陳小歌 ，毛 川

（河南測繪職業(yè)學(xué)院，河南 鄭州 450000）

1 農(nóng)村地籍測繪的目的和要求

農(nóng)村地籍測繪主要是為了進一步明確和查清土地的權(quán)屬問題，包含每一塊土地精準(zhǔn)的位置邊界、具體面積大小、實際用途、數(shù)量、等級等基本信息，保證農(nóng)村土地權(quán)屬合法、位界精準(zhǔn)、面積清楚。數(shù)據(jù)精準(zhǔn)且詳細(xì)的農(nóng)村地籍測繪成果既保護了土地所有者和土地使用者的合法權(quán)益，又可作為解決農(nóng)村土地產(chǎn)權(quán)糾紛的重要憑證。對于農(nóng)村土地類型、土地使用情況以及土地分布和數(shù)量的精準(zhǔn)統(tǒng)計與測繪，是國家進一步建立科學(xué)的土地管理體系，實現(xiàn)國家土地資源合理分配和充分利用的基礎(chǔ)。但是，由于我國農(nóng)村地區(qū)的幅員遼闊、地形復(fù)雜，測繪任務(wù)量非常大。再加上農(nóng)村地區(qū)村民的外出率比較高、戶外測繪受天氣等因素的影響明顯，一方面，不能保證農(nóng)村地籍測繪的進度；另一方面，戶外地籍測繪的精準(zhǔn)度也難以保證。

2 無人機航測系統(tǒng)在農(nóng)村地籍測繪中的應(yīng)用現(xiàn)狀

隨著我國科學(xué)技術(shù)的迅猛發(fā)展，無人機技術(shù)逐漸趨于成熟。由于無人機航測技術(shù)的作業(yè)效率高、精準(zhǔn)度高、受外界天氣等因素的影響小，無人機逐漸被大眾所接受和認(rèn)可，并應(yīng)用于地形測量領(lǐng)域。農(nóng)村地區(qū)地籍測量的基本比例尺是1∶500，屬于較小比例尺范疇，但是農(nóng)村地區(qū)地籍測繪直接關(guān)系到農(nóng)民的切身利益，所以對測繪的精準(zhǔn)度要求比普通的1∶500還要更加嚴(yán)格[1]。

2.1 無人機航測技術(shù)的發(fā)展

無人機在我國最早出現(xiàn)于20世紀(jì)50年代后期，其經(jīng)歷了一個由簡單到復(fù)雜、從軍用到民用的過程。無人機的攝影測量主要是通過在無人機平臺搭載攝像機來進行航空作業(yè)，利用GPS技術(shù)自動導(dǎo)航，快速實現(xiàn)地理位置的獲取。隨著無人機飛行器的更新?lián)Q代，遙測遙控技術(shù)和通信技術(shù)的不斷發(fā)展，GPS差分定位、POS（Position and Orientation System）定位定姿與遙感應(yīng)用技術(shù)的不斷升級，無人機的航測系統(tǒng)越來越完善，航測能力越來越強。傳統(tǒng)的地籍測繪技術(shù)與計算機視覺技術(shù)完美結(jié)合，形成了先進的數(shù)字?jǐn)z影技術(shù)。

目前，無人機的航測系統(tǒng)應(yīng)用成為基礎(chǔ)的地籍測繪技術(shù)，可以達到國家的地籍測量標(biāo)準(zhǔn)和戶外測量規(guī)范。無人機航測有兩種方式：正射影像和傾斜影像。無人機航測系統(tǒng)可以快速實現(xiàn)正射影像，成像清晰、分辨率高、精準(zhǔn)度高。傾斜影像是通過三維立體實景建模實現(xiàn)的，能夠快速進行多角度的圖像采集，迅速實現(xiàn)實景還原。

2.2 無人機航測技術(shù)的應(yīng)用優(yōu)勢

2.2.1 提升工作效率，改進工作流程

無人機航測技術(shù)能夠快速實現(xiàn)數(shù)據(jù)信息的收集、整理、分析和應(yīng)用，提升了地籍測繪工作的效率。同時，也大幅度減少了工作人員的工作量，提升了工作便捷度，降低人工成本，推動了農(nóng)村地籍測繪信息化和自動化的進程。工作形式和內(nèi)容的自動化和信息化，將戶外的工作逐漸向室內(nèi)轉(zhuǎn)移，逐步優(yōu)化和升級了工作流程，使得測繪方案的制定以及方案具體實施更加便捷，能夠明顯減少地籍測繪工作受天氣氣候的影響。

2.2.2應(yīng)用范圍更廣，數(shù)據(jù)精準(zhǔn)度更高

無人機航測技術(shù)的高精準(zhǔn)度程度比衛(wèi)星成像高出了一倍。衛(wèi)星成像目前很難展現(xiàn)更大影像圖，但航空拍攝可以根據(jù)需要的成像比例直接調(diào)整航攝比例，也就意味著航攝可以實現(xiàn)想要的比例成像圖。在地形復(fù)雜、幅員遼闊的農(nóng)村地區(qū)應(yīng)用范圍更廣，數(shù)據(jù)攝取更精準(zhǔn)[2]。

