無(wú)人機(jī)技術(shù)在農(nóng)村土地承包經(jīng)營(yíng)權(quán)調(diào)查中的應(yīng)用

沈鑫甦　張君陽(yáng)

摘要：目前土地承包經(jīng)營(yíng)權(quán)調(diào)查項(xiàng)目使用的調(diào)查底圖主要獲取方式有衛(wèi)星遙感，航空攝影測(cè)量，無(wú)人機(jī)低空攝影測(cè)量等，本文將對(duì)三種影像獲取方式的優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行分析，并以我單位負(fù)責(zé)三門(mén)縣海山鄉(xiāng)土地承包經(jīng)營(yíng)權(quán)調(diào)查項(xiàng)目為例對(duì)無(wú)人機(jī)低空攝影測(cè)量技術(shù)進(jìn)行重點(diǎn)介紹。

關(guān)鍵詞：無(wú)人機(jī)低空攝影測(cè)量；DOM（數(shù)字正攝影像）；衛(wèi)星遙感；航空攝影測(cè)量；土地承包經(jīng)營(yíng)權(quán)調(diào)查；像控點(diǎn)；分辨率

目前土地承包經(jīng)營(yíng)權(quán)調(diào)查項(xiàng)目使用的調(diào)查底圖主要獲取方式有衛(wèi)星遙感，航空攝影測(cè)量，無(wú)人機(jī)低空攝影測(cè)量等，三種方法各有優(yōu)缺點(diǎn)，本文將對(duì)三種影像獲取方式的優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行分析，并以我單位負(fù)責(zé)三門(mén)縣海山鄉(xiāng)土地承包經(jīng)營(yíng)權(quán)調(diào)查項(xiàng)目為例對(duì)無(wú)人機(jī)低空攝影測(cè)量技術(shù)進(jìn)行重點(diǎn)介紹。

1項(xiàng)目的精度要求

1.1界址點(diǎn)精度

根據(jù)《農(nóng)村土地承包經(jīng)營(yíng)權(quán)調(diào)查規(guī)程》中的相應(yīng)規(guī)定，調(diào)查基本比例尺為1：2000圖解法測(cè)定界址點(diǎn)相對(duì)于鄰近控制點(diǎn)的點(diǎn)位中誤差和相鄰界址點(diǎn)間的間距中誤差不應(yīng)超過(guò)±1.2米。兩倍中誤差為其限差，特殊困難地區(qū)放寬50%。

1.2面積精度

采用航測(cè)法、圖解法以及組合法中部分采用這兩種方法獲取界址點(diǎn)坐標(biāo)的，其面積計(jì)算的相對(duì)誤差（計(jì)算地塊面積和實(shí)測(cè)地塊面積的較差與實(shí)測(cè)面積的比值）不應(yīng)超過(guò)5%。面積計(jì)算相對(duì)誤差精度不能滿足要求的，應(yīng)改用較高精度的測(cè)量方法以確保面積計(jì)算的精度。

2三種測(cè)量方法的精度分析

2.1衛(wèi)星遙感

2.1.1衛(wèi)星遙感的優(yōu)勢(shì)：

（1）探測(cè)范圍大：航攝飛機(jī)高度可達(dá)10km左右；陸地衛(wèi)星軌道高度達(dá)到910km左右。一張陸地衛(wèi)星圖像覆蓋的地面范圍達(dá)到3萬(wàn)多平方千米；（2）受地面條件限制少：不受大風(fēng)等惡劣氣象條件的影響；（3）獲取資料的速度陜、周期短：以陸地衛(wèi)星4、5為例，每16天可以覆蓋地球一遍；（4）成本相對(duì)較低：相對(duì)于航空攝影測(cè)量與低空無(wú)人機(jī)攝影測(cè)量，衛(wèi)星遙感成本較低，且可充分利用剛結(jié)束的全國(guó)第一次國(guó)情普查數(shù)據(jù)。

2.1.2衛(wèi)星遙感的缺點(diǎn)：

衛(wèi)星遙感的主要缺點(diǎn)體現(xiàn)在數(shù)學(xué)精度方面，常見(jiàn)的衛(wèi)星與影像成圖比例N2_間的對(duì)應(yīng)關(guān)系如下表：

根據(jù)《農(nóng)村土地承包經(jīng)營(yíng)權(quán)調(diào)查規(guī)程》中相關(guān)規(guī)定，結(jié)合實(shí)際項(xiàng)目中的實(shí)施情況，WorldView、Geoeye、QuickBird三種衛(wèi)星影像在界址點(diǎn)精度上基本滿足規(guī)范要求，但是在地塊面積精度超限較多。結(jié)合項(xiàng)目中的實(shí)際情況，衛(wèi)星遙感影像只適宜作為外業(yè)調(diào)查地圖，界址點(diǎn)與地塊面積仍然需要依靠傳統(tǒng)地面測(cè)量手段保證其精度。

