無(wú)人機(jī)航測(cè)在農(nóng)村土地確權(quán)中的應(yīng)用

趙政文ZHAO Zheng-wen

（華北地質(zhì)勘查局五一九大隊(duì)，保定071051）

0 引言

農(nóng)村土地確權(quán)是農(nóng)村土地制度多項(xiàng)改革中的一項(xiàng)基礎(chǔ)性改革，是為了落實(shí)好“三農(nóng)”政策，解決好農(nóng)村土地長(zhǎng)期存在的問(wèn)題，適應(yīng)社會(huì)新時(shí)代的發(fā)展。做好農(nóng)村土地確權(quán)中的測(cè)量工作，選擇一種高質(zhì)量、高效率的測(cè)繪新技術(shù)是關(guān)鍵，新發(fā)展起來(lái)的測(cè)繪高新技術(shù)——無(wú)人機(jī)航測(cè)技術(shù)，具有機(jī)動(dòng)靈活、快速高效、成本低、測(cè)量精度高等技術(shù)優(yōu)勢(shì)。因此，在農(nóng)村土地確權(quán)中利用無(wú)人機(jī)航測(cè)技術(shù)能確保土地確權(quán)工作的有效開(kāi)展。

1 無(wú)人機(jī)航測(cè)概述

低空飛行航空攝影是無(wú)人機(jī)航空測(cè)量技術(shù)的主要工作特點(diǎn)。依據(jù)國(guó)內(nèi)無(wú)人機(jī)飛行相關(guān)規(guī)定，其審批流程比較簡(jiǎn)單，用時(shí)間短，飛行條件受天氣及氣候影響不大，在農(nóng)村土地確權(quán)中適用性強(qiáng)，能夠?qū)ν恋貙?shí)現(xiàn)快速確權(quán)勘測(cè)。無(wú)人機(jī)航空攝影測(cè)量技術(shù)采取非載人式的飛行器，針對(duì)開(kāi)展一些高危土地?cái)?shù)據(jù)測(cè)量時(shí)，能夠有效降低危險(xiǎn)系數(shù)，在實(shí)際操作過(guò)程中受地形地貌的影響也不大。其測(cè)量數(shù)據(jù)準(zhǔn)確，能為測(cè)繪人員提供更加準(zhǔn)確的定位數(shù)據(jù)。該技術(shù)內(nèi)容涵蓋無(wú)人機(jī)飛行的平臺(tái)、無(wú)人機(jī)導(dǎo)航系統(tǒng)、地面的監(jiān)控系統(tǒng)和控制系統(tǒng)，還有任務(wù)設(shè)備、數(shù)據(jù)傳輸以及發(fā)射與回收的系統(tǒng)、地面的保障系統(tǒng)等多重設(shè)備，具有操作靈活，便捷高效，成本不高等特點(diǎn)，圖1 為無(wú)人機(jī)航測(cè)基本流程圖。近年來(lái)，該技術(shù)被廣泛應(yīng)用于大中比例尺地形圖和地質(zhì)災(zāi)害等航空攝影測(cè)量領(lǐng)域，有效彌補(bǔ)了傳統(tǒng)航空攝影測(cè)量所帶來(lái)的不足。其技術(shù)優(yōu)點(diǎn)主要體現(xiàn)以下幾點(diǎn)：

圖1 無(wú)人機(jī)航測(cè)基本流程圖

1.1 航測(cè)靈活機(jī)動(dòng)快速反應(yīng)能力強(qiáng)

無(wú)人機(jī)航測(cè)通常為低空飛行，空域申請(qǐng)較便利，受氣候條件影響不大。對(duì)起降場(chǎng)地的要求不高，特別是多旋翼無(wú)人機(jī)，一分鐘可實(shí)現(xiàn)垂直起飛或降落，不需要專用場(chǎng)地，操作靈活便捷。在獲取航拍影像時(shí)操作人員安全有保障，還解決人工無(wú)法到達(dá)的區(qū)域?qū)嵭斜O(jiān)測(cè)功能，機(jī)動(dòng)靈活，快速反應(yīng)是其不可少的優(yōu)點(diǎn)。