3 無人機的航測系統(tǒng)和技術(shù)分析

無人機設(shè)計飛行導(dǎo)航和控制系統(tǒng)。主要包含GPS導(dǎo)航系統(tǒng)、飛行控件、GPS接收器和傳感器，主要作用是無人機的飛行導(dǎo)航和定位以及自主控制?？梢圆捎眠b控、自飛和半自飛的模式，實現(xiàn)飛行高度、飛行模式和飛行速度的自由控制和平穩(wěn)把控。無人機航攝系統(tǒng)在測繪作業(yè)時按照飛行設(shè)計和航線平穩(wěn)飛行，作業(yè)過程中可以更改飛行路線和目標(biāo)航點，可以即時接收地面遙控指令，并實現(xiàn)收集數(shù)據(jù)的自動、即時回傳。GPS導(dǎo)航系統(tǒng)可以獲取精準(zhǔn)曝光航點的位置、高度和飛行狀態(tài)，根據(jù)這些回傳的精準(zhǔn)數(shù)據(jù)判定此次航攝的位置和數(shù)據(jù)質(zhì)量。地面會有完整的監(jiān)控系統(tǒng)，包含無線遙控、RC接收器、計算機監(jiān)控系統(tǒng)、供電系統(tǒng)等等，隨時實現(xiàn)無人機工作狀態(tài)和工作效能的監(jiān)控。地面的操控人員根據(jù)對無人機飛行狀態(tài)、飛行高度和飛行位置的實時監(jiān)控，做出相應(yīng)的遙控操作和任務(wù)調(diào)整，以保證無人機測繪工作的順利進行。

傳統(tǒng)的地籍測繪方式一般有兩種：一種是工程外業(yè)實測，一種是載人飛機航測。工程外業(yè)實測不能實現(xiàn)測量地區(qū)整體的影像成圖，并且需要耗費大量的人力、物力資源，成本高，受天氣氣候、地形等外界環(huán)境影響大，測量的進度和質(zhì)量都難以保證。載人飛機航測，在進行載人航測之前要申請飛行空域，還要與機場等相關(guān)部門協(xié)調(diào)。測量的成本高，而且測量工作流程相對復(fù)雜。無人機航測技術(shù)能夠規(guī)避以上兩種測量方式的弊端，不僅成本低、操作簡單，而且自動化程度高、精準(zhǔn)度高。所以，現(xiàn)階段的農(nóng)村地籍測繪主要采用無人機航測來實現(xiàn)。

4 無人機航測技術(shù)在農(nóng)村地籍測繪中的實際應(yīng)用

常用的無人機航測傾斜攝影技術(shù)對拍攝物的精度要求會比較高。如果在航攝過程中出現(xiàn)實地遮擋物，比如樹木、叢林，航攝精度就會受到一定的影響。所以，無人機航攝也不是“獨立”進行地籍測繪工作的，需要一定程度的人工實測進行補測、檢驗和修正。整體的無人機航測地籍主要是通過無人機在空中實現(xiàn)的三角測量，完成三角模型構(gòu)建，再通過房屋的界點采集，完成圖解成圖。最后結(jié)合外調(diào)繪制成圖，精度對比，實測為基準(zhǔn)調(diào)整，完成基本的地籍測繪[3]。

4.1 無人機設(shè)置相關(guān)參數(shù)

在農(nóng)村地籍測繪中，首先要根據(jù)實際的測量需要設(shè)置相關(guān)參數(shù)。比如農(nóng)村的具體測量范圍坐標(biāo)、成像比例等。并且，飛行路線的設(shè)計和安排要盡量按照風(fēng)向設(shè)計，避免逆風(fēng)飛行。正常情況下農(nóng)村地區(qū)宅基地的長和寬基本在8 m～20 m之內(nèi)，為了進一步的保證成像的精準(zhǔn)性和清晰度，無人機的飛行高度一般在80 m左右，影像的重疊率一般在70%左右。也就是說，在可實現(xiàn)的技術(shù)范圍內(nèi)要做好無人機航攝的基本參數(shù)設(shè)置，參數(shù)的設(shè)置和具體的比例要有嚴(yán)格的配比。

4.2 起降的準(zhǔn)備工作

起降周邊的100 m～200 m范圍內(nèi)不能存在影響起降的遮擋物。起飛之前必須全面排查無人機的航攝性能和整體的遙控和監(jiān)控系統(tǒng)，以免無人機在工作過程當(dāng)中出現(xiàn)自身性能的失控或者是數(shù)據(jù)信息傳輸不到位，做好影像預(yù)處理和影像拼接設(shè)置。

4.3 控制點布置

在無人機航攝系統(tǒng)做好設(shè)置的同時，飛行航攝前要進行航攝點的定位和布置。一般的航攝控制點都在比較平坦和空曠的地區(qū)，點與點之間的距離一般在500 m～1 000 m范圍內(nèi)。運用RTK自動化實現(xiàn)控制點具體位置信息的獲取，并用白色油漆涂抹的十字架進行控制點標(biāo)注。野外控制點的誤差要求一般是1∶500比例，誤差小于0.4 m；1∶1 000比例，誤差小于0.8 m；1∶2 000比例，誤差小于1.6 m[4]。

