侯小艷

摘? ?要：本文以三明市某土地確權(quán)項(xiàng)目為工作背景，探討了無人機(jī)攝影測(cè)量和土地確權(quán)底圖制作方法，論文詳細(xì)論述了整個(gè)實(shí)施流程，包括航線設(shè)計(jì)、像控測(cè)量、矢量圖采集和調(diào)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(jié)果，論文是筆者工作實(shí)踐基礎(chǔ)上的理論升華，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)? 攝影測(cè)量? 確權(quán)? 底圖制作

中圖分類號(hào)：P231? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號(hào)：1674-098X（2019）11（c）-0034-02

1? 工作區(qū)概況

工作區(qū)位于三明市某鎮(zhèn)，地勢(shì)較為平坦，總面積約為 80km2，耕地面積約為 10 萬余畝，計(jì)劃在 2 個(gè)月內(nèi)完成約 10萬余畝耕地的農(nóng)村土地承包經(jīng)營(yíng)權(quán)發(fā)證工作，由于該項(xiàng)目測(cè)試時(shí)間是在 4月份，植被覆蓋率較低，但是麥苗已經(jīng)生長(zhǎng)出來，并不是很高，所以很多不同的地塊，麥苗長(zhǎng)勢(shì)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(shí)別，基于這些原因，在作業(yè)過程中，我們考慮采用航測(cè)法和實(shí)測(cè)法相結(jié)合的方式進(jìn)行農(nóng)村土地承包經(jīng)營(yíng)權(quán)確權(quán)登記發(fā)證工作，首先采用固定翼無人機(jī)搭載數(shù)字航攝儀獲取試驗(yàn)區(qū)的真彩色原始影像，通過POS 數(shù)據(jù)解算，空三加密，制作數(shù)字正射影像，在全數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量系統(tǒng)上立體采集矢量數(shù)據(jù)，制作調(diào)查工作底圖，這樣可以大大提高作業(yè)效率，縮短了作業(yè)工期。

2? 作業(yè)流程

本項(xiàng)目采用固定翼無人機(jī)搭載賓得645D數(shù)字航攝儀、機(jī)載POS進(jìn)行航空攝影，獲取作業(yè)區(qū)范圍內(nèi)的真彩色原始影像和POS數(shù)據(jù)，通過對(duì)POS數(shù)據(jù)進(jìn)行解算，得到每張像片的外方位元素，通過GNSS-RTK技術(shù)進(jìn)行外業(yè)像片控制測(cè)量，獲取像片控制點(diǎn)的高程坐標(biāo)和平面位置坐標(biāo)。和POS解算數(shù)據(jù)一起，共同參與到空中三角測(cè)量運(yùn)算中，在空中三角測(cè)量運(yùn)算中，我們是利用Inpho軟件進(jìn)行的，將空三加密成果和DEM數(shù)據(jù)作為影像糾正的基礎(chǔ)，制作數(shù)字正射影像，在全數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量系統(tǒng)下，立體采集地塊邊界信息，內(nèi)業(yè)無法分辨及有疑問的地方，做好標(biāo)記，使用GPS-PTK設(shè)備外業(yè)進(jìn)行實(shí)地測(cè)量，得到比較準(zhǔn)確的承包地塊界址點(diǎn)位坐標(biāo)，即采用航測(cè)法與局部實(shí)測(cè)法相結(jié)合的方式獲取承包地塊界址點(diǎn)點(diǎn)位坐標(biāo)，內(nèi)業(yè)采集地塊邊界，將地塊矢量圖、基本農(nóng)田數(shù)據(jù)、地力等級(jí)數(shù)據(jù)等疊加到數(shù)字正射影像上，制作調(diào)查工作底圖，進(jìn)行外業(yè)權(quán)屬調(diào)繪，對(duì)影像無法判讀及權(quán)屬糾紛較大的地塊輔以實(shí)測(cè)檢驗(yàn)的方法完成。該項(xiàng)目共飛行了3個(gè)架次，22條航線，6條構(gòu)架航線，約120km2，布設(shè)像控點(diǎn)35個(gè)，檢查點(diǎn)44個(gè)，制作1：2000標(biāo)準(zhǔn)分幅數(shù)字正射影像114幅。

3? 航線設(shè)計(jì)

