小型无人机GNSS动态后差分技术在农地籍测量中的应用

周丽晨 苏紫乾

内蒙古有色地质矿业（集团）七队有限责任公司 内蒙古 乌兰浩特 137400

随着中国近年来对GNSS系列测量方法技术产品持续不断地投入的投入快速地升级迭代及更新迭代，尤其近年来特别的是在伴随了我国在新一代的北斗卫星导航系统组网和应用上成功应用推广后，其测量方法数据精度、测速、抗遮挡的探测能力均得以了不断地的快速提高，使得测量方法其技术产品和应用市场的使用范围亦得到的越来越地深入及广泛，如今数据精度高、测速定位准确快、方法相对简单、方式多样操作更为便捷、范围覆盖更广泛的特点新一代GNSS系列地籍测量新产品技术已将它逐渐地开始广泛被我国各类的地籍工程企业广泛接受并认知接受并开始予以推广积极进行开发及使用，对在有效的提高了其实地测量人员工作效率，减少了施工过程仪器误差，加快工程现场测量施工和组织设计进度，节约了工程人力成本费用支出等多个重要方面它相比于起于传统的现场地籍测量与制图测量技术而言更具有着不可完全可忽视它的其中一些重要优点[1]。本文中还就根据我国当前的GNSS系统中的几种最新应用技术特点和它们在城市国土地籍工程技术领域内中有着广泛意义的重要技术与应用价值而分别提出或阐述提出了一些作者和一些研究者关于我们自己土地认识上的几个最新主要观点，以供参考。

1 概述

我国大陆领土幅员范围如此地辽阔，为保证能够科学更好地进行组织并对国境内的各个主要重点城市区域进行合理土地使用规划，合理而高效的利用国家各类储备土地，地籍测绘的土地测绘勘察设计技术工作也正是从我们中国大陆古代兴起至今并且一直在被延续与发展至今。地籍登记测绘制度主要是指全体公民分别对本人居住地城市范围以外的区域基本自然地理位置、划分与行政区域界限、面积大小、土地类型性质特征及其他地籍权属及其变动关系等地籍资料信息进行的登记或调查资料核实确认和进行实地勘察测量，以明确居住地登记在册[2]。随着社会当代及科学技术水平进步和的逐步深入的发展，地籍综合测绘方法手段工具仪器和测绘数据处理分析技术软件等产品也一直均都在国内外得到了不断研究开发及进步，从原始人类测绘最原始早期的开始是采用单一的工具纯依靠人工测量，只能记录一个局部数据，到后来进入到现代，通过开发利用的各种综合测量工具先进的检测处理设备工具软件和综合测量信息处理技术工具来实施测量，形成了包括测量数据、图件信息处理和测量数据表册记录技术为一体综合的三维测量数据结果。受到全世界各国地理、政治、经济、文化因素等众多综合影响因素及综合变化的自然因素综合影响，城市地籍状况变化情况并都远不是以前那么简单一成不变式的，因此今后要想对当前全国地籍情况准确进行全面动态地定期地跟踪与测绘更显得是至关重要。关于古代中国北方城市地籍测绘的测绘和理论基础研究文章也有很多，如，用何淼的方法来分析研究我国南方传统城镇地籍测绘的测绘原理研究技术方法特点及主要存在技术问题中的困难和一些缺点，然后通过研究提出了如何利用无人机低空倾斜的摄影原理和三维测量的技术特点来进行城市三维地籍影像立体遥感测量，在利用多位无人机镜头进行摄影研究和遥感获取到大量准确的三维地籍影像数据信息的基础研究工作基础上，利用整合了Smart3D、Altizure、idata等多种三维专业图像分析处理技术软件来进行专业绘制的城市地籍的立体和三维立体测绘的图像，提高到了地图工作相关人员的外业效率得到大大地提高；如顾俊杰项目将全站仪算法直接地应用于到地籍动态控制的测量及技术过程控制设计项目中，通过全站仪能够快速准确获取到各类的土地资料等相关技术基础数据，然后系统再通过相关算法实现分析设计运算和数据处理，实现了地籍曲线自动绘制设计工作；而吴风华则专门地针对江西所指的是某市县的地籍，探讨与分析探讨了一些有关与GPS的地籍控制测量及其相关领域的其它各种相关技术问题等话题；而张小芳系统则能够分别的将高精度GPS、RTK技术和高精度全站仪等这3种世界先进绘图技术所集的功能于一体，弥补了解决了我们过去采用单一系统制图的技术路线上仍存在诸多困难问题的一些主要性能缺点，提高与保证了对我国大型地籍系统和测绘行业地图信息的实际编制精度[3]。

