“北斗＋低空遙感”在城鄉(xiāng)建設(shè)用地增減掛鉤復(fù)核中的應(yīng)用

曾麗娟，易普金，楊翼飛

1.廣西經(jīng)貿(mào)職業(yè)技術(shù)學(xué)院，廣西 南寧 530021

2.廣西自然資源信息中心，廣西 南寧 530029

為進(jìn)一步嚴(yán)格規(guī)范城鄉(xiāng)建設(shè)用地增減掛鉤項(xiàng)目實(shí)施管理，有效解決工作實(shí)踐中存在的問(wèn)題，確保增減掛鉤工作順利開(kāi)展，研究小組利用北斗高精度定位與低空無(wú)人機(jī)遙感航攝技術(shù)融合的方式，開(kāi)展城鄉(xiāng)建設(shè)用地增減掛鉤復(fù)核工作[1]。經(jīng)過(guò)實(shí)際操作，研究小組發(fā)現(xiàn)外業(yè)“北斗+低空遙感”及集成一體化內(nèi)業(yè)數(shù)據(jù)軟件，更能滿足質(zhì)量檢查要求的高符合性和強(qiáng)時(shí)效性等指標(biāo)[2-4]。通過(guò)融合新技術(shù)優(yōu)勢(shì)，提高了工作效率；城鄉(xiāng)建設(shè)用地增減掛鉤成果的復(fù)核也更加直觀和準(zhǔn)確，復(fù)核成果的標(biāo)準(zhǔn)差更加均衡，工程質(zhì)量檢驗(yàn)有了切實(shí)的保證，可在同類復(fù)核項(xiàng)目中推廣使用。

1 技術(shù)路線

研究小組依據(jù)《廣西城鄉(xiāng)建設(shè)用地增減掛鉤項(xiàng)目拆舊區(qū)土地復(fù)墾驗(yàn)收技術(shù)規(guī)程》，對(duì)城鄉(xiāng)建設(shè)用地增減掛鉤項(xiàng)目的審批材料、合同文件、招投標(biāo)文件、工程施工質(zhì)量檢驗(yàn)文件、監(jiān)理資料、施工資料、竣工報(bào)告與竣工圖、復(fù)核材料進(jìn)行復(fù)核，利用北斗高精度定位和低空無(wú)人機(jī)遙感技術(shù)進(jìn)行外業(yè)實(shí)地踏勘，內(nèi)業(yè)對(duì)項(xiàng)目資料進(jìn)行數(shù)據(jù)分析、拓?fù)錂z查、圖屬關(guān)系判斷和地類判讀，完成項(xiàng)目的復(fù)核工作，主要工作流程如圖1 所示。

圖1 “北斗＋低空遙感”城鄉(xiāng)建設(shè)用地增減掛鉤復(fù)核工作流程圖

1.1 北斗/GNSS 高精度定位技術(shù)原理

利用北斗/GNSS 衛(wèi)星導(dǎo)航定位基準(zhǔn)站獲取的實(shí)時(shí)觀測(cè)數(shù)據(jù)，構(gòu)建嚴(yán)密的數(shù)學(xué)模型，消除衛(wèi)星鐘差、周跳、電離層、對(duì)流層、多路徑等誤差的影響，使用戶的實(shí)時(shí)定位精度達(dá)到厘米級(jí)。目前，廣西CORS 利用VRS 技術(shù)已實(shí)現(xiàn)全區(qū)實(shí)時(shí)厘米級(jí)高精度定位的全覆蓋[5]，主要原理見(jiàn)式（1）至式（3）。

式（3）中，f為接收機(jī)固定參考頻率；c為光速；為整周模糊度；δρ1為電離層誤差；為對(duì)流層誤差；δta為衛(wèi)星鐘差；δtb為接收機(jī)鐘差。

1.2 低空遙感技術(shù)原理

式（4）中，像點(diǎn)a在像空間坐標(biāo)系中的坐標(biāo)為（x－x0，y－y0，﹣f）；X、Y、Z為實(shí)地點(diǎn)坐標(biāo)。

2 應(yīng)用實(shí)例

此次研究通過(guò)測(cè)繪型無(wú)人機(jī)（DJI-Phantom 4 RTK）搭載的高精度定位模塊和航攝功能，對(duì)百色市某土地整治項(xiàng)目進(jìn)行復(fù)核檢查。研究小組通過(guò)無(wú)人機(jī)航線設(shè)計(jì)、外業(yè)航攝、正射影像制作等流程，套合土地整治項(xiàng)目分類圖斑進(jìn)行比對(duì)分析，對(duì)土地整治項(xiàng)目的調(diào)查、監(jiān)管、面積進(jìn)行復(fù)核，為地價(jià)評(píng)估、地塊經(jīng)濟(jì)分等定級(jí)環(huán)節(jié)提供直觀、高精度和三維效果的土地整治影像和地塊定位成果，提高了工作效率，提升了成果的質(zhì)量。

2.1 航線設(shè)計(jì)