在執(zhí)行航攝任務(wù)之前，根據(jù)實(shí)地收集的數(shù)據(jù)資料，以收集到的已有大比例尺地形圖數(shù)據(jù)為設(shè)計(jì)基礎(chǔ)，根據(jù)實(shí)地要求的成圖精度，地形數(shù)據(jù)參考全球90m DEM（SRTM）進(jìn)行航線設(shè)計(jì)，在本實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目中，地面分辨率設(shè)計(jì)為0.15m，航向重疊設(shè)計(jì)為65%，旁向重疊設(shè)計(jì)為35%，計(jì)算無人機(jī)的飛行高度，基線長(zhǎng)度，旁向間隔等相關(guān)飛行參數(shù)。（1）采用專業(yè)設(shè)計(jì)軟件，地形參考全球90m DEM（SRTM），根據(jù)試驗(yàn)區(qū)形狀，采用東西方向飛行，南北方向布設(shè)構(gòu)架航線，航線布設(shè)覆蓋整個(gè)試驗(yàn)區(qū)。（2）調(diào)查圖件采用 1：2000比例尺，因此在航線設(shè)計(jì)時(shí)，為確保獲得更好的影像質(zhì)量，地面分辨率設(shè)計(jì)為0.15m。（3）航向重疊度設(shè)計(jì)為 65%，旁向重疊度設(shè)計(jì)為35%，以滿足后期空三加密要求?？紤]到減少外業(yè)像控工作量，采用加飛構(gòu)架航線的設(shè)計(jì)方案。（4）該試驗(yàn)區(qū)共設(shè)計(jì)了3個(gè)飛行架次，22條航線，6條構(gòu)架航線。

4? 像片控制測(cè)量

4.1 像片控制點(diǎn)布設(shè)

本實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目采用區(qū)域網(wǎng)布點(diǎn)方案，全都布設(shè)為平高控制點(diǎn)，利用航線設(shè)計(jì)圖進(jìn)行像片控制點(diǎn)的選點(diǎn)，布設(shè)的控制點(diǎn)滿足以下目標(biāo)條件：像片控制點(diǎn)布設(shè)在航向及旁向六片或五片重疊處，且位于旁向重疊中線附近，像控點(diǎn)刺點(diǎn)目標(biāo)的影像明顯、清晰可見，在實(shí)地及影像均能清晰標(biāo)記，并易于觀測(cè)，無信號(hào)遮擋或干擾。

4.2 空三加密

本項(xiàng)目采用 Inpho 軟件進(jìn)行空三加密，Inpho 軟件是比較常用的航空攝影處理軟件，自動(dòng)匹配、處理效率較高，使用便捷等，自動(dòng)匹配連接點(diǎn)的功能比較強(qiáng)大，甚至在水域、森林、沙漠等特征點(diǎn)較少的區(qū)域也可進(jìn)行較好的匹配，首先根據(jù)測(cè)區(qū)概況建立工程，加入相機(jī)參數(shù)，將數(shù)據(jù)進(jìn)行轉(zhuǎn)換并生產(chǎn)金字塔，劃分航帶?？杖ㄟ^自動(dòng)連接點(diǎn)匹配算法，針對(duì)框幅式數(shù)據(jù)設(shè)置各項(xiàng)參數(shù)，然后軟件并行式處理各項(xiàng)任務(wù)。影像匹配完成后，即可生成相對(duì)定向報(bào)告，分為航帶內(nèi)立體相對(duì)、航帶內(nèi)三度連接以及航帶間連接三個(gè)部分。 然后將解算后的 POS 數(shù)據(jù)和外業(yè)像片控制點(diǎn)數(shù)據(jù)導(dǎo)入工程，先添加測(cè)區(qū)四角控制點(diǎn)或多個(gè)控制點(diǎn)，進(jìn)行初步平差，可有效的將測(cè)區(qū)平移至控制點(diǎn)范圍，之后在控制點(diǎn)列表中直接雙擊某控制點(diǎn)，即可彈出該對(duì)控制點(diǎn)對(duì)應(yīng)的影像，并很好的預(yù)測(cè)相應(yīng)的位置。

4.3 正射影像制作

以數(shù)字高程模型（DEM）數(shù)據(jù)成果和空三加密成果為基礎(chǔ)，對(duì)原始影像進(jìn)行糾正，首先生成像對(duì)正射影像，然后在單個(gè)模型中，選擇影像色彩鮮艷、色調(diào)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。

無人機(jī)搭載的相機(jī)像幅相對(duì)較小，單幅影像的區(qū)域覆蓋范圍是比較有限，無法滿足數(shù)字正射影像實(shí)際生產(chǎn)或應(yīng)用的需要，因此在我們?cè)S多的實(shí)際生活應(yīng)用中，都需要按照標(biāo)準(zhǔn)分幅進(jìn)行裁剪，因此，首先需要把單片數(shù)字正射影像拼接成一幅覆蓋范圍更大的數(shù)字正射影像，即進(jìn)行影像鑲嵌（拼接）處理。在勻光處理時(shí)，既可以只進(jìn)行單幅影像勻光處理;也可以進(jìn)行整體勻光處理。影像勻光結(jié)果應(yīng)盡可能保持原始影像的色調(diào)、色彩與亮度、反差，達(dá)到整體影像色調(diào)的一致性。在實(shí)際工作中，我們首先對(duì)一幅影像進(jìn)行勻光處理，以此作為樣片，對(duì)整個(gè)測(cè)區(qū)進(jìn)行勻光，以保證整個(gè)測(cè)區(qū)勻光處理結(jié)果的一致性。