2.2航空攝影測(cè)量

2.2.1航空攝影測(cè)量的優(yōu)勢(shì)：

（1）探測(cè)范圍較大：航攝飛機(jī)高度可達(dá)10km左右，與無(wú)人機(jī)低空攝影測(cè)量相比，航空攝影測(cè)量的測(cè)量范圍較大；（2）受地面條件限制較少：與無(wú)人機(jī)相比，航攝飛機(jī)體型更大，飛行高度更高，飛行姿態(tài)更穩(wěn)定，對(duì)大風(fēng)等惡劣氣象條件的抵抗能力更強(qiáng)；（3）精度較高：與衛(wèi)星遙感成圖相比，航空攝影測(cè)量成圖精度更高，已逐漸替代了傳統(tǒng)的地面測(cè)量方法，廣泛應(yīng)用于1：2000數(shù)字成圖及4D產(chǎn)品的制作。根據(jù)之前其他縣市項(xiàng)目的實(shí)施情況，航空攝影測(cè)量方法采集的界址點(diǎn)精度及地塊面積精度均符合規(guī)范要求。

2.2.2航空攝影測(cè)量的缺點(diǎn)：

（1）成本較高：與無(wú)人機(jī)與衛(wèi)星遙感相比，航空攝影測(cè)量在成本上沒(méi)有優(yōu)勢(shì)；（2）現(xiàn)勢(shì)性較差：浙江屬于經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)地圖，土地利用現(xiàn)狀變化較為頻繁，調(diào)查過(guò)程中經(jīng)常出現(xiàn)現(xiàn)狀與影像不符的情況，需要用傳統(tǒng)地面測(cè)量方法對(duì)變化區(qū)域進(jìn)行補(bǔ)測(cè)。

2.3無(wú)人機(jī)低空攝影測(cè)量

2.3.1無(wú)人機(jī)低空攝影測(cè)量的優(yōu)勢(shì)：

（1）精度高：由于無(wú)人機(jī)飛行高度更低，由公式：航攝比例尺=相機(jī)焦距/航高，可以得出，同樣的影像獲取設(shè)備，無(wú)人機(jī)成圖精度較航空攝影測(cè)量有較大優(yōu)勢(shì)；（2）現(xiàn)勢(shì)性好：無(wú)人機(jī)較航空攝影測(cè)量相比，具有機(jī)動(dòng)靈活的優(yōu)點(diǎn)，當(dāng)測(cè)區(qū)出現(xiàn)較大面積地形變化時(shí)，可以根據(jù)需要進(jìn)行實(shí)時(shí)補(bǔ)測(cè)；（3）成本較低：無(wú)人機(jī)與傳統(tǒng)的航測(cè)飛機(jī)相比對(duì)起降場(chǎng)地要求低、飛行成本低。

2.3.2無(wú)人機(jī)低空攝影測(cè)量的缺點(diǎn)：

（1）測(cè)量范圍?。号c航空攝影測(cè)量和衛(wèi)星遙感相比，無(wú)人機(jī)飛行高度低，測(cè)量的范圍最小，導(dǎo)致相同的測(cè)區(qū)范圍，無(wú)人機(jī)低空攝影測(cè)量需要的相片數(shù)更多，影像處理的工作量較前兩種方法更大；（2）對(duì)抗惡劣氣象條件能力較差：無(wú)人機(jī)體型小，飛行高度低，在大風(fēng)，暴雨等惡劣氣象條件下無(wú)法起飛，且飛行過(guò)程中飛行姿態(tài)不如傳統(tǒng)航攝飛機(jī)穩(wěn)定。

3無(wú)人機(jī)低空攝影測(cè)量在項(xiàng)目中的具體應(yīng)用

3.1項(xiàng)目概況

海山鄉(xiāng)位于玉環(huán)縣西北面，地處樂(lè)清灣中心地帶，面積81.26平方公里，其中陸域面積7.32平方公里，潮間帶海涂26.4平方公里，淺海47.50平方公里，分別占轄區(qū)的9%和32.5%和58.5%。本項(xiàng)目采用無(wú)人機(jī)航測(cè)系統(tǒng)對(duì)海山鄉(xiāng)主島及橫床島進(jìn)行航測(cè)作業(yè)，制作高分辨率DOM。

3.2采用的無(wú)人機(jī)系統(tǒng)

3.2.1航飛平臺(tái)

采用武漢智能鳥(niǎo)KC1600型電動(dòng)無(wú)人機(jī)作業(yè)，該款無(wú)人機(jī)采用鋰電池驅(qū)動(dòng)，常規(guī)固定翼型布局，飛行姿態(tài)穩(wěn)定，發(fā)射回收快捷。常規(guī)作業(yè)高度：300-1000m；最大飛行高度：3000m；最大續(xù)航時(shí)間1.5h