1.2 航測(cè)時(shí)效性強(qiáng)

在無(wú)人機(jī)航空攝影測(cè)量的過(guò)程中，能夠準(zhǔn)確快速地獲取到地面數(shù)據(jù)。與衛(wèi)星測(cè)繪和人工測(cè)繪相比，無(wú)人機(jī)航測(cè)能有效節(jié)省時(shí)間，能更快、更敏捷地提供所需要的測(cè)量信息給用戶。綜合應(yīng)用能力很強(qiáng)，無(wú)人機(jī)航測(cè)系統(tǒng)能夠獨(dú)自發(fā)揮作用，還能與衛(wèi)星遙感測(cè)繪以及地面檢測(cè)手段相結(jié)合。因此，在航測(cè)過(guò)程中獲取數(shù)據(jù)快且時(shí)效性強(qiáng)。

1.3 具有生產(chǎn)成本低的優(yōu)勢(shì)

使無(wú)人機(jī)測(cè)量?jī)r(jià)格相對(duì)不高，可有效降低成本投入，能滿足眾多比例的地形圖測(cè)繪的要求。以地形地籍1:500三維測(cè)圖為例，可大大降低傳統(tǒng)數(shù)字化測(cè)圖的外業(yè)工作量，從而改變了傳統(tǒng)測(cè)繪工作模式。

1.4 高精度數(shù)據(jù)采集以及建模能力

無(wú)人機(jī)平臺(tái)攜帶的數(shù)碼相機(jī)、數(shù)字彩色航攝相機(jī)等設(shè)備可快速獲取地面信息以及超高分辨率數(shù)字影像和高精度定位數(shù)據(jù)，快速生成DEM 數(shù)據(jù)高程模型，建立數(shù)字正射影像圖（DOM）等空間三維數(shù)據(jù)。

2 無(wú)人機(jī)航測(cè)在農(nóng)村土地確權(quán)中的應(yīng)用

2.1 數(shù)據(jù)采集

航空攝影測(cè)量利用兩張具有一定重疊度的影像，構(gòu)建立體模型，然后進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，因此航攝數(shù)據(jù)采集前應(yīng)設(shè)定影像重疊度。由于輕小型無(wú)人機(jī)易受氣流影響、飛行姿態(tài)不穩(wěn)定，因此重疊度設(shè)定時(shí)相對(duì)傳統(tǒng)大型航攝飛機(jī)略高，實(shí)際作業(yè)時(shí)航向重疊度一般大于65%、旁向大于55%。

2.1.1 航線設(shè)計(jì)

根據(jù)測(cè)區(qū)幾何形狀、地形起伏特征等，劃定無(wú)人機(jī)自動(dòng)飛行的基本路線，設(shè)定航飛采集區(qū)域、地面分辨率DSM、影像重疊度等，針對(duì)部分地形復(fù)雜、起伏過(guò)大的區(qū)域，可設(shè)定不同航攝測(cè)區(qū)，避免因地形起伏造成投影差。

2.1.2 航測(cè)數(shù)據(jù)采集

選擇合適天氣狀況，將無(wú)人機(jī)航線設(shè)計(jì)導(dǎo)入飛控系統(tǒng)，設(shè)定飛機(jī)起降地點(diǎn)后進(jìn)行自動(dòng)化作業(yè)；航飛過(guò)程中應(yīng)利用地面站監(jiān)控飛機(jī)位置、姿態(tài)和電量等信息，待飛完全部區(qū)域后，回收飛機(jī)，完成航攝采集工作；若要求與地面測(cè)量系統(tǒng)進(jìn)行統(tǒng)一時(shí)，需采用差分GPS 觀測(cè)或預(yù)先布設(shè)一定的地面相控點(diǎn)，完成WGS-84 向地面測(cè)量系統(tǒng)的轉(zhuǎn)換。