5? 矢量圖采集

矢量圖采集的成果質(zhì)量對(duì)整個(gè)調(diào)查底圖的制作質(zhì)量影響較大，同時(shí)也會(huì)影響到外業(yè)調(diào)查的工作效率和工作質(zhì)量。在本實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目中，矢量圖數(shù)據(jù)采集是在全數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量軟件系統(tǒng)上進(jìn)行的，采集過程中，不需要對(duì)測(cè)區(qū)范圍內(nèi)的所有地物進(jìn)行全要素采集，只需采集幾個(gè)特定的要素即可，主要包括承包地塊邊界、農(nóng)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(nèi)業(yè)定位，外業(yè)定性，內(nèi)業(yè)對(duì)有把握并能判準(zhǔn)的地物、地貌要素，要用測(cè)標(biāo)中心切準(zhǔn)地物外輪廓線，按規(guī)定圖層及符號(hào)準(zhǔn)確繪出。當(dāng)?shù)匚镙喞嬖诓糠终趽鯐r(shí)，應(yīng)準(zhǔn)確地測(cè)出可見部分。若地物影像立體不明顯或?qū)Φ匚镂恢脹]有把握時(shí)，要作標(biāo)記以留待外業(yè)進(jìn)行核實(shí)、補(bǔ)測(cè)等，盡量為下步提供準(zhǔn)確、可靠、完整的數(shù)據(jù)。內(nèi)業(yè)采集完成后，交給外業(yè)進(jìn)行實(shí)地調(diào)繪，并進(jìn)行核實(shí)確認(rèn)。本實(shí)驗(yàn)區(qū)采用航天遠(yuǎn)景軟件進(jìn)行，將空三成果導(dǎo)入航天遠(yuǎn)景全數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量工作站，由于無人機(jī)航空攝影獲取的高精度 DOM 清晰度較高，同時(shí)影像獲取時(shí)間是在 12 月份，各類地物的遮擋較小，對(duì)影像的內(nèi)業(yè)判繪極為有利，在立體狀態(tài)下，承包地塊邊界、道路邊線、田埂、溝渠、居民地輪廓等地物清晰可見，地勢(shì)的高低起伏可以明顯區(qū)分，對(duì)于陡坎，賦予高程以區(qū)分陡坎上下;田地田埂清晰可見，可直接采集承包地塊邊界，對(duì)于地類相同，田埂無法分辨的，需進(jìn)行外業(yè)實(shí)地采集。道路、溝渠、河流、居民地等邊界線在立體狀態(tài)下可以準(zhǔn)確采集，對(duì)內(nèi)業(yè)無法判繪或判繪不準(zhǔn)的地物進(jìn)行外業(yè)實(shí)地調(diào)繪、測(cè)量，再根據(jù)實(shí)地調(diào)繪采集的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行相應(yīng)影像圖和立體矢量圖的確認(rèn)。

6? 調(diào)查工作底圖制作

對(duì)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(shù)據(jù)，進(jìn)行圖形編輯，依據(jù)數(shù)據(jù)入庫的要求，采用不同特征的線段、線型、單元符號(hào)，將權(quán)屬界線一一連接，形成權(quán)屬圖。將所得到的結(jié)果，也就是權(quán)屬圖再按照《GBT_20257.1-2007_國(guó)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(jìn)行圖面的注記和整飾，形成矢量圖形，套合正射影像數(shù)據(jù)、收集到的行政界線、基本農(nóng)田信息數(shù)據(jù)，打印成 1：2000 比例尺調(diào)查工作底圖。在工作過程中采用全數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量系統(tǒng)進(jìn)行立體采集地塊邊界，相比較圖解法而言，精度較高。實(shí)地采集地塊圖、矢量圖與影像的疊加圖具體情況如圖1所示。

7? 結(jié)語

與傳統(tǒng)的有人機(jī)航空攝影相比，無人機(jī)具有價(jià)格低廉、作業(yè)高效、飛行高度低等優(yōu)勢(shì)，可快速獲取清晰的精度較高的影像數(shù)據(jù)信息，同時(shí)采用POS輔助航空攝影可大大減少外業(yè)的工作量，降低生產(chǎn)成本，擁有非常可觀的經(jīng)濟(jì)性，高科技的無人機(jī)在航空攝影測(cè)量方面的使用越來越廣泛，由此制成的數(shù)字正射影像產(chǎn)品在土地調(diào)查中發(fā)揮著極其重要的作用。

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