華測(cè)i90 慣導(dǎo)RTK 在“農(nóng)村宅基地確權(quán)”中的應(yīng)用*
——以大竹縣廟壩鎮(zhèn)為例

周修意 ，譚詩雨

（四川文理學(xué)院，四川 達(dá)州 635000）

0 引言

農(nóng)村宅基地確權(quán)是指對(duì)農(nóng)村集體土地所有權(quán)和集體土地使用權(quán)等土地權(quán)利的確權(quán)登記發(fā)證。農(nóng)村房地一體的宅基地確權(quán)登記發(fā)證工作，是黨的十九大提出的深化農(nóng)村集體產(chǎn)權(quán)制度改革的一項(xiàng)重大惠民利民工程，能夠切實(shí)維護(hù)農(nóng)村集體和農(nóng)民群眾的財(cái)產(chǎn)權(quán)益，是依法調(diào)處土地權(quán)屬糾紛，有效化解農(nóng)村社會(huì)矛盾，切實(shí)維護(hù)農(nóng)村社會(huì)和諧穩(wěn)定的重要基礎(chǔ)。2021 年5 月8 日，四川省達(dá)州市大竹縣人民政府辦公室為進(jìn)一步規(guī)范當(dāng)?shù)剞r(nóng)村宅基地的管理，推進(jìn)“房地一體”確權(quán)登記發(fā)證工作，印發(fā)了《大竹縣房地一體農(nóng)村宅基地和集體建設(shè)用地確權(quán)登記有關(guān)問題的指導(dǎo)意見》（竹府辦〔2021〕20 號(hào)）。近來，大竹各鄉(xiāng)鎮(zhèn)房地一體項(xiàng)目全面啟動(dòng)，但問題也集中暴露出來，例如農(nóng)村地勢(shì)坡度差異較大，部分地區(qū)缺乏完備的交通設(shè)施，居民點(diǎn)多以零散分布，集中率較低；房屋采用多種結(jié)構(gòu)構(gòu)建，較為復(fù)雜，個(gè)別區(qū)域難以進(jìn)行精準(zhǔn)測(cè)量，測(cè)量工作任務(wù)重；儀器續(xù)航時(shí)長問題影響整體工作安排。

為了最大效率節(jié)約人力、物力、財(cái)力，找尋推動(dòng)“農(nóng)村宅基地確權(quán)”工作順利進(jìn)行的方法。本文介紹了農(nóng)村宅基地確權(quán)項(xiàng)目實(shí)施的工作流程及主要問題，對(duì)原有的不同測(cè)量方法進(jìn)行分析比較。針對(duì)全野測(cè)量工作量大、效率低等問題，提出新型慣導(dǎo)RTK 測(cè)量與無人機(jī)傾斜攝影測(cè)量相結(jié)合的確權(quán)技術(shù)路線，并歸納總結(jié)出一套標(biāo)準(zhǔn)化作業(yè)流程。

1 農(nóng)村宅基地確權(quán)工作流程

根據(jù)《關(guān)于進(jìn)一步推進(jìn)農(nóng)村房地一體和集體建設(shè)用地確權(quán)登記工作的通知》（川國土資發(fā)〔2018〕44號(hào)）和《自然資源確權(quán)登記局關(guān)于進(jìn)一步做好農(nóng)村不動(dòng)產(chǎn)確權(quán)登記工作的通知》（自然資登記函〔2019〕6號(hào)）的要求，“確權(quán)登記”發(fā)證調(diào)查工作的基本程序如下，具體流程如圖1 所示。