2.2 影像處理

在農(nóng)村土地確權(quán)航測(cè)中獲得影像，需要通過(guò)相關(guān)軟件技術(shù)及時(shí)進(jìn)行處理：即獲得影像先要進(jìn)行預(yù)處理、對(duì)空三加密要進(jìn)行測(cè)量平差以及DOM 的制作等。在影像預(yù)處理的過(guò)程中，要對(duì)格式進(jìn)行轉(zhuǎn)換、及時(shí)旋轉(zhuǎn)獲取的相片和糾正畸變的照片以及加強(qiáng)處理技術(shù)的應(yīng)用等。在無(wú)人機(jī)上的五個(gè)方位的相機(jī)基本都是使用一般的數(shù)碼相機(jī)，在航拍過(guò)程中會(huì)出現(xiàn)畸變的影像照片。因此，在航測(cè)攝像過(guò)程中應(yīng)注意相機(jī)參數(shù)根據(jù)實(shí)際需要進(jìn)行調(diào)整。此外，在進(jìn)行空三加密測(cè)量時(shí)，應(yīng)做好相關(guān)影像的匹配及處理，同時(shí)要將各像控點(diǎn)連接起來(lái)并進(jìn)行像控點(diǎn)測(cè)量，通過(guò)平差進(jìn)行計(jì)算，目標(biāo)實(shí)現(xiàn)為止。在進(jìn)行空三加密測(cè)量時(shí)所獲得數(shù)據(jù)，可利用立體測(cè)圖軟件將測(cè)量的特征點(diǎn)和線收集到，最終將獲得DEM 數(shù)據(jù)，再通過(guò)微分糾正、拼接以及調(diào)色等相關(guān)技術(shù)手段得到DOM。在新一輪的農(nóng)村土地調(diào)查確權(quán)登記中，將DOM 作為此次土地調(diào)查確權(quán)頒證的底圖，以此為基礎(chǔ)對(duì)土地確權(quán)進(jìn)行測(cè)量，1:2000 正射影像圖的可判讀性能與量算性能都具有較顯著的特性。在對(duì)農(nóng)村土地確權(quán)的測(cè)量過(guò)程中，農(nóng)民通過(guò)影像識(shí)別比較容易了解到自己的土地四周界址權(quán)屬信息，可由相關(guān)農(nóng)戶在現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行界址確認(rèn)后，外調(diào)人員便可在確權(quán)頒證的底圖上對(duì)土地界址線等各屬性進(jìn)行標(biāo)注。

2.3 土地權(quán)屬調(diào)查與地圖繪制路徑

在利用無(wú)人機(jī)航測(cè)獲取土地確權(quán)發(fā)證的過(guò)程中，應(yīng)當(dāng)充分利用前期數(shù)據(jù)采集，對(duì)相關(guān)影像進(jìn)行預(yù)處理、空三加密以及DOM 制造，初步完成土地權(quán)屬調(diào)查工作。為保證處理效果，需做好航測(cè)圖片格式轉(zhuǎn)化，對(duì)圖片進(jìn)行旋轉(zhuǎn)以及畸形處理。由于無(wú)人機(jī)攜帶的相機(jī)均為數(shù)碼相機(jī)，在使用過(guò)程中，會(huì)發(fā)生畸形以及色彩變化。為提升信息數(shù)據(jù)利用效果，可通過(guò)影像連接點(diǎn)、像控點(diǎn)以及平差計(jì)算等方式，對(duì)獲取的圖片信息進(jìn)行空三加密處理，最終得到DEM。以DEM 為基礎(chǔ)，通過(guò)影像糾正以及拼接等方式，得到正射像DOM 數(shù)據(jù)。結(jié)合前期獲取的土地確權(quán)登記表，完成對(duì)土地名稱、土地編號(hào)以及權(quán)屬的登記，逐步構(gòu)建起高精度的繪制地圖。

