摘 要：土地确权是土地承包经营者合法财产权益登记的重要环节，而精确数字影像测绘是土地确权工作开展的技术关键。结合凯里市居民建筑密集、通视条件较差、入户测量困难等情况，采用无人机遥感技术对1000m2集体土地进行低空摄影测量，并制作获得DOM数字正射影像。DOM精度评价结果表明：无人机航空摄影作业效率高、操作灵活且成本低，测量平面中误差为0.24 m，满足集体土地确权精度要求，数据信息准确可靠。
关键词：土地确权；无人机；遥感技术；数字正射影像；
作者简介：刘溜（1996-），男，贵州松桃人，助理工程师，主要从事工程测量测绘数字处理工作。
我国虽国土面积较大，但人口也较多且居住较分散，相应人均占有耕地面积小、空间分布不均，且由于各种原因导致土地存在承包不清、空间位置不清、面积不准、四至不明等诸多问题[1-2]。为了明确土地承包经营关系、查清承包地块的面积和空间位置，保护土地承包经营者的合法财产权益，做好集体土地确权登记发证工作尤为重要[3-4]。由于凯里市居民建筑密集、通视条件较差、错综复杂的城中村导致作业人员入户测量非常困难，常规测绘方法在集体土地确权测绘中工作效率非常低、耗费工期长。为在短时间内准确获得地形、地貌和权籍等数字信息，确保高效优质的完成测绘及量算工作，采用无人机遥感技术进行全覆盖航空摄影土地测量并制作成正射影像（DOM），以便为凯里市集体土地确权登记发证工作提供详实影像底图。
凯里市位于贵州省东南部、黔东南苗族侗族自治州西北部，地势西南高，北东低，横跨黔中丘原和黔东低丘陵两个地貌区。项目涉及凯里市所辖陆域约1 000 m2范围的集体土地确权登记底图测绘，采用搭载后差分GPS系统无人机飞行平台携带8 000×104像素CCD航摄相机按1∶2 000比例尺进行全覆盖航空摄影，并制作成正射影像（DOM），作为凯里市集体土地确权登记发证工作的底图。主要工作包括：①无人机1∶2 000全数字航空摄影（约1 300 m2,13 000张相片）；②像片控制测量609个，检查点61个；③空三加密；④数字高程模型（DEM）采集及编辑；⑤正射影像图（DOM）生成、匀色、拼接、裁切、整饰等，共1 342幅。平面坐标系统采用1980西安坐标系；高程系统采用1985国家高程基准；成图比例尺为1∶2 000， DOM地面分辨率为0.2 m，按50 cm×50 cm矩形分幅。
2.1 摄影技术要求
为满足1∶2 000 DOM制作精度，飞机飞行相对高度设为900 m，航向重叠60%～80%，旁向重叠30%～40%；旋偏角一般不大于8°，最大不超过10°；倾角一般不大于2°，最大不超过4°。航线设计参数为：Phase one IQ180相机，phase 45mm镜头，地面分辨率0.07 m，分区平均地形高+900 m，航飞架次29架次，相对飞行高度900 m，航带间距1 007 m，拍摄间距407 m，旁向重叠35%，航向重叠65%。
无人机按照设计航高要求进行飞行，在测绘区域内实际航高的误差应控制在5%以内，对于同一航线上的相邻测绘区域其航高差应控制在30 m范围内，整个测区的最大航高差应控制在50 m以内。为避免无人机低空摄影过程中飞机姿态大幅度变化引起GPS卫星信号失锁，要求操作飞机尽量平稳，其转弯坡度应控制在20°以内，飞机在爬升和下降过程中其速率应控制在10 m/s范围内。
像控点对最近的基础控制点的中误差控制技术指标见表1。
像控点平面位置及高程测量，采用NBCORS进行测量，当点位选在柱状地物上时（如电杆），测距边长应加电杆半径改正，像控点高程测量采用GPS二次曲面拟合高程方法测定，由整个测区的NBCORS级控制点的平面坐标和高程求得的转换参数，两次固定解较差在限定范围内求平均值，进而获得像控点的80坐标，高程通过NBCORSE经纬度转地方坐标转换软件获取。
2.2.1 像控点量测
1∶2 000成图区域的像片控制点采用区域网布点。此次航拍区域大，地形地势奉节明显，综合考虑各种软硬件条件因素，采用分测区空三，据此在整个测区内合理进行像控布点及量测，获取最终所需的坐标，提交航飞后内业剌点。
2.2.2 像控点布点
像控点的布设，尤其是多山密林等GPS信号不好和人工挖掘严重区域地表变化剧烈通常都是比较难处理的，此外还有天气等其他客观因素均需要综合全盘考虑。根据凯里市当地地形以及区域网结构、形状，在每个区域网内，像控点布点综合采用3种方案，即：方案一：沿周边布设6个或8个平高点，隔3条基线布1个平高点，如图1(a）所示。方案二：隔4条基线布1个平高点，如图1(b）所示；方案三：不规则区域网布点，在凸出处布平高点，凹进处布高程点，如图1(c）所示。