圖1 農(nóng)村宅基地確權(quán)工作流程示意圖

1）準(zhǔn)備工作：收集相關(guān)資料，準(zhǔn)備必要設(shè)備，編制工作底圖，印制調(diào)查表格等。2）通告：由人民政府發(fā)布登記通告，并在登記區(qū)的居民區(qū)和村委會(huì)進(jìn)行張貼。3）權(quán)籍調(diào)查：以宗地為單位開展權(quán)屬調(diào)查、房屋調(diào)查。4）外業(yè)測(cè)繪：依據(jù)不動(dòng)產(chǎn)測(cè)繪相關(guān)規(guī)范和規(guī)定開展測(cè)量，繪制宗地圖、房屋平面圖，計(jì)算房屋建筑面積。5）成果公示：外業(yè)測(cè)繪、權(quán)籍調(diào)查完成后，及時(shí)將成果進(jìn)行公示，確保成果的真實(shí)性、正確性。6）數(shù)據(jù)庫與管理系統(tǒng)建設(shè)：在權(quán)屬調(diào)查、地籍測(cè)量、房屋調(diào)查的基礎(chǔ)上，將農(nóng)村宅基地和集體建設(shè)用地使用權(quán)以及房屋所有權(quán)確權(quán)登記發(fā)證工作所形成的圖、表、卡、冊(cè)和有關(guān)法律文書納入數(shù)字管理。依據(jù)《地籍調(diào)查規(guī)程》（TD/T 1001—2012）、《房產(chǎn)測(cè)量規(guī)范第1 單元：房產(chǎn)測(cè)量規(guī)定》（GB/T 17986.1—2000）和《城鎮(zhèn)地籍?dāng)?shù)據(jù)庫標(biāo)準(zhǔn)》（TD/T 1015—2007），建立集圖形、屬性、電子檔案以及權(quán)籍管理業(yè)務(wù)為一體的農(nóng)村不動(dòng)產(chǎn)權(quán)籍調(diào)查數(shù)據(jù)庫。7）不動(dòng)產(chǎn)登記：建立不動(dòng)產(chǎn)信息管理系統(tǒng)，運(yùn)用系統(tǒng)依次按照申請(qǐng)、審核、注冊(cè)登記、核發(fā)證書的步驟開展土地登記工作。

2 傳統(tǒng)測(cè)量方法分析

2.1 全站儀測(cè)量

傳統(tǒng)的不動(dòng)產(chǎn)測(cè)量通常采用全站儀測(cè)量法，全站儀是全站型電子速測(cè)儀的簡稱，簡單來說是電子化、自動(dòng)化的經(jīng)緯儀，不單單可以測(cè)量距離，還可以測(cè)量坐標(biāo)、高程等，簡化了房地產(chǎn)測(cè)量的部分工作流程，提高了測(cè)量精度。全站儀工作時(shí)間只需數(shù)分鐘，工作半徑可以達(dá)數(shù)公里，測(cè)量精度高（平面圖精密度可以達(dá)到2 cm~3 cm），定位點(diǎn)精密度遍布勻稱，達(dá)到了地籍測(cè)圖和線性度規(guī)定。開展精確測(cè)量后，簡化了原來的數(shù)據(jù)加密、圖根采點(diǎn)、觀察和測(cè)算等全過程，大大加快了數(shù)據(jù)收集速率，縮短了數(shù)據(jù)處理時(shí)間，節(jié)約了產(chǎn)品。但全站儀在測(cè)量過程中受人為因素干擾較為明顯，光線和通視問題是其兩大限制條件。

使用全站儀進(jìn)行測(cè)量必須要有可見光，并且光線強(qiáng)度要高，沒有光線或者光線太弱，人眼很難對(duì)準(zhǔn)觀測(cè)目標(biāo)。目標(biāo)和全站儀之間的連線上不能有任何遮擋物，如果存在遮擋物，就會(huì)導(dǎo)致因觀測(cè)條件差而無法測(cè)量出數(shù)據(jù)。全站儀不可能一次性完成測(cè)量，因此需要搬站，搬站之前要把下個(gè)設(shè)站點(diǎn)測(cè)量出來，這時(shí)易出現(xiàn)誤差，因?yàn)槊總€(gè)點(diǎn)都不可能測(cè)量得絕對(duì)正確，會(huì)存在一定誤差，這叫做誤差傳播理論。搬站的次數(shù)越多，誤差累積就越大，如果不進(jìn)行平差的話，最后的精度就會(huì)很差，這是全站儀無法避免的問題。