4.4 航測過程中影像的控制

在無人機航攝過程中要保證航攝資源、資料與導(dǎo)航定位信息的完美結(jié)合。地面的實際測量數(shù)據(jù)要與無人機的航攝數(shù)據(jù)信息進行精準(zhǔn)的換算，以保證測繪資料的精準(zhǔn)和真實，如果出現(xiàn)特殊情況要精準(zhǔn)記錄并反映具體情況。嚴(yán)格依據(jù)地面的特殊控制點范圍和定位進行數(shù)據(jù)影像測量，通過GPS定位獲取精準(zhǔn)的數(shù)據(jù)信息。

4.5 三角測量

三角測量是通過航空數(shù)碼攝像器材操作的，航空數(shù)碼攝像器材的使用和運行不需要人工控制、設(shè)置和調(diào)節(jié)，它可以自動根據(jù)系統(tǒng)的指令計算和換算。但空中三角測量的前提是要人工選定連接點，完成測量模型和測量航帶的連接，并且要反復(fù)調(diào)試連接點和像控點比例，以達到最合適的航攝比例，保證航攝數(shù)據(jù)的精準(zhǔn)性和清晰性。

三角測量定向的參數(shù)要反復(fù)調(diào)試?yán)碚撝?，設(shè)定誤差為0。模型連接點的分布要均勻，并且影像的標(biāo)準(zhǔn)點位置要設(shè)置一定數(shù)量的連接點，以確保連接的強度[5]。如果是植被覆蓋率比較高、對影像成像有一定影響的地區(qū)，更要保證連接點的數(shù)量，以確保定位成功。如果定位存在一定的難度，要人工進行定位地點的命名和標(biāo)注，確保連接點發(fā)揮正常的效用。

4.6 三維建模

三維建模使用的軟件是Smart3D Capture自動建模系統(tǒng)，其基于圖形運算單元，能快速實現(xiàn)場景運算，無需人工干預(yù)[6]。根據(jù)一定數(shù)量的人工控制點，將簡單的影像控制點連接變成逼真的三維立體模型。三維立體模型建立必須能夠真實地“再現(xiàn)”原地實景效果，要檢查三維立體模型的精度和效果，調(diào)整相應(yīng)參數(shù)。要達到連村民的實際房屋形狀、棱角，墻面是否平整等情況都清晰可見，還原度高[7]。三維立體模型的平面誤差必須控制在2.9 cm范圍內(nèi)，高度誤差必須控制在3.4 cm范圍內(nèi)，并且能夠滿足地籍測量5 cm的精度要求，才能用于具體的繪圖測量。根據(jù)Smart3D Capture自動建模形成的三維模型按1∶500的比例進行數(shù)字線的畫圖，完成地籍圖繪制。天際航景三維測圖系統(tǒng)DP-Mapper利用傾斜攝影模型高精度大比例尺地形數(shù)據(jù)的矢量采集工作，無需佩戴立體眼鏡，根據(jù)影像自動空三生成的三維模型直接定位地物要素的三維信息。DP-Mapper可以導(dǎo)出．cas和．dat格式的交換文件，然后整理成1∶500的數(shù)字化地形圖。DP-Mapper裸眼測圖如圖1所示。

圖1 DP-Mapper裸眼測圖

4.7 立體采編測量和人工補測

以上步驟都按要求完成之后，要統(tǒng)一采編航測的立體信息。無人機航攝過程中，對地形結(jié)構(gòu)以及現(xiàn)狀物線節(jié)點數(shù)據(jù)的精準(zhǔn)把握能夠提升立體采編的精準(zhǔn)性[8]。內(nèi)業(yè)數(shù)據(jù)采集一般使用ARCGIS 軟件對正射影像進行線編輯，會對房屋的屋檐畫線，對房屋周邊的耕地、土丘、水塘等有明顯地形特征的地區(qū)進行地物標(biāo)注。也就是，測繪范圍內(nèi)獲取的數(shù)據(jù)信息越精準(zhǔn)，立體采編的質(zhì)量也就越高。這里必須強調(diào)，等高線和水準(zhǔn)線要人工手動添加。沒有辦法獲取數(shù)據(jù)信息的位置要人工標(biāo)注，做好標(biāo)記。以便在后續(xù)的測繪工作中通過人工補測獲取相應(yīng)的數(shù)據(jù)信息，進一步保證地籍測繪工作的精準(zhǔn)性和全面性[9]。

5 結(jié)語

由此可見，無人機航測技術(shù)在農(nóng)村地籍測繪中的應(yīng)用相比傳統(tǒng)的農(nóng)村地籍測繪方式有著明顯的優(yōu)勢，在簡化農(nóng)村地籍測繪流程、提高農(nóng)村地籍測繪的精準(zhǔn)度、降低人工成本、提升工作效率方面有明顯的優(yōu)勢[10]。