平高点宜采用区域周边布点，内部可加布适当点数的平高控制点。每个加密区域需不少于2～3个多余控制点作为检查点。
3.1 作业方法及技术路线
利用空三加密软件（如INPHO的MATCH-AT）对测区进行光束法区域网平差，获取高精度的定向点[5]。空三加密工作流程如图2所示。
3.2 空三加密
根据像控资料以及航拍实际情况，对测区进行合理的划分。为了保证后续拼接精度，分区之间必须要有足够的重叠区和像控点位分布。逐一对各个分测区进行内定向、相对定向，建立测区内各个相片之间的连接，在自动匹配过程中，需要人工添加一些相片连接点，以增强相片之间的连接强度。区域大，相片数量多，统筹安排时间和软硬件设备，在最短时间内完成各个分测区自动匹配，并保证最后的连接精度满足规范要求，即测区相片连接点收敛值小于1个像素大小。综合考虑各种影响因素，把整个测区划分为13个测区。对其他地形资料、影像资料和像控资料进行整理，坐标转换。根据空三测区的划分，对这些资料统筹安排，以免对后续的工作造成不必要的影响。
完成自动匹配，各个分测区的自由网就成功建立了，因而可以根据外业像控资料进行下一步的操作，即像控内业转刺。此过程人工参与量大，为了避免无谓的失误，尽可能减小人工参与带来的误差，将刺点过程划分3个步骤，第一步对原始像控相片和刺点片进行对比，对于两者不一致或位置模糊的像控进行外业检核并重新拍照和刺点；第二步内业刺点人员相互检查刺点，对于刺点位置不一致的测区和像控点位上交技术主管，待技术主管或外业人员确认后，返回内业确认或重刺；第三步设定像控限差，对测区进行区域网平差，对误差超限的像控进行调整和确认，直至误差满足规范限差要求。内业转刺完各个分测区所有像控点后，分别对各个分测区进行平差，输出空三加密成果，同时统计各分测区定向点中误差以及公共点定向中误差。对于中误差超限的的分测区，逐步核查，各环节都检查一遍，逐一分析引起中误差超限的因素，并最终排除影响因素，使得所有分测区的中误差都在规范要求之内。
3.3 DTM/DEM生成及编辑
空三加密完成后，就可以通过空三加密成果生成DTM或点云，而DTM或点云是制作DOM必不可少的要素[6]。根据分测区的地形地势情况，选择合适的DTM类型以达到正确反映实际地形的高精度的数字地形模型。DTM生成需要耗费大量的时间和人工工作量，而具体的多少有赖于之前测区划分的合理性，因而分测区划分是一个贯穿始终的影响因素。基于此，根据之前收集到的地形资料以及影像资料、GOOGLE earth和航拍架次划分等相关数据，把整个测区划分为10个较低平的测区和3个地势较为起伏的测区，相应的DTM区域类型也分别选择平坦和丘陵，从而大大地提高了工作效率，节省大量的时间和人工。
凯里市随着经济的站发展，城镇化得到了极大的发展，人工建筑物成片集中和零星分布相互掺杂，而数字地形模型要准确的反映出测区内的地形起伏情况，需要把人工建筑物等地表附着物剔除。城镇化的发展也带来了交通的四通八达，河网密布，桥梁众多，都需要在人工编辑DTM的过程中加以综合考虑。根据测区的地貌实际情况，逐一对各个测区生成的DTM进行编辑，并把DTM编辑成果输出，即获得测区范围的DEM成果，最终使得DOM正确反映当地实际情况。
3.4 精度评价
3.4.1 相对定向精度
像点连接中误差小于1个像素大小，每个像对连接点数多于30个，且每个标准点位都有连接点分布，连接点分布均匀。
3.4.2 绝对定向精度
区域网平差计算结束后，基本定向点的平面中误差和高程中误差统计见表2。
从表2可知，基本定向点的平面中误差和高程中误差最大值分别为0.21 m和0.28 m，各分测区定向点平面中误差和高程中误差满足GBT 23236-2009《数字航空摄影测量空中三角测量规范》对定向点的精度要求。因此，各分测区的空三加密成果可以输出并用于后续DTM和DOM土地影像资料的生成。
4.1 DOM制作
导入空三成果恢复立体模型，自动生成高精度的数字表面模型（DSM），并对DSM进行修正得到反映地面特征的DTM数据[7]。对DTM进行编辑，输出DEM成果，并对测区DOM进行调色处理，按1∶2 000分幅裁切、图廓整饰，形成DOM数字正射影像数据[8]。
4.2 DOM精度评价
通过对空三加密精度控制、像控量测精度控制和外业检核DOM成果平面精度分析，结果表明无人机航空摄影测量平面中误差为0.24 m，满足集体土地确权平地1.2 m和山地1.6 m的精度要求，DOM数字正射影像数据准确可靠。
提出采用