2.2 RTK測(cè)量

RTK 的工作原理是在同一時(shí)間和同一地點(diǎn)利用GPS，將位于基準(zhǔn)站上的接收機(jī)和載體上的基準(zhǔn)站通過信號(hào)聯(lián)系起來，然后將各自接收到的數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比，得到GPS 差分改正值。再將獲取到的改正值通過無線電數(shù)據(jù)鏈電臺(tái)及時(shí)傳遞給共視衛(wèi)星的流動(dòng)站，精化其GPS 觀測(cè)值，最終得到數(shù)值更改后流動(dòng)站較為準(zhǔn)確的實(shí)時(shí)位置。

在較為平坦的地方進(jìn)行RTK測(cè)量，RTK設(shè)站一次即可測(cè)完半徑為5 km的測(cè)區(qū)，且該過程僅需一人便可完成，相較于傳統(tǒng)的測(cè)量方式，大大減少了測(cè)量步驟，節(jié)約了測(cè)量時(shí)間。每個(gè)放樣點(diǎn)只需要停留1 s~2 s就可以完成作業(yè)，其精度和效率是常規(guī)測(cè)量所無法比擬的[1]。RTK技術(shù)不要求兩點(diǎn)間滿足視線相通，因此相較于傳統(tǒng)測(cè)量技術(shù)，RTK 技術(shù)作業(yè)受天氣影響較少，在滿足“電磁波通視和對(duì)空通視要求”的前提下，幾乎可以實(shí)現(xiàn)全天候作業(yè)。GPS-RTK 相較于傳統(tǒng)的RTK 測(cè)量有著顯著優(yōu)勢(shì)，因?yàn)樵诙嗄甑膽?yīng)用實(shí)踐中，發(fā)現(xiàn)該技術(shù)容易受衛(wèi)星狀況等多種因素影響。RTK主機(jī)必須要接收到衛(wèi)星信號(hào)，若接收不到衛(wèi)星信號(hào)，RTK 就無法工作。在高大遮擋物較多的地方作業(yè)時(shí)，GPS 衛(wèi)星信號(hào)接收比較困難，易被阻擋，會(huì)造成接收機(jī)失鎖，出現(xiàn)初始化困難甚至無法完成的情況，從而導(dǎo)致原定的測(cè)量作業(yè)無法順利完成，降低工作效率[2]。

2.3 傾斜攝影測(cè)量

傾斜攝影測(cè)量系統(tǒng)包括無人機(jī)飛行平臺(tái)、飛行導(dǎo)航與控制系統(tǒng)、任務(wù)設(shè)備、數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)、地面監(jiān)控系統(tǒng)、綜合保障系統(tǒng)六部分。傾斜攝影測(cè)量是相對(duì)于豎直攝影測(cè)量而言的，是近年來快速發(fā)展的遙感測(cè)繪高新技術(shù)。它能從多個(gè)角度獲取影像，突破了以往正射影像只能從垂直角度拍攝的局限，通過在同一飛行平臺(tái)上搭載多臺(tái)傳感器，從一個(gè)垂直、多個(gè)傾斜角度同時(shí)采集影像，并將采集到的數(shù)據(jù)傳入電腦進(jìn)行三維建模，生產(chǎn)測(cè)繪產(chǎn)品[3]。

