无人机技术在邢台市农村土地承包经营权颁证项目中的实践与应用

刘慎栋，张成林，徐耀汉，卢杰英

(1.河北省地矿局第十一地质大队，河北 邢台054000;2.金华测绘院，浙江 金华321000)

一、引 言

本文利用美国Trimble公司的UX-5小型电动无人机获取高分辨率低空正射影像，并将其应用于农村土地承包经营权的确权底图制作。以邢台地区某乡约79 km2的范围为任务区域，依照1∶1000比例尺的成图精度利用无人机搭载Sony NEX-5R相机进行航拍获取正射影像图(DOM)，该任务飞行用于邢台市农村土地承包经营权项目，并对最终分辨率进行精度检测。结果表明，最后成果平面精度满足农村土地承包经营权项目的应用，且其效率明显高于传统GPS测量方法。因此，无人机航测应用于农村土地承包经营权颁证项目是可行的。

二、无人机低空正射影像获取

无人机飞行过程中数码相机的姿态是影响拍摄影像重叠度的关键因素，在风速较大的情况下，应增加固定相机姿态的稳定平台。此外，由于数码相机的数据量很大，目前还很难实现拍摄影像的实时传输，拍摄的影像数据存储在相机的大容量存储卡中。DOM制作主要包括空中三角测量、影像采集、内业处理等内容。

1.像控点布设

测区内布设的区域控制网采用区域周边布设平高点的方式，沿航向间隔每3～4条基线布设一个平高点，沿旁向间隔航线布设1个平高点，区域中心布设1个平高点。区域内每3～4条基线布设1个高程点。像控点选在影像清晰的明显地物点、地物拐角点、接近正交的线状地物交点或固定的点状地物上，实地辨认误差小于图上0.1 mm。当刺点目标与位置不能兼顾时，以目标为主。高程点选在局部高程变化较小且周围较平坦地区，像控点在相邻像片上均清晰可见，且选择最清晰的1张作主刺片。本次任务所用无人机有POS系统提供曝光时刻高精度外方位元素，方便进行IMU(惯性测量装置)辅助空三测量，校正之后的影像能保证较高的绝对定位精度。根据任务要求，坐标系统采用2000国家大地坐标系(CGSC2000)，使用河北省卫星定位综合服务系统(CORS)按照规范要求观测像控点坐标及高程。

2.无人机影像采集

本次任务采用的是美国Trimble公司的UX-5小型电动无人机，其主要技术参数为:起飞质量约2.5 kg，巡航速度约 80 km/h，相对飞行高度为 75～750 m。该系统操作简单，轻便灵活，适用于小型测绘项目。无人机上搭载了Sony NEX-5R微单相机，配备福伦达定焦镜头。由于航拍相机是非量测相机，相机存在较大的镜头畸变、像主点偏移等误差，因此相机参数的标定是非常关键的环节，其标定结果的精度及算法的稳定性直接影响相机工作产生结果的准确性。本文中所采用的相机检校工作由专业相机检校机构完成，并提供相关检校报告。

无人机拍摄获取的影像为中心投影，要进行实际应用必须对影像进行正射校正并最终拼接成图，获得整个测区的DOM。与传统的卫星传感器、机载传感器相比较，姿态稳定度相对较差是无人机影像的主要特点，这也是影响其定位精度的主要因素。目前商用软件的一般做法是采用POS辅助光束法空三。无人机影像定位的主要步骤是首先依据相机检校文件确定相机检校参数，同时结合GPS/INS(全球定位系统/惯导系统)提供的相机成像时刻的外方位元素和外方位角元素，进行POS辅助空中三角测量。

无人机航拍时间为2015年3月30日—4月15日。风力小于5级，天气晴朗，能见度高，飞行采用弹射起飞、自动航线规划、自动降落模式，总计飞行26架次，每架次飞行约45 min。

飞行前先利用无人机作业手簿自带的Aerial Imaging软件下载卫星影像，进行架次规划与外业起降点选择。

3.无人机影像内业处理

目前，无人机航拍影像处理软件主要有ERDAS/LPS、SocetSet、Inpho、Pix4UAV 等，本次任务采用的是Inpho UASMaster软件。主要步骤包括:

1)首先准备相机检校参数，然后进行航摄像片、控制点、航线等数据的导入。

2)软件首先从输入的影像中提取相当数量的连接点(如图1所示)，这些连接点结合POS数据，参与空三计算，得到每一张航拍影像的准确外方位元素和加密点的坐标;然后进行点云加密，生成三维点云，以提高DEM和DOM的分辨率和准确性;得到DEM之后，进行数字微分纠正，将原始影像拼接校正成DOM。

图1 提取连接点

3)处理结束后，查看UASMaster输出的精度报告并浏览校正拼接后的DOM成果，检查拼接校正精度是否到达应用要求，平常精度高达0.205像素。

4)输出的结果包括测区的DEM和DOM。对所有架次DOM进行拼接，相邻架次拼接良好。

5)外业精度检测，通过GPS外业实测，平面及高程精度良好(如图2所示)，满足1∶1000比例尺DOM精度要求。

图2 平面及高程精度检测

三、结束语

在农村土地承包经营权的项目中，无人机航测技术与卫星影像相比，具有更高的地面空间分辨率，时效性更强，克服了传统GPS测量效率低下的缺点。本文从无人机影像获取与处理方法、几何校正精度、达到的分辨率等方面对无人机应用于农村土地承包经营权颁证项目进行了研究，探讨了无人机应用于此类项目的可行性及所能达到的精度。