2 地籍测绘技术发展

随着科技的进步，采用先进的技术手段，如高精度的全站仪、高性价比的CASS软件，可以有效减少对人力、物力的消耗，同时也可以提高对外部环境的适应性，从而更好的适应当今快节奏的社会。新兴地籍测绘技术，采用GNSS测绘技术进行地籍测绘，工作效率有所改进，但是外业工作量业很大，需要进行每个点进行逐点采集数据，遇到一些不配合指接人员，甚至有争议界线，更容易发生纠纷。业不利于地籍测绘工作顺利开展。

由于科技的快速增长，地籍测量科技已经从传统的global navigation satellite system和GNSS(国际导航卫星系统)与电子测量仪器组成的结构转变为更先进的数据采集方式，这样不仅可以减少对地籍测量科技的依赖，而且可以大大提高数据信息采集的精度和记录的质量，同时也可以大大提高测量过程中的数据信息采集效率和数据采样的精度，从而大大提高记录的质量[4]。由于界址点要素和地形碎片的收集过程极其繁琐，导致了效率低下、精度差异明显，严重阻碍了宗地地块的准确计算以及界址点的准确掌握。而且，由于宗地的所有者、面积以及土壤特征都是十分重要的，所以，要保证收获的测试数据的准确性也是相当严峻的。由于科技的不断进步，无人机航空摄影测量技术手段已被应用于测绘领域，然而，由于其影像处理的复杂性，以及需要较大的地面控制点，使其受到一定的局限。为此，开发出GNSS动态后差分技术，它能够实现cm级的数字准确率，从而大大降低外部控制点的需求，进而极大的改善测绘质量，而且还拥有较强的灵活性、易于辨认、安全性以及较低的项目成本[5]。

通过采用 GNSS技术，我们可以大幅改善农村地籍测量的方式，不仅可以大大提升其准确性，而且可以节省大量的测量费用，从而更好的支持政府的决策，促进社会的发展，并且可以帮助我们更好的维护我们的家园，促进我们的社会发展。

3 无人机航摄测绘技术

无人机上的各种航摄及辅助操控系统其组成系统主要是包括分为:无人机主操控系统平台(飞行器与飞行控制系统))、传感器平台(数码相机与相片定位定向系统)、控制台(无线遥控系统和通电保障系统)组成。无人机地面操作的平台及其构成系统主要应由包括地面飞行机体、操控平台辅助系统、动力系统组成等这三样主要功能部分组成。航空拍摄专用的定长焦型数码相机，焦距可为三种分别可以设置为约长50个mm、35个mm和约短24个mm，像片幅面积的大小约可为约为5616英寸的x3744个像素，像素面积的大小可优于约长6.4个的mm飞行姿态稳定与控制系统运用自驾仪，集成了GNSS接收机惯导系统、多种姿态传感器系统等多个核心部件，可以获得灵活与稳定的控制飞行器实现各种特殊飞行系统气动优化布局，实现对飞行器高精度导航、定位及跟踪探测和实现全天候的自主稳定飞行[6]。基本参数控制台包括地面监控工作站、飞行遥控器，电台天线和天线。在控制台地面无人机飞行姿态监控工作站程序系统中用户还可以自己随意修改设计或重新编辑的目标航线点参数和航路点，能够系统自动的实时显示跟踪或修改设计的地面无人机进行各种战术飞行中的各种姿态数据信息和目标航点，同时该系统也可系统自动并实时准确的实时显示并修改地面无人机系统的各种战术飞行状态控制仪表参数状态和电池电压。遥控器无人机是一类可供手动或者远程自动控制起飞的大型无人机以及自动遥控飞行降落和手动远程降落等控制及辅助着陆设备，技术条件比较先进娴熟专业的无人机操控和飞手们通过利用无线遥控器也完全可以做到同时远程实现多台小型无人机的同时滑跳超跑起升飞行降落起飞和降落。所有使用的这些可操控的数据设备均仅是能够通过地面电台天线和卫星天线来与遥控的无人机系统之间进行无线遥控及通讯。另外飞行控制系统里还会自动配有着陆安全飞行警示筒、警示绳等其它各种着陆安全与飞行控制保障与辅助系统设备，以做到全方位有效保障遥控着陆无人机系统的着陆安全飞行稳定和无人机着陆和起飞安全。