首先，要確保航拍過(guò)程中布設(shè)足夠的像控點(diǎn)，保證航拍數(shù)學(xué)精度，對(duì)于無(wú)接收信號(hào)的地塊，應(yīng)使用無(wú)人機(jī)進(jìn)行高空拍照并記錄相應(yīng)地塊號(hào)；得到的航拍成果數(shù)量應(yīng)與復(fù)核圖數(shù)量一致，影像范圍應(yīng)大于相應(yīng)地塊范圍，范圍線內(nèi)影像無(wú)缺失、拉花等影響檢查判斷的因素存在。其次，要綜合考慮無(wú)人機(jī)搭載相機(jī)的分辨率、航攝區(qū)的地形地貌和成圖比例尺需求（1 ∶1 000），確定無(wú)人機(jī)的飛行航高，根據(jù)無(wú)人機(jī)飛行參數(shù)設(shè)置、地形條件和航攝范圍確定無(wú)人機(jī)飛行路徑、方位和飛行航線（含重復(fù)航線）。最后，完成無(wú)人機(jī)航線設(shè)計(jì)工作。

2.2 外業(yè)航攝

設(shè)計(jì)好航線后，檢查無(wú)人機(jī)狀態(tài)，如操控模式、傳感器狀態(tài)，測(cè)試相機(jī)拍照等，確保飛行前的配置和性能無(wú)誤。設(shè)置航飛參數(shù)，包括相機(jī)參數(shù)、起飛速度、航行速度、手（自）動(dòng)返航、航向（旁向）重疊度、航線角度等（見(jiàn)表1）。選擇光照充足的時(shí)間點(diǎn)進(jìn)行航攝，如接近正午時(shí)間，日影少，成像效果佳。同時(shí)考慮到強(qiáng)光光暈的影響，盡量避免在日出或日落時(shí)間航飛。由于此次研究采用的是小畫(huà)幅相機(jī)，因此旁向和航向飛行的重疊率要設(shè)置高些，該項(xiàng)目的旁向重疊率為75%，航向重疊率為80%。主要流程如下：

（1）根據(jù)復(fù)核地塊分布情況制訂航攝計(jì)劃。

（2）實(shí)地航攝，檢查航攝質(zhì)量。

（3）內(nèi)業(yè)解析空中三角測(cè)量。

（4）生成正射影像產(chǎn)品。

劉佳喘得有些哆嗦，他大概沒(méi)想到，我媽真會(huì)下那么狠的手，他之前以為我媽拿的鍋鏟就跟他爸手里的沙袋似的，親子活動(dòng)的必備款。

2.3 正射影像圖制作

將外業(yè)獲取的無(wú)人機(jī)圖片導(dǎo)入Context-Capture 軟件，通過(guò)設(shè)置采樣率、檢查航片完整性、讀取無(wú)人機(jī)自帶RTK 數(shù)據(jù)（或獲取POS 數(shù)據(jù)）、解析空中三角處理、模型（NewReconstruction）、生成正射影像產(chǎn)品（Submit New Production）、正射影像裁切等一系列步驟，完成正射影像圖的制作。

表1 航飛參數(shù)設(shè)置表

2.4 影像比對(duì)判讀

利用生成的正射影像圖，疊加已完成的土地整治項(xiàng)目圖斑，對(duì)復(fù)核地塊逐一檢查，核查工作主要包括以下內(nèi)容：

（1）地類認(rèn)定復(fù)核。耕地內(nèi)是否包含林地、園地、雜草灌木、碎石地和未拆除棚房等非耕地，林地、園地內(nèi)是否存在其他地類的復(fù)核。

（2）林地、園地郁閉度復(fù)核。對(duì)自行復(fù)墾或自然生長(zhǎng)園地、林地郁閉度不足，復(fù)墾未清表補(bǔ)種植的復(fù)核。

（3）房屋、圍墻等建筑物拆除復(fù)核。對(duì)耕地內(nèi)房屋、圍墻等應(yīng)拆除未拆除的復(fù)核。

（4）坡度適宜度復(fù)核?，F(xiàn)狀內(nèi)為雜草、灌木，未設(shè)計(jì)為耕地，但坡度平緩，利于復(fù)墾為耕地但未復(fù)墾的復(fù)核。

完成以上核查工作后，建立問(wèn)題圖斑圖層，進(jìn)行外業(yè)實(shí)地核實(shí)或整改。

在此次實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，耕地圖斑中存在非耕地的硬化地表，且面積達(dá)到了復(fù)核整改的標(biāo)準(zhǔn)。通過(guò)疊加可以清晰地發(fā)現(xiàn)耕地中存在非耕地（硬化地表），影像判定耕地中局部存在堆放物未清理和復(fù)核圖地物與實(shí)地不符等問(wèn)題。利用時(shí)效性強(qiáng)的低空無(wú)人機(jī)航攝影像與土地整治目標(biāo)圖斑的內(nèi)業(yè)判讀，可直觀、快捷、有效地判斷疑問(wèn)圖斑，顯著提升土地整治項(xiàng)目復(fù)核的準(zhǔn)確性和效率。