傾斜攝影測(cè)量借助無人機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，相較于手動(dòng)采集的傳統(tǒng)測(cè)量方式，大大節(jié)約了時(shí)間成本，利用相關(guān)軟件，可進(jìn)行全自動(dòng)化三維建模。傾斜攝影測(cè)量彌補(bǔ)了正射投影因角度限制而導(dǎo)致的正射影像應(yīng)用的不足，采集到的影像數(shù)據(jù)能更加真實(shí)地反映地物的實(shí)際情況，可將用戶引入符合人眼視覺的更真實(shí)直觀的世界。無人機(jī)運(yùn)用能夠最大限度地提升測(cè)繪工作效力、縮短外業(yè)時(shí)間，少量架次就能飛完集中的村落，并且測(cè)區(qū)范圍越大，作業(yè)效率就越高，能更好地協(xié)調(diào)農(nóng)村宅基地確權(quán)的內(nèi)外業(yè)協(xié)同關(guān)系。目前，傾斜攝影技術(shù)已被廣泛用于農(nóng)村宅基地確權(quán)項(xiàng)目，該技術(shù)優(yōu)點(diǎn)眾多，如具有真實(shí)性、高效性且性價(jià)比高。但是也有諸多不足，例如傾斜攝影技術(shù)采用可見光進(jìn)行測(cè)量，對(duì)天氣要求較高，在樹木遮擋較多、房屋不規(guī)則區(qū)域生成的三維模型存在拉花或漏洞現(xiàn)象，使得不能進(jìn)行全測(cè)區(qū)的有效測(cè)量；生產(chǎn)的地籍圖成果精度參差不齊，成果精度不均衡；影像數(shù)據(jù)的處理對(duì)計(jì)算機(jī)硬件要求較高，內(nèi)業(yè)數(shù)據(jù)處理速度較慢；對(duì)于運(yùn)動(dòng)對(duì)象、反射區(qū)域、無紋理區(qū)域無法實(shí)施有效采集等。無人機(jī)在科技和社會(huì)需求的不斷發(fā)展中，逐漸成為傾斜攝影測(cè)量實(shí)用的載體，但無人機(jī)的電池續(xù)航能力普遍較弱，為了不斷適應(yīng)其發(fā)展，增強(qiáng)自身便攜性和靈活性，研制體積小、續(xù)航長的新型電池是促進(jìn)傾斜攝影測(cè)量進(jìn)一步推廣的關(guān)鍵[4]。

3 慣導(dǎo)RTK

3.1 慣導(dǎo)的概念

慣性導(dǎo)航系統(tǒng)（INS，以下簡稱慣導(dǎo)）是一種不依賴于外部信息，不向外部輻射能量的自主式導(dǎo)航系統(tǒng)[5]。其原理是從一個(gè)初始位置開始，連續(xù)測(cè)得物體運(yùn)動(dòng)的航向角與加速度，推算出現(xiàn)在物體的所在位置，內(nèi)部自成體系，可以從根本上解決磁場(chǎng)干擾的問題。慣導(dǎo)由陀螺儀和加速度計(jì)兩部分組成，陀螺儀有穩(wěn)定指向一個(gè)方向的性質(zhì)，并且不與外界的運(yùn)動(dòng)相關(guān)聯(lián)，將這樣的設(shè)備裝在方向發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)的物體上時(shí)，就可以測(cè)量出物體轉(zhuǎn)動(dòng)的角度；加速度計(jì)能夠測(cè)出物體運(yùn)動(dòng)的加速度值，配合時(shí)間記錄，根據(jù)s=(1/2)at2即可計(jì)算出距離。三軸陀螺儀分別指向坐標(biāo)軸中的x、y、z軸，在這三軸上再加上加速度計(jì)，就組成了慣性導(dǎo)航裝置。通過三軸角度變化、三軸距離累計(jì)，就可以測(cè)量出物體在三維空間中的三軸位置移動(dòng)，即三維空間位移，但是這樣的裝置只能測(cè)量出相對(duì)位移，即在時(shí)間記錄中某兩個(gè)時(shí)刻之間的位移，仍存在不足之處。

3.2 慣導(dǎo)的分類

從結(jié)構(gòu)上分，慣導(dǎo)可分為兩大類：平臺(tái)式慣導(dǎo)系統(tǒng)和捷聯(lián)式慣導(dǎo)系統(tǒng)。平臺(tái)式慣性導(dǎo)航系統(tǒng)根據(jù)建立的坐標(biāo)系不同，又分為空間穩(wěn)定和本地水平兩種工作方式。空間穩(wěn)定平臺(tái)式慣性導(dǎo)航系統(tǒng)的臺(tái)體相對(duì)慣性空間穩(wěn)定，用以建立慣性坐標(biāo)系，地球自轉(zhuǎn)、重力加速度等影響由計(jì)算機(jī)加以補(bǔ)償，這種系統(tǒng)多用于運(yùn)載火箭的主動(dòng)段和一些航天器上。本地水平平臺(tái)式慣性導(dǎo)航系統(tǒng)的特點(diǎn)是，臺(tái)體上的兩個(gè)加速度計(jì)輸入軸所構(gòu)成的基準(zhǔn)平面能夠始終跟蹤飛行器所在點(diǎn)的水平面（利用加速度計(jì)與陀螺儀組成舒拉回路來保證），因此加速度計(jì)不受重力加速度的影響，這種系統(tǒng)多用于沿地球表面做等速運(yùn)動(dòng)的飛行器（如飛機(jī)、巡航導(dǎo)彈等）。在平臺(tái)式慣性導(dǎo)航系統(tǒng)中，框架能隔離飛行器的角振動(dòng)，儀表工作條件較好。平臺(tái)能直接建立導(dǎo)航坐標(biāo)系，計(jì)算量小，容易補(bǔ)償和修正儀表的輸出，但也存在結(jié)構(gòu)復(fù)雜且尺寸大的缺點(diǎn)。

