m、0.1m和0.2m。

（3）數(shù)碼相機(jī)檢校精度保證。生產(chǎn)正射影像工作底圖時(shí)，無人機(jī)搭載的數(shù)碼相機(jī)必須經(jīng)過幾何檢校，檢校精度應(yīng)滿足主點(diǎn)坐標(biāo)中誤差不大于10μm，主距中誤差不大于5μm，經(jīng)過畸變差方程式及測(cè)定的系數(shù)值擬合后，殘余畸變差應(yīng)小于0.3個(gè)像素。

3 基于無人機(jī)影像的像控測(cè)量

3.1 布點(diǎn)方案

無人機(jī)像控測(cè)量與傳統(tǒng)航空攝影像控測(cè)量的最大不同之處在于像控點(diǎn)的布設(shè)方案存在差異。其重要的環(huán)節(jié)是計(jì)算像片控制點(diǎn)航向基線數(shù)跨度和旁向相鄰平面控制點(diǎn)的航線跨度，航向基線跨度的計(jì)算見公式（1）和（2）。

（1）

（2）

式中：s為連接點(diǎn)（空三加密點(diǎn)）的平面中誤差；h為連接點(diǎn)（空三加密點(diǎn)）的高程中誤差；K為像片放大成圖的倍數(shù)；H為相對(duì)航高；b為像片基線長(zhǎng)度，mq為視差量測(cè)的單位權(quán)中誤差；n為航線方向相鄰平高控制點(diǎn)的間隔基線數(shù)。與傳統(tǒng)航空攝影的像控測(cè)量工作相比，其不同之處在于以下幾個(gè)方面。

（1）正確選擇像片放大成圖倍數(shù)，根據(jù)相關(guān)理論，像片放大成圖的倍數(shù)為0.1mm/單像元尺寸。

（2）正確選擇與地面分辨率和像點(diǎn)量測(cè)精度密切相關(guān)的視差量測(cè)單位權(quán)中誤差，傳統(tǒng)膠片式航空攝影按照0.02mm取值，這在數(shù)碼航攝中不再適用；通過統(tǒng)計(jì)，無人機(jī)數(shù)碼航空攝影視差量測(cè)的單位權(quán)中視差一般設(shè)定為1/3～2/3像元。

（3）在顧及高程精度影響時(shí)，1∶500、1∶1000和1∶2000比例尺像控測(cè)量高程控制點(diǎn)旁向間隔航線條數(shù)為零，即每條航線必須布點(diǎn)。

3.2 技術(shù)要求

在像控點(diǎn)精度方面，針對(duì)農(nóng)村地區(qū)土地確權(quán)登記發(fā)證工作實(shí)際，實(shí)測(cè)點(diǎn)相對(duì)鄰近國家等級(jí)控制點(diǎn)的點(diǎn)位平面位置誤差不大于0.01m；高程誤差不大于0.1m，困難地區(qū)可放寬1倍。

4 無人機(jī)影像數(shù)據(jù)處理

4.1 示意工作底圖生產(chǎn)

利用無人機(jī)獲取的高分辨率影像，在無需控制資料情況下，通過影像快速處理生成高分辨率鑲嵌影像圖，在此基礎(chǔ)上標(biāo)注宅基地的相關(guān)信息，以此作為統(tǒng)計(jì)宅基地?cái)?shù)量，計(jì)算生產(chǎn)地籍圖的工作量、投入調(diào)查人數(shù)和入戶調(diào)查工期的重要參考依據(jù)。

4.2 正射影像圖生產(chǎn)

基于無人機(jī)遙感影像的正射影像底圖制作的重點(diǎn)是生產(chǎn)數(shù)字正射影像，這與傳統(tǒng)航空影像制作正射影像的步驟基本相同。所不同的是，在空三加密環(huán)節(jié)，可實(shí)現(xiàn)并行處理，以提高效率。在DEM制作環(huán)節(jié)，可利用高精度空三成果進(jìn)行全自動(dòng)密集匹配，生成高密度、高精度的數(shù)字表面模型（DigitalSurfaceModel，DSM），再進(jìn)行濾波處理即可得到高精度的DEM，生產(chǎn)過程可采用高性能刀片機(jī)進(jìn)行分布式處理，無需人工采集特征線。在數(shù)字正攝影像（DigitalOrthophotoMap，DOM）制作環(huán)節(jié)，勻光勻色和智能鑲嵌實(shí)現(xiàn)并行處理，提高了工作效率。

4.3 技術(shù)要求

示意工作底圖滿足影像幾何和色彩的相關(guān)要求。在幾何精度方面，雖不強(qiáng)求高精度，但需要保證對(duì)地物識(shí)別，尤其是對(duì)建筑物的識(shí)別精度能滿足任務(wù)要求；影像細(xì)節(jié)方面，要求紋理清晰、層次豐富、無明顯失真，道路、水系、建筑物等重要地物無鑲嵌拼接痕跡，房屋邊線無變形，房屋與房屋、地塊與地塊之間能清晰辨別；在灰度分布和色彩方面，需要保證影像色調(diào)均勻一致、整體反差適中，無明顯的色彩拼接痕跡，灰度直方圖呈正態(tài)分布。利用無人機(jī)遙感影像制作的正射影像工作底圖的平面位置中誤差不大于圖上6mm，與相鄰影像圖接邊誤差不大于2個(gè)像素。

5 結(jié)論

（1）利用無人機(jī)航測(cè)技術(shù)生產(chǎn)土地調(diào)查工作底圖具有實(shí)地調(diào)查不可比擬的優(yōu)勢(shì)。一是清晰直觀，外業(yè)調(diào)查人員能更加準(zhǔn)確地判別地類及邊界；二是在底圖上標(biāo)注權(quán)屬，大大節(jié)省了草圖的繪制時(shí)間，提高了外業(yè)調(diào)查的工作效率。

（2）利用無人機(jī)航測(cè)技術(shù)生產(chǎn)土地調(diào)查工作底圖，不僅為核算外業(yè)界址點(diǎn)測(cè)量和權(quán)屬調(diào)查工作量提供了重要依據(jù)，獲取的農(nóng)村地區(qū)影像亦能作為基礎(chǔ)資料保存，必要時(shí)可將其作為新農(nóng)村建設(shè)、村鎮(zhèn)規(guī)劃、應(yīng)急測(cè)繪保障工作等的重要基礎(chǔ)圖件。

（3）隨著無人機(jī)航測(cè)技術(shù)的發(fā)展，集成RTK或高精度POS系統(tǒng)的無人機(jī)可在無需或僅需極少量實(shí)測(cè)的地面控制點(diǎn)的情況下快速制作正射影像工作底圖，這將進(jìn)一步提高農(nóng)村土地調(diào)查的工作效率。

（4）利用無人機(jī)航測(cè)技術(shù)生產(chǎn)土地調(diào)查工作底圖不僅是解決無資料地區(qū)農(nóng)村集體土地所有權(quán)確權(quán)登記發(fā)證工作的有效手段，亦能在有關(guān)地區(qū)的不動(dòng)產(chǎn)登記、土地利用快速執(zhí)法監(jiān)測(cè)、生態(tài)保護(hù)與環(huán)境監(jiān)測(cè)、礦產(chǎn)資源開展與利用監(jiān)測(cè)等方面發(fā)揮積極作用。

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