2.5 核查效果

利用“北斗+低空遙感”技術(shù)，實(shí)現(xiàn)外業(yè)高效作業(yè)，內(nèi)業(yè)精準(zhǔn)判讀，能有效提高城鄉(xiāng)建設(shè)用地增減掛鉤項(xiàng)目復(fù)核的效率和準(zhǔn)確性，較傳統(tǒng)外業(yè)拍照和人工判讀具有更高的準(zhǔn)確性和效率。具體的核查效果如下。

2.5.1 外業(yè)航攝效果

利用“北斗+低空遙感”技術(shù)進(jìn)行外業(yè)航攝，此次研究項(xiàng)目有428 個(gè)圖斑，復(fù)核區(qū)域圖斑分散，建立了56 個(gè)航攝分區(qū)，56 架次的飛行時(shí)長(zhǎng)如圖2 所示。若利用傳統(tǒng)復(fù)核技術(shù)，需要到達(dá)各個(gè)待復(fù)核的圖斑現(xiàn)場(chǎng)，進(jìn)行多角度拍照。如果圖斑現(xiàn)場(chǎng)被叢林遮擋，拍照和現(xiàn)場(chǎng)復(fù)核效果將受到影響。利用低空遙感技術(shù)，復(fù)核人員只需到圖斑周邊進(jìn)行航攝，即可獲取高分辨率影像，受交通和視線遮擋的影響小。同時(shí)，同一航攝分區(qū)的圖斑可在同一時(shí)間完成航攝，每架次飛行時(shí)長(zhǎng)較短，外業(yè)工作強(qiáng)度明顯降低。

圖2 每架次飛行時(shí)長(zhǎng)圖

2.5.2 內(nèi)業(yè)核查效果

除了線狀地物（道路和水渠）和坡地需要重點(diǎn)關(guān)注的高程信息，其他地貌圖斑均可采用布設(shè)少量控制點(diǎn)的方式進(jìn)行正射影像的制作。首先利用集成一體化內(nèi)業(yè)數(shù)據(jù)軟件生成正射影像，交由內(nèi)業(yè)判讀技術(shù)人員進(jìn)行圖斑疊加分析，再結(jié)合高分辨率、高現(xiàn)勢(shì)性的遙感影像快速做出正確判斷，判斷圖斑存在的問(wèn)題及其面積大小等信息（見(jiàn)圖3、圖4）。研究小組對(duì)428 個(gè)圖斑進(jìn)行內(nèi)業(yè)判讀，發(fā)現(xiàn)有62 個(gè)圖斑存在相應(yīng)的問(wèn)題。內(nèi)業(yè)判讀的難度顯著降低，提高了內(nèi)業(yè)判讀效率，也提高了判讀的正確率。

圖3 疑問(wèn)圖斑問(wèn)題數(shù)量圖

圖4 疑問(wèn)圖斑面積圖

3 結(jié) 語(yǔ)

利用“北斗+低空遙感”技術(shù)制作高分辨率數(shù)字產(chǎn)品是當(dāng)前地理空間數(shù)據(jù)采集的重要手段。利用該技術(shù)可高效地獲取地面要素，獲得高分辨率正射影像，減少外業(yè)控制點(diǎn)的布設(shè)，提高外業(yè)工作效率。采用集成一體化內(nèi)業(yè)數(shù)據(jù)軟件可快速生成三維可視化產(chǎn)品，如數(shù)字高程模型、正射影像、實(shí)景三維和全景影像等。研究小組綜合利用“北斗+低空遙感”技術(shù)，從百色市某城鄉(xiāng)建設(shè)用地增減掛鉤復(fù)核項(xiàng)目實(shí)踐中得到如下結(jié)論：

（1）綜合利用“北斗+低空遙感”技術(shù)進(jìn)行城鄉(xiāng)建設(shè)用地增減掛鉤項(xiàng)目的復(fù)核，顯著降低了外業(yè)工作人員的工作強(qiáng)度，有效保障了質(zhì)檢項(xiàng)目的工作效率。普通技術(shù)人員經(jīng)過(guò)1 周的培訓(xùn)，即可具備內(nèi)業(yè)數(shù)據(jù)處理的能力。

（2）利用“北斗+低空遙感”技術(shù)復(fù)核圖斑現(xiàn)勢(shì)性強(qiáng)、可視性強(qiáng)、直觀性強(qiáng)，不容易產(chǎn)生誤判。針對(duì)土地整治項(xiàng)目圖斑分散的現(xiàn)狀，低空遙感技術(shù)具有良好的靈活機(jī)動(dòng)性，其與北斗高精度定位相結(jié)合，減少了外業(yè)像控點(diǎn)的布設(shè)。在土地整治、土地開(kāi)墾和土地開(kāi)發(fā)等類型項(xiàng)目復(fù)核中具有普遍適用性。

（3）“北斗+低空遙感”技術(shù)較適用于1 ∶1 000 和1 ∶2 000 比例尺成圖精度的正射影像圖的制作，影像平面分辨率達(dá)5 cm，在城鄉(xiāng)建設(shè)用地增減掛鉤等以地貌圖斑為主、線狀地物為輔的地形圖中，具有天然的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)。