小型無人機GNSS動態(tài)后差分技術(shù)在農(nóng)村地籍測量中的應用

張盼興，柳家友

(中國建筑材料工業(yè)地質(zhì)勘查中心浙江總隊，浙江 杭州 310022 )

地籍測量是國家實施土地管理的重要依據(jù)和法律資料。農(nóng)村地籍測量是通過權(quán)屬調(diào)查和地籍測量，查清農(nóng)村宗地的數(shù)量、相關(guān)權(quán)屬、界址線、面積、用途和位置等情況，然后將相關(guān)的土地情況整理成數(shù)據(jù)，進而編制出地籍資料上交有關(guān)部門，為宅基地確權(quán)登記、不動產(chǎn)統(tǒng)一登記奠定基礎(chǔ)。這是保護土地所有者和土地使用者合法權(quán)益、解決土地產(chǎn)權(quán)糾紛的重要憑據(jù)，是維護農(nóng)民權(quán)益、促進農(nóng)村社會和諧穩(wěn)定的需要。

目前的地籍測量仍然以全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)(global navigation satellite system，GNSS)與全站型電子測距儀(electronic total station，簡稱全站儀)結(jié)合的傳統(tǒng)技術(shù)為主，這就需要大量的外業(yè)工作，數(shù)據(jù)采集效率較低，測量前的準備與測量工作人員的素質(zhì)對測量質(zhì)量影響較大[1]；而且地籍測量過程中，界址點要素和地形碎部信息采集過程復雜，存在效率低、精度不統(tǒng)一等問題，對宗地地塊面積的量算、界址點精度控制造成較大影響。地籍測量涉及宗地地塊權(quán)屬、面積與土地性質(zhì)等信息，對權(quán)屬方利益至關(guān)重要，因此，其對測量數(shù)據(jù)質(zhì)量要求極為苛刻[2]。無人機航空攝影測量技術(shù)經(jīng)過多年更新發(fā)展在測繪行業(yè)已得到普及，但無人機影像處理困難，對地面相控點精度要求高、數(shù)量多，限制了無人機測量技術(shù)的應用和發(fā)展。小型無人機GNSS動態(tài)后差分技術(shù)的數(shù)據(jù)精度可達到cm級，在飛行過程中就采集高精度的相片位置，可有效減少外業(yè)相片控制點的數(shù)量并提高成果精度[3-4]，同時具有靈活度高、可辨識性高、安全性高、項目成本費用低等特點[5]。

本文采用小型無人機GNSS動態(tài)后差分技術(shù)進行農(nóng)村地籍測量，旨在提高農(nóng)村地籍測量的工作效率和數(shù)據(jù)精度，同時降低測量成本，為建立科學的農(nóng)村土地管理體系、制定土地利用規(guī)劃、實現(xiàn)耕地總量動態(tài)平衡等提供信息保障，有助于推進美麗鄉(xiāng)村建設工作。

1 材料與方法

1.1 試驗區(qū)選擇

浙江省農(nóng)村地籍測量一般以低矮房屋為主，區(qū)域地勢平緩，適合無人機飛行。試驗地點選在杭州市富陽區(qū)三橋村，該試驗區(qū)為房屋密集區(qū)，地面標志清晰，故相片控制點直接使用明顯交叉點。

1.2 方法

無人機采用大疆精靈Phantom 4 RTK，相機為無人機自帶相機，焦距35 mm，像幅為4 864×3 648，相機傾角30°，相對航高50 m，底面分辨率1.5 cm，航向重疊度80%，旁向重疊度80%。

GNSS動態(tài)后差分技術(shù)：無人機飛行過程中利用載波相位差分技術(shù)同時記錄機載RTK模塊數(shù)據(jù)和基準站的GNSS數(shù)據(jù)，基準站設置為靜態(tài)模式架設在已知點上，采樣間隔設置為20 HZ，通過動態(tài)后差分軟件將機載RTK模塊數(shù)據(jù)與基準站的GNSS數(shù)據(jù)進行聯(lián)合結(jié)算，獲取高精度的相片位置數(shù)據(jù)。

通過無人機采集垂直和傾斜方向影像，外業(yè)作業(yè)人員通過GNSS基于浙江省連續(xù)運行參考站進行相片控制點采集，同時對平面特征點和高程注記點進行隨機檢查；內(nèi)業(yè)工作人員進行空中三角測量，并安排有經(jīng)驗的作業(yè)員根據(jù)傾斜模型對地形圖進行繪制。將外業(yè)人員采集的檢查點坐標與勾繪的地形圖進行精度統(tǒng)計，計算中誤差(圖1)。

圖1 試驗的流程

2 結(jié)果與分析

2.1 特征點平面精度

地籍測量中界址點的精度尤為重要，一般界址點均為房角點、圍墻拐角等明顯特征點。《浙江省城鎮(zhèn)數(shù)字地籍調(diào)查技術(shù)規(guī)范》規(guī)定：Ⅰ類界址點精度中誤差不超過5 cm，2倍的中誤差為限差(10 cm)；Ⅱ類界址點精度中誤差不超過7.5 cm，2倍的中誤差為限差(15 cm)。本次試驗共采集36個明顯的界址點進行精度比對，結(jié)果如圖2所示。界址點平面中誤差4.1 cm，最大誤差為7.3 cm，均在限差范圍之內(nèi)，可以滿足Ⅰ類界址點精度的要求，表明本研究所用方法的界址點精度可以滿足浙江省地籍測量工作對數(shù)學精度的要求。

圖2 界址點平面誤差的分布

2.2 特征高程點精度

地形圖高程精度應符合DB33/T 552—2014《1∶500 1∶1 000 1∶2 000基礎(chǔ)數(shù)字地形圖測繪規(guī)范》8.3.4節(jié)的規(guī)定：高程點相對于鄰近圖根點的高程中誤差不得超過15 cm。本研究共采集31個注記高程點進行精度比對，結(jié)果如圖3所示。高程注記點中誤差4.5 cm，最大誤差為9.1 cm，均在限差范圍之內(nèi)，表明本研究所用方法的高程注記點精度可以滿足地籍測量工作對數(shù)學精度的要求。

圖3 高程注記點誤差的分布

3 小結(jié)

平面精度中界址點精度要求最高，滿足界址點精度即滿足地籍測量中平面精度要求。本研究利用小型無人機傾斜攝影技術(shù)對浙江省農(nóng)村地籍進行測繪，基于GNSS數(shù)據(jù)，利用動態(tài)后差分技術(shù)獲得高精度的相片位置信息，其界址點精度可以達到《浙江省數(shù)字地籍調(diào)查技術(shù)規(guī)范》中Ⅰ類界址點精度的要求，高程注記點精度可以達到《1∶500 1∶1 000 1∶2 000基礎(chǔ)數(shù)字地形圖測繪規(guī)范》的要求。該方法能有效減少外業(yè)相片控制點的數(shù)量，從而大幅度降低物力、財力和人力，同時提供高精度相片位置信息。結(jié)合小型無人機傾斜攝影具有機動性強、成本低、影像識別度高等特點，該方法可在

農(nóng)村地籍測量工作中推廣應用，為農(nóng)村發(fā)展規(guī)劃、美麗鄉(xiāng)村建設做出貢獻。同時，該方法在精度要求較高的測繪工作中將發(fā)揮更大的作用，尤其在面積較大的不動產(chǎn)測量、大比例尺地形圖測量、三維城市數(shù)據(jù)采集等工作中更能體現(xiàn)出優(yōu)勢。