无人机摄影测量技术在农村土地确权中的应用

张君

摘 要：采用先进测绘技术获取地籍测量工作底图，为农村土地确权提供技术支持尤为重要。无人机摄影测量技术在地籍测量中具有测量数据准确可靠、影像分辨率高、综合成本造价适中等优势，能在保障测量质量的基础上，缩短测量周期，提高测量效率，确保农村土地确权工作高效优质地顺利开展。

关键词：无人机航测技术;低空摄像;土地确权;工作底图

中图分类号：P231文献标识码：A文章编号：1003-5168（2021）01-0019-03

Abstract： It is very important to obtain cadastral mapping map with advanced surveying and mapping technology to provide technical support for rural land ownership registration certification. UAV aerial survey technology has the advantages of accurate and reliable measurement， comprehensive data， high image resolution， moderate comprehensive cost and so on， it can ensure the measurement quality on the basis to shorten the measurement cycle and improve the measurement efficiency， which can ensure the smooth development of rural land ownership registration certification work with high efficiency and quality.

Keywords： UAV aerial survey technology;low altitude photography;land ownership registration certification;working base map

農村土地承包经营权确权登记颁证是21世纪进一步稳定和完善农村土地承包关系，加快农村土地制度变革，构建中国特色社会主义农村市场经济，促进党在农村基本政策落实的重要举措。如何做好测量工作以获得可靠准确的工作底图，是农村土地确权工作研究的重要内容之一[1]。航空摄影测量技术是目前应用较多的一种高质量、高效率的测绘新技术。基于此，本文主要探讨航空摄像测量技术在农村土地确权项目中应用的优势，确保土地确权工作顺利开展。

1 土地确权工作底图采集方式优选

1.1 采集方式

农村土地确权项目测量中工作底图的选择尤为重要，除了要考虑影像的质量、精度、分辨率外，还需要综合考虑价格成本等因素。通过分析研究相关文献资料和大量工程实践可知，适用于农村土地确权的工作底图，根据采集遥感平台不同可分为卫星影像、航空影像和无人机影像三大类，卫星影像以卫星为遥感平台，航空影像以航空飞机为遥感平台，无人机影像则以低空飞行的无人机为遥感平台。通过三种途径获得的农村土地确权底图的主要优缺点如表1所示。

1.2 方式比选

1.2.1 分辨率比选。早期卫星影像分辨率普遍较低，而随着我国2014年WorldView-3卫星发射成功后，分辨率大大提高，普遍可以达到0.3 m及以上，能满足农村土地确权项目分辨率需求。航空影像和无人机影像基本都是采用低空高分辨率摄像机直接摄像获得工作底图，其分辨率普遍较高，通常可以达到0.05～1 m，不仅能清楚地反映地物的实际轮廓边界，同时还能清晰和细致地反映物体的特征影像信息。同一区域三种不同影像方式获得的1∶2 000比例尺工作底图如图1所示。

从图1可以看出，卫星影像相比航空影像和无人机影像，其分辨率为0.5 m，而后两者则可以达到0.2 m。从图1（b）和（c）上能清晰地看出航空影像和无人机影像显示的地界、物界及地物特征更加清晰，更便于土地确权中量测界址点确定和界址线绘制。随着卫星技术的进一步发展，虽然其分辨率越来越高，但由于受大气层、天气状况等外部因素的制约，在有云或能见度较低的气象条件下，要想获取分辨率很高的影像图片难度仍比较大。航空飞机和无人机主要是低空飞行、高分辨率摄像机直接摄像，其受天气、地形等外部因素影响较小，能根据现场实际情况合理调整影像采集时间、飞行高度等特征参数，进而确保获得的影像底图具有较高的分辨率和质量[2]。相比之下，航空影像和无人机影像在农村土地确权中具有更高的可靠性和适用性。

1.2.2 价格因素比选。以图1所示同区域1∶2 000比例尺工作底图采集而言，WorldView-3卫星影像0.3 m分辨率的价格大约为350元/km2，且其采购的仅为原始数据，还需要后期进行融合、校正和拼接等数据处理，大约为80元/km2，工作底图获取较麻烦且数据处理繁杂度高。航空影像价格最高，尤其对于一些航摄困难的山区，其市场价格基本达到2 600元/km2，土地确权如采用航空影像底图，工作成本较高，地方财政负担较大。无人机影像相比航空影像，其价格较为适中，市场价格大约只需要850元/km2，而目前很多作业单位（设计院）大多配备有无人机航摄系统，成本价格更低，更经济。

从上述分析可知，与卫星影像、航空影像相比，无人机影像的分辨率较高，综合成本造价较适中，更适用于比例尺大、分辨率要求高、勘测范围广、数据处理多、综合投资低的农村土地确权工作的高效优质开展。