4 动态后差分技术

与实时差分定位相比，动态后差分技术的最大优势在于，它可以通过定位观测，将两台GPS接收机获取的定位信息结合起来，并经过综合分析，最终确定两台设备的位置，这种方法可以有效地避免与实时差分定位相比，因为它可以更快地获取两台设备的时空位置信息。通过使用CPS技术，我们能够对飞行器进行高精度的拍照，并通过后期的数据处理来实现对飞行器的精确定位。

通过使用GNSS动态后差分技术，我们可以实现对无人机的定位。该方法利用载波相位差分来收集来自两个不同位置的信息，一个是RTK模型，另一个是来自地面测量仪。我们可以通过这种方法，使用一个固定的地面测量仪来测量相对位置，并使用一个可以重复测量的地面测量仪来重复测量相对位置。

利用无人机拍摄垂直和水平方向的影像，外业工作人员使用GNSS技术在连续运行的参考站上进行拍摄，同时对平面特征点和高程标记点进行随机检测；内业工作人员则进行空中三角测量，并由经验丰富的工作人员根据倾斜模型绘制出地形图。

5 GNSS测量技术在地籍测量中的应用

5.1 地形图测量的应用

地形图测量的应用非常普遍，它不仅可以帮助我国的国土资源规划、城市规划、建设项目的设计，还可以为河流管理、军事侦查提供可靠的数据支持，从而为各项任务的顺利完成提供了可靠的依据。通过分析和研究，我们发现，地形图可以给我们的城市规划和设计提供重要的参考。它可以揭示出一个地理坐标系的特征，如该坐标系的方向和范围，该坐标系的范围内的点和点的距离，当前的区域的面积，建筑的占地面积和体积。它对于我们的规划和设计具有重要的意义，可以极大的改善我们的决策和执行。特别强调的是，在地图上，明确指出了每个居民的家园、河流、自然景观和人为构造，以便更好的管控和保护。

5.2 测量控制网的布设

为了更准确地测量控制点，我们需要在现场选择一个合适的位置并安装测量控制点标志。这样，我们就能够通过GNSS测量仪器进行静态测量，并将采集到的数据导入软件进行处理和平差。这样做不需要太多的人工干预，并且结果更加可靠。此外，我们还需要保证场外的控制点不会受到基坑或施工现场的破坏，以确保它们的稳定性。

5.3 GNSS-RTK技术制出精确的地籍图

使用GNSS-RTK测量技术可以大大提升地形要素的测量工作的效率和准确性。目前，许多城市的土地登记都是使用这种数字成像方式，也就是说，它是将土地登记和建筑物的信息整合在一起。首先，使用GNSS操纵器在现场收集土壤样本和地貌信息，然后使用专门的计算机系统来生成土地登记图。GNSS的观测数据被视为GNSS定位的基础，因此，它们需要被认真地保管和分析，以便将其作为未来的参考。观测记录将被接收机自动地采集，并将其存入相关的存储介质，其中包括：(1)载波相位观测值以及相关的观测时间段。(2)GNSS技术可以提供多种功能。(3)提供实时的精确定位数据，以便更好地掌握。(4)提供测量和通讯的精确性。它的数据处理过程包括：数据采样、传播、预处理、基准计算和网络校正。利用GNSS技术，我们不仅能够快速准确的获取数据，而且还能够利用其自带的软件，对测量的边界、房屋、宗教信息以及其他重要的地理信息进行实时的计算，从而达到快速、准确的定位。这种技术的使用，不仅能够有效的改善地籍测量的准确性，还能够有效的保证测量的质量。

6 结语

GNSS的优势使它在地籍工程中得到了广泛的应用，它可以与多种软件相结合，克服传统仪器无法处理的复杂环境，大大提升了工作效率，节约了人力成本，这也证明了科技的进步和应用的创新，随着技术的进步和精度的提升，GNSS有望在未来的智能化和高精度的地籍工程中得到更好的应用。