捷聯(lián)式慣性導(dǎo)航系統(tǒng)根據(jù)所用陀螺儀的不同，分為速率型捷聯(lián)式慣性導(dǎo)航系統(tǒng)和位置型捷聯(lián)式慣性導(dǎo)航系統(tǒng)。前者用速率陀螺儀，輸出瞬時(shí)平均角速度矢量信號(hào)；后者用自由陀螺儀，輸出角位移信號(hào)。捷聯(lián)式慣性導(dǎo)航系統(tǒng)省去了平臺(tái)，所以結(jié)構(gòu)簡單、體積小、維護(hù)方便，但陀螺儀和加速度計(jì)直接裝在飛行器上，工作條件不佳，會(huì)降低儀表的精度。這種系統(tǒng)的加速度計(jì)輸出的是機(jī)體坐標(biāo)系的加速度分量，需要經(jīng)計(jì)算機(jī)轉(zhuǎn)換成導(dǎo)航坐標(biāo)系的加速度分量，計(jì)算量較大?？傮w來說，捷聯(lián)慣導(dǎo)的精度較平臺(tái)慣導(dǎo)低，但可靠性高、更易實(shí)現(xiàn)、成本低，是目前民用慣導(dǎo)的主流技術(shù)[6]。

3.3 華測(cè)i90慣導(dǎo)RTK的核心優(yōu)勢(shì)

1）只要點(diǎn)到就能測(cè)。在測(cè)點(diǎn)被遮擋、作用環(huán)境危險(xiǎn)無法直接測(cè)量的地方，只要將中桿底部對(duì)準(zhǔn)測(cè)點(diǎn)，即可完成測(cè)量，提升了環(huán)境適應(yīng)性，保障了人身安全。

2）傾斜黑科技，無視磁干擾。慣導(dǎo)不受磁場(chǎng)影響，有高達(dá)200 Hz 的實(shí)時(shí)傾斜補(bǔ)償，不用擔(dān)心磁場(chǎng)、高壓線、大型金屬構(gòu)筑物對(duì)精度的影響。

3）雙重檢核，剔除飛點(diǎn)?！败壍离p交修正技術(shù)”可實(shí)現(xiàn)衛(wèi)星慣導(dǎo)雙長檢核修正，修復(fù)飛點(diǎn)精度至5 cm，避免了飛點(diǎn)的困擾。

4）免對(duì)中，效率提升20%~30%。60°傾角內(nèi)，可不用看氣泡，甚至在肩上找點(diǎn)。測(cè)量用戶可提升20%的作業(yè)效率，放樣用戶可提升30%的作業(yè)效率[7]。

4 應(yīng)用實(shí)踐

4.1 測(cè)區(qū)概況

廟壩鎮(zhèn)，隸屬于四川省達(dá)州市大竹縣，地處大竹縣西南部，東依媽媽鎮(zhèn)，南鄰歐家鎮(zhèn)，西鄰渠縣，北靠清水鎮(zhèn)，行政區(qū)域面積73.71 km2，屬熱帶濕潤季風(fēng)氣候，氣候溫和、雨量充沛。

4.2 工作任務(wù)