2.4 確權(quán)底圖制作

在農(nóng)村集體土地確權(quán)工作中，工作底圖的制作是前提和關(guān)鍵，通過(guò)確權(quán)底圖，無(wú)需專業(yè)知識(shí)，即可通過(guò)肉眼觀察判定承包地塊、道路、田埂、水系、居民地等地物。易于判讀和標(biāo)注權(quán)屬界線，可以直接作為工作底圖進(jìn)行承包經(jīng)營(yíng)權(quán)確權(quán)權(quán)屬調(diào)查。利用無(wú)人機(jī)航測(cè)得到的DOM，來(lái)制作農(nóng)村土承包經(jīng)營(yíng)的工作底圖。具體的內(nèi)容包括：①地塊界線；②地塊面積；③承包人姓名。利用ArcGIS10.4 軟件對(duì)數(shù)字正射影像進(jìn)行矢量化采集，將地塊界限繪制出來(lái)并標(biāo)注承包人姓名、地塊面積、地塊編號(hào)，由正射影像與矢量數(shù)據(jù)疊加制作1∶2000 比例尺確權(quán)底圖。

2.5 土地確權(quán)數(shù)據(jù)庫(kù)建設(shè)方式

為保證土地確權(quán)發(fā)證的公正性，完成相關(guān)測(cè)繪圖繪制后，應(yīng)當(dāng)及時(shí)公示繪制圖，由相關(guān)人員檢查。在公示過(guò)程中，一旦發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，應(yīng)當(dāng)及時(shí)收集匯總相關(guān)情況，結(jié)合無(wú)人機(jī)航測(cè)數(shù)據(jù)對(duì)土地測(cè)繪圖進(jìn)行對(duì)比，分析原因并進(jìn)行針對(duì)性處理。在修改之后進(jìn)行二次公示，以保證測(cè)繪地圖的準(zhǔn)確性。當(dāng)完成土地測(cè)繪圖的校對(duì)工作后，還應(yīng)構(gòu)建土地確權(quán)數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)土地確權(quán)信息的整合以及歸檔，增強(qiáng)土地確權(quán)發(fā)證的準(zhǔn)確性。

通過(guò)上文分析無(wú)人機(jī)航測(cè)技術(shù)在農(nóng)村土地確權(quán)的應(yīng)用，可以了解到在農(nóng)村土地確權(quán)過(guò)程中，無(wú)人機(jī)航測(cè)技術(shù)可進(jìn)行大范圍內(nèi)的采集土地?cái)?shù)據(jù)和影像拍攝，快速高精度獲得相關(guān)三維數(shù)據(jù)，同時(shí)構(gòu)建成土地三維模型，進(jìn)而繪制出比例尺較大的土地確權(quán)地形圖。新發(fā)展的無(wú)人機(jī)航測(cè)技術(shù)在農(nóng)村土地確權(quán)測(cè)量能夠滿足測(cè)量要求，并能促進(jìn)農(nóng)村土地確權(quán)登記工作順利進(jìn)行。

3 結(jié)語(yǔ)

農(nóng)村土地確權(quán)工作的順利進(jìn)行，有利于提高農(nóng)村土地利用率，有利于農(nóng)村的穩(wěn)定，更有利于新農(nóng)村的建設(shè)。通過(guò)對(duì)農(nóng)村土地確權(quán)的一項(xiàng)基礎(chǔ)性改革，可有效解決農(nóng)村土地長(zhǎng)期存在的問(wèn)題，還可摸清農(nóng)村土地底數(shù)，四至不明、權(quán)屬不明等問(wèn)題?，F(xiàn)階段，測(cè)繪新技術(shù)水平的不斷提高，利用新技術(shù)在農(nóng)村土地確權(quán)時(shí)開(kāi)展測(cè)繪工作，能更好確保測(cè)量成果的精準(zhǔn)性，同時(shí)提高測(cè)量的效率，大大縮短了土地確權(quán)工作時(shí)間并減少成本的投入，使農(nóng)村土地確權(quán)工作開(kāi)展起來(lái)更加順利。