土地調(diào)查中無人機(jī)測(cè)量應(yīng)用研究

戴小陽

摘 要：該文以貴州某土地確權(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)：P237 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2019）02（a）-00-02

1 工作區(qū)概況及作業(yè)流程

1.1 工作區(qū)概況

工作區(qū)位于貴州省某試點(diǎn)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?；谶@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，縮短作業(yè)工期。

1.2 作業(yè)流程

此項(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。

2 像片控制測(cè)量

2.1 像片控制點(diǎn)布設(shè)

此實(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6片或5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。

2.2 像片控制點(diǎn)及檢查點(diǎn)的施測(cè)

像控點(diǎn)及檢查點(diǎn)的聯(lián)測(cè)，利用貴州省連續(xù)運(yùn)行基準(zhǔn)站網(wǎng)系統(tǒng)支持下的網(wǎng)絡(luò)RTK技術(shù)進(jìn)行施測(cè)，每個(gè)點(diǎn)位觀測(cè)3次取平均數(shù)。在此項(xiàng)目中，所有布設(shè)的像控點(diǎn)均是平高控制點(diǎn)，簡(jiǎn)稱P，并布設(shè)了部分檢查點(diǎn)，像控點(diǎn)施測(cè)完畢，利用檢查點(diǎn)進(jìn)行檢查，經(jīng)檢查，測(cè)得的像控點(diǎn)均符合后期空三加密的精度要求。在進(jìn)行像點(diǎn)的整飾、像控點(diǎn)施測(cè)時(shí)，對(duì)實(shí)測(cè)現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行拍照，從不同角度拍攝遠(yuǎn)景及近景照片，完成后，制作像控點(diǎn)點(diǎn)之記。

2.3 空三加密

此項(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。

2.4 正射影像制作

（1）單模型DOM生成以數(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。

（2）勻光勻色在鑲嵌之前，首先對(duì)影像的色彩、色調(diào)進(jìn)行勻光勻色，使其一致、均勻，同時(shí)，對(duì)于鑲嵌線附近的地物和鑲嵌線兩側(cè)的色彩過渡必須進(jìn)行細(xì)致的處理，使其過渡自然、地物拼接無錯(cuò)位現(xiàn)象，以保證影像拼接的質(zhì)量。

（3）鑲嵌加載正射糾正后航帶單片，Geomosaic 模型可自動(dòng)生成拼接線，且拼接線無交叉，且在房屋非密集區(qū)，可有效的避開房屋，在房屋密集區(qū)域要進(jìn)行拼接線的編輯。鑲嵌線的選擇應(yīng)沿地物邊線或高差變化平緩區(qū)域進(jìn)行，盡量避開高差急劇變化地區(qū)和高大、明顯建筑物。正射影像制作結(jié)果如圖1所示。

3 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。在此實(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。

3.1 田塊信息數(shù)據(jù)

地塊信息數(shù)據(jù)是整個(gè)矢量圖的重要組成部分，是整個(gè)項(xiàng)目實(shí)施的關(guān)鍵，在影像上，不同的作物呈現(xiàn)不一樣的影像，因此我們可以根據(jù)地塊的紋理、顏色、色調(diào)不同，對(duì)不同的作物輕易地進(jìn)行區(qū)分。由于我們的航空攝影時(shí)間是在12月份，對(duì)于平原地區(qū)而言，大部分種的都是麥子，對(duì)于相同的地類，我們可以根據(jù)作物長(zhǎng)勢(shì)的不同進(jìn)行地塊區(qū)分，當(dāng)同樣的地類、同樣的作物、同樣的長(zhǎng)勢(shì)，在影像圖上是無法判別的，這類問題只有到實(shí)地進(jìn)行區(qū)分，采取實(shí)測(cè)法進(jìn)行補(bǔ)充，區(qū)分不同承包地塊之間的分界線。在作業(yè)過程中，采用貴州CORS系統(tǒng)，在村組負(fù)責(zé)人、農(nóng)戶的配合下，由承包地塊雙方直接到實(shí)地進(jìn)行指界，調(diào)繪人員根據(jù)承包地塊雙方所指地塊界址點(diǎn)，進(jìn)行實(shí)地測(cè)量，并將實(shí)地測(cè)量結(jié)果展繪在調(diào)查底圖上。

3.2 溝渠

在立體狀態(tài)下，實(shí)地采集溝渠邊界線，當(dāng)溝渠寬度小于1m時(shí)，以地塊邊界代替溝渠邊界線，當(dāng)溝渠寬度大于1m時(shí)，應(yīng)畫成雙線。

4 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2所示。

5 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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