對(duì)廟壩鎮(zhèn)范圍內(nèi)符合登記發(fā)證條件的農(nóng)村宅基地、集體建設(shè)用地及房屋的空間位置、四至界限、面積、權(quán)籍等基本情況進(jìn)行全面調(diào)查，開展權(quán)籍調(diào)查、宗地丈量和房屋測(cè)量，規(guī)范編碼，收集登記所需材料，制定統(tǒng)一的電子成果模板，建設(shè)數(shù)據(jù)庫并將其導(dǎo)入大竹縣不動(dòng)產(chǎn)登記系統(tǒng)等[8]。

4.3 技術(shù)路線

4.3.1 無人機(jī)傾斜攝影測(cè)量

提前收集測(cè)區(qū)資料，掌握當(dāng)前的天氣狀況，明確航測(cè)范圍，便于規(guī)劃航線。設(shè)置相機(jī)參數(shù)、等距拍照、航高、起飛速度、航線速度、執(zhí)行完動(dòng)作返航、航向重疊度、旁向重疊度、航線角度、邊距等航飛參數(shù)。飛機(jī)開機(jī)檢查飛機(jī)狀態(tài)、操控模式、傳感器狀態(tài)，測(cè)試相機(jī)拍照情況。在實(shí)際作業(yè)中，無人機(jī)的飛行安全也不容忽視，有很多潛在因素都有可能導(dǎo)致“炸機(jī)”事故[9]。

內(nèi)業(yè)處理數(shù)據(jù)常用Context Capture 建模軟件。首先新建工程，將外業(yè)數(shù)據(jù)導(dǎo)入軟件之中，進(jìn)行空三角測(cè)量、控制點(diǎn)加密、平差、三維建模等步驟后最終生成三維模型；然后將三維模型加載至SV365 智能三維測(cè)繪系統(tǒng)，按照要求進(jìn)行地籍繪制。

4.3.2 慣導(dǎo)RTK 補(bǔ)測(cè)

傾斜攝影從空中作業(yè)，在房屋密集狹小區(qū)域時(shí)，模型拉花嚴(yán)重，精度較低，部分成果會(huì)超限，需要外業(yè)進(jìn)行補(bǔ)測(cè)。同時(shí)，大部分需測(cè)區(qū)域的空間狹窄，在測(cè)量中需要保持中桿水準(zhǔn)氣泡嚴(yán)格居中，否則會(huì)造成測(cè)量結(jié)果存在誤差或錯(cuò)誤，要花費(fèi)大量時(shí)間進(jìn)行校準(zhǔn)，才能增加測(cè)量結(jié)果的精準(zhǔn)度。傳統(tǒng)RTK 測(cè)量受衛(wèi)星信號(hào)及設(shè)計(jì)限制，幾何相位中心難以直接測(cè)量到房屋角點(diǎn)，這時(shí)華測(cè)i90 慣導(dǎo)RTK“點(diǎn)到就能測(cè)”的優(yōu)勢(shì)凸顯，無需保持水平氣泡居中即可精準(zhǔn)定位，使其能在復(fù)雜環(huán)境下快速定位，提升工作效率及測(cè)繪精度[10]。

補(bǔ)測(cè)任務(wù)結(jié)束后，對(duì)地籍圖進(jìn)行整體修改，將多個(gè)區(qū)塊的成果進(jìn)行拼接，最終完成整個(gè)成果的整理和提交，具體的技術(shù)路線如圖2所示。

圖2 技術(shù)路線示意圖

5 結(jié)語

相較于傳統(tǒng)測(cè)量方法，新型慣導(dǎo)RTK 測(cè)量結(jié)合無人機(jī)傾斜攝影測(cè)量技術(shù)具有其他方式無法比擬的優(yōu)越性，可以在一定程度上減少人力、物力等資源的投入，減輕外業(yè)人員的測(cè)量負(fù)擔(dān)，使資源向內(nèi)業(yè)傾斜，協(xié)調(diào)內(nèi)外業(yè)之間的相互關(guān)系，加速推進(jìn)農(nóng)村宅基地確權(quán)項(xiàng)目的進(jìn)行。在未來“多測(cè)合一”的大背景下，此種測(cè)量方式將應(yīng)用于更廣泛的項(xiàng)目之中，激發(fā)新的活力。