2 无人机摄影测量系统组成

无人机摄影测量技术的重要优势是低空飞行、数字航空摄影，同时，以高分辨率数码相机为载体，可以高效准确地获得大比例尺基础图形。此外，无人机飞行相关规定审批流程较简单，飞行条件受限因素也较少，在农村土地确权中具有非常好的适应性和适用性，能实现对农村土地快速准确确权勘测。无人机航测系统主要由飞行控制系统、地面站系统和航拍摄像系统三大部分组成，如图2所示。

2.1 飞行控制系统

飞行控制系统中的无人飞行器（飞行平台）的主要作用是搭载飞控系统和航拍摄影相机等测量设备。对于农村土地确权的低空航摄无人机，其基本性能要求为：总体载重≥2 kg，电池续航时间≥1.5 h，巡航速度60～160 km/h，航测设备安置仓尺寸≥0.25 m（L）×0.2 m（W）×0.25 m（H），抗风特性大于4级。

飞行控制系统是确保无人飞行器在作业时能保证正常姿势的系统。无人机在飞行时，主要依靠飞控系统中的GPS导航定位信号来实现导航定位，进而引导无人飞行器按预先设置好的飞行路线自动飞行，以完成测量航拍任务。

2.2 地面站控制系统

在操作员笔记本电脑上安装地面站控制系统，通过数传电台与飞行器控制系统进行数据通信。在执行航测任务时，地面控制软件能通过动态可视化图形显示航拍区域的电子图形，同时可以根据控制系统所采集的数据信息实时监控飞行器飞行航线轨迹、姿态及航向等特征参数。另外，地面站操作人员可以通过修改航线规划、调整路径等技术手段控制无人机完成相关航测任务。数据处理系统将无人机拍摄的影像资料，经数值摄影测量网络处理后生成DLG（Digital Line Graphic，数字线划地图）矢量图。无人机地面站控制系统如图3所示。

2.3 航拍摄像系统

航拍攝像系统主要用于搭载各类摄像机，根据所测任务功能需求和分辨率要求搭载高分辨相机、多光谱相机、高光谱相机等各类型摄像设备。

3 土体确权无人机摄影测量技术应用

利用无人机搭载高清晰度相机，对农村土地确权待测范围的地物进行低空飞行影像和数据的采集，以获得实时准确的工作影像图片，经相关数据软件处理生成数据模型，矢量化后绘制比例尺较大的地形图，便于土地确权工作的高效优质开展。土地确权无人机航摄与数据处理流程如图4所示。

3.1 航飞实施前准备

根据农村土地确权待测范围的地形、地貌等因素，对航线进行合理设计，明确航摄内容，确定基准面高度，划分航摄分区，同时还需要完成飞行速度、飞行高度、航向重叠度等特征参数的设置，并做好外业测量土地范围周边及中间像控点的布设。另外，在进行无人机航测前，还需要根据法律法规和当地行政管理要求，到当地派出所或有关部门完成空域飞行申请及报备。

3.2 航飞具体实施

航测实施宜选择在光照强度较好的晴天进行作业，宜按自东向西的方向直线飞行，如遇特殊情况，还应结合实际情况及时调整航测飞行方向。严格按照《低空数字航空摄影测量外业规范》（CH/Z 3004—2010）等规范标准进行作业。航测时，要动态检查影片质量，对于不合格的影像图片，还应按照补飞计划进行补飞，以确保外业采集影像底图能满足后期数据处理工作需求。

3.3 影像数据处理

外业获得影像底图后，进行空三加密测量，获得对应数据后利用立体测图软件，收集航测地物的特征点和线，并生成数字高程模型（Digital Elevation Model，DEM）和数字正射影像图（Digital Orthophoto Map，DOM），最终经内业软件形成数字线划地图（DLG）[3]。经与野外实测的DLG图形进行精度验证评定后，即可作为土地确权地籍测量的工作底图，便于后期工作的顺利开展。

4 结语

利用航测新技术在农村土地确权项目中开展测绘工作，可以确保测量成果的准确性、可靠性，同时还可以提高测量效率、缩短土地确权时间。无人机航测技术在农村土地确权中具有测量精度高、工作效率高、综合成本适中等优势，能够精准测量出地物的界址点和界址线等，经内业处理后形成土地确权地籍测量的工作底图，便于农村土地确权工作高效优质地顺利开展。

参考文献：

[1]史经，谢伟秋.无人机航测技术在农村土地承包经营权确权调查底图制作中的应用[J].测绘通报，2017（9）：92-95.

[2]索高宇.无人机航测在农村土地确权中的应用[J].西部资源，2020（5）：123-125.

[3]向伶.农村土地承包经营权确权内业数据处理方法探讨[J].科技与创新，2018（14）：54-56.