三明某土地確權(quán)項目中無人機測量技術(shù)應用研究

侯小艷

摘? ?要：本文以三明市某土地確權(quán)項目為工作背景，探討了無人機攝影測量和土地確權(quán)底圖制作方法，論文詳細論述了整個實施流程，包括航線設(shè)計、像控測量、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，論文是筆者工作實踐基礎(chǔ)上的理論升華，相信對從事相關(guān)工作的同行能有所裨益。

關(guān)鍵詞：無人機? 攝影測量? 確權(quán)? 底圖制作

中圖分類號：P231? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻標識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號：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)，地勢較為平坦，總面積約為 80km2，耕地面積約為 10 萬余畝，計劃在 2 個月內(nèi)完成約 10萬余畝耕地的農(nóng)村土地承包經(jīng)營權(quán)發(fā)證工作，由于該項目測試時間是在 4月份，植被覆蓋率較低，但是麥苗已經(jīng)生長出來，并不是很高，所以很多不同的地塊，麥苗長勢也不盡相同，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別，基于這些原因，在作業(yè)過程中，我們考慮采用航測法和實測法相結(jié)合的方式進行農(nóng)村土地承包經(jīng)營權(quán)確權(quán)登記發(fā)證工作，首先采用固定翼無人機搭載數(shù)字航攝儀獲取試驗區(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)字攝影測量系統(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

本項目采用固定翼無人機搭載賓得645D數(shù)字航攝儀、機載POS進行航空攝影，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POS數(shù)據(jù)進行解算，得到每張像片的外方位元素，通過GNSS-RTK技術(shù)進行外業(yè)像片控制測量，獲取像片控制點的高程坐標和平面位置坐標。和POS解算數(shù)據(jù)一起，共同參與到空中三角測量運算中，在空中三角測量運算中，我們是利用Inpho軟件進行的，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)字攝影測量系統(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，做好標記，使用GPS-PTK設(shè)備外業(yè)進行實地測量，得到比較準確的承包地塊界址點位坐標，即采用航測法與局部實測法相結(jié)合的方式獲取承包地塊界址點點位坐標，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，進行外業(yè)權(quán)屬調(diào)繪，對影像無法判讀及權(quán)屬糾紛較大的地塊輔以實測檢驗的方法完成。該項目共飛行了3個架次，22條航線，6條構(gòu)架航線，約120km2，布設(shè)像控點35個，檢查點44個，制作1：2000標準分幅數(shù)字正射影像114幅。

3? 航線設(shè)計

在執(zhí)行航攝任務之前，根據(jù)實地收集的數(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)計基礎(chǔ)，根據(jù)實地要求的成圖精度，地形數(shù)據(jù)參考全球90m DEM（SRTM）進行航線設(shè)計，在本實驗項目中，地面分辨率設(shè)計為0.15m，航向重疊設(shè)計為65%，旁向重疊設(shè)計為35%，計算無人機的飛行高度，基線長度，旁向間隔等相關(guān)飛行參數(shù)。（1）采用專業(yè)設(shè)計軟件，地形參考全球90m DEM（SRTM），根據(jù)試驗區(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)覆蓋整個試驗區(qū)。（2）調(diào)查圖件采用 1：2000比例尺，因此在航線設(shè)計時，為確保獲得更好的影像質(zhì)量，地面分辨率設(shè)計為0.15m。（3）航向重疊度設(shè)計為 65%，旁向重疊度設(shè)計為35%，以滿足后期空三加密要求。考慮到減少外業(yè)像控工作量，采用加飛構(gòu)架航線的設(shè)計方案。（4）該試驗區(qū)共設(shè)計了3個飛行架次，22條航線，6條構(gòu)架航線。

4? 像片控制測量

4.1 像片控制點布設(shè)

本實驗項目采用區(qū)域網(wǎng)布點方案，全都布設(shè)為平高控制點，利用航線設(shè)計圖進行像片控制點的選點，布設(shè)的控制點滿足以下目標條件：像片控制點布設(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，像控點刺點目標的影像明顯、清晰可見，在實地及影像均能清晰標記，并易于觀測，無信號遮擋或干擾。

4.2 空三加密

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

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)，對原始影像進行糾正，首先生成像對正射影像，然后在單個模型中，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。

無人機搭載的相機像幅相對較小，單幅影像的區(qū)域覆蓋范圍是比較有限，無法滿足數(shù)字正射影像實際生產(chǎn)或應用的需要，因此在我們許多的實際生活應用中，都需要按照標準分幅進行裁剪，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，即進行影像鑲嵌（拼接）處理。在勻光處理時，既可以只進行單幅影像勻光處理;也可以進行整體勻光處理。影像勻光結(jié)果應盡可能保持原始影像的色調(diào)、色彩與亮度、反差，達到整體影像色調(diào)的一致性。在實際工作中，我們首先對一幅影像進行勻光處理，以此作為樣片，對整個測區(qū)進行勻光，以保證整個測區(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)量對整個調(diào)查底圖的制作質(zhì)量影響較大，同時也會影響到外業(yè)調(diào)查的工作效率和工作質(zhì)量。在本實驗項目中，矢量圖數(shù)據(jù)采集是在全數(shù)字攝影測量軟件系統(tǒng)上進行的，采集過程中，不需要對測區(qū)范圍內(nèi)的所有地物進行全要素采集，只需采集幾個特定的要素即可，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)對有把握并能判準的地物、地貌要素，要用測標中心切準地物外輪廓線，按規(guī)定圖層及符號準確繪出。當?shù)匚镙喞嬖诓糠终趽鯐r，應準確地測出可見部分。若地物影像立體不明顯或?qū)Φ匚镂恢脹]有把握時，要作標記以留待外業(yè)進行核實、補測等，盡量為下步提供準確、可靠、完整的數(shù)據(jù)。內(nèi)業(yè)采集完成后，交給外業(yè)進行實地調(diào)繪，并進行核實確認。本實驗區(qū)采用航天遠景軟件進行，將空三成果導入航天遠景全數(shù)字攝影測量工作站，由于無人機航空攝影獲取的高精度 DOM 清晰度較高，同時影像獲取時間是在 12 月份，各類地物的遮擋較小，對影像的內(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，地勢的高低起伏可以明顯區(qū)分，對于陡坎，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，對于地類相同，田埂無法分辨的，需進行外業(yè)實地采集。道路、溝渠、河流、居民地等邊界線在立體狀態(tài)下可以準確采集，對內(nèi)業(yè)無法判繪或判繪不準的地物進行外業(yè)實地調(diào)繪、測量，再根據(jù)實地調(diào)繪采集的數(shù)據(jù)信息進行相應影像圖和立體矢量圖的確認。

6? 調(diào)查工作底圖制作

對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，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)字攝影測量系統(tǒng)進行立體采集地塊邊界，相比較圖解法而言，精度較高。實地采集地塊圖、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)的有人機航空攝影相比，無人機具有價格低廉、作業(yè)高效、飛行高度低等優(yōu)勢，可快速獲取清晰的精度較高的影像數(shù)據(jù)信息，同時采用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?？捎^的經(jīng)濟性，高科技的無人機在航空攝影測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。

參考文獻

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