；巡航速度70km/h；抗風(fēng)能力：114級(jí)。

3.2.2航攝儀

數(shù)碼航攝儀：索尼A7R；焦距：35mm；地面分辨率：9cm；像素大?。?.88μm；像幅大?。?5.9mm×24mm；影像類(lèi)別：真彩色；存儲(chǔ)設(shè)備：64G-SD卡；最大存儲(chǔ)量：>5000張；拍照模式：定距曝光。

3.3航線設(shè)計(jì)：此次的飛行來(lái)路線設(shè)計(jì)如下表，航線覆蓋海山鄉(xiāng)主島、橫床島。

3.4飛行質(zhì)量控制

3.4.1航向重疊度保持在60%-80%，旁向重疊度保持在15%-60%。

3.4.2不應(yīng)出現(xiàn)連續(xù)旋偏角過(guò)大的航線，旋偏角不大于15°，超過(guò)15°旋角的像片數(shù)不得超過(guò)分區(qū)像片總數(shù)的10%。

3.4.3同一航攝分區(qū)內(nèi)的地形高差不得大于四分之一相對(duì)航高。

3.4.4航線彎曲度不大于3%，同一航線最大與最小航高差不應(yīng)超過(guò)50m，相鄰航片航高差不應(yīng)超過(guò)30m，實(shí)際航高與預(yù)定航高差不應(yīng)超過(guò)預(yù)定航高的5%。

3.4.5航線的航向覆蓋應(yīng)超出航線兩端各兩條基線；旁向覆蓋超出攝區(qū)邊界線不少于像幅的50%。

3.4.6像片傾角最大不超過(guò)12°，出現(xiàn)超過(guò)8°的片數(shù)不多于總數(shù)的10%。

3.4.7影像質(zhì)量特別強(qiáng)調(diào)影像清晰，反差適中，顏色飽和，色彩鮮明，色調(diào)一致。有較豐富的層次、能辨別與地面分辨率相適應(yīng)的細(xì)小地物影像，滿足外業(yè)全要素精確調(diào)繪和室內(nèi)判讀的要求。

3.5 DOM的生產(chǎn)

本項(xiàng)目采用PhotoMod軟件的GeoMosaic模塊進(jìn)行正射影像的生產(chǎn)，GeoMosaic模塊完成DOM的勻光、鑲嵌和分幅裁切，并由Photoshop來(lái)完成DOM后期調(diào)色處理。DOM的生產(chǎn)流程如下圖：

3.6成果的數(shù)學(xué)精度

DOM生產(chǎn)完成后，選取兩個(gè)村（礁頭村、拋西村）的數(shù)據(jù)采用GNSS-RTK技術(shù)對(duì)界址點(diǎn)及地塊面積進(jìn)行實(shí)地打點(diǎn)檢測(cè)，共檢測(cè)界址點(diǎn)89個(gè)其中（礁頭村58個(gè)、拋西村28個(gè)），界址點(diǎn)檢測(cè)中誤差為：礁頭村±18.4cm，拋西村±33.2cm，均小于《農(nóng)村土地承包經(jīng)營(yíng)權(quán)調(diào)查規(guī)程》中規(guī)定的±120.0cm；共檢測(cè)地塊面積20塊，相對(duì)誤差最小為0.04%，最大為0.96%，均未超過(guò)5%。

由此可見(jiàn)，采用無(wú)人機(jī)低空攝影測(cè)量技術(shù)生產(chǎn)的DOM完全符合《農(nóng)村土地承包經(jīng)營(yíng)權(quán)調(diào)查規(guī)程》的精度要求

結(jié)束語(yǔ)：目前，全國(guó)都在開(kāi)展農(nóng)村土地承包經(jīng)營(yíng)權(quán)確權(quán)登記頒證工作，大多數(shù)單位均用地面分辨率為0.5m的影像圖，有的影像圖清晰度比較高，有的影像圖清晰度比較低，影像圖清晰度比較低的很難保證農(nóng)村土地承包經(jīng)營(yíng)權(quán)確權(quán)的正確性。相比于衛(wèi)星遙感與航空攝影，無(wú)人機(jī)低空攝影測(cè)量技術(shù)以其成本低、精度高、機(jī)動(dòng)靈活的特點(diǎn)多次用于農(nóng)村土地確權(quán)工作。無(wú)人機(jī)低空攝影測(cè)量技術(shù)在獲取影像數(shù)據(jù)后，可通過(guò)像控點(diǎn)測(cè)設(shè)、空三加密直接獲取高清晰高精度的DOM數(shù)據(jù)，作為權(quán)屬調(diào)查的底圖，在保證精度的同時(shí)，降低了勞動(dòng)強(qiáng)度，提高了工作效率，節(jié)約了人力物力，節(jié)省了經(jīng)費(fèi)。由此可見(jiàn)，無(wú)人機(jī)低空攝影測(cè)量技術(shù)在農(nóng)村土地承包經(jīng)營(yíng)權(quán)確權(quán)項(xiàng)目中可以推廣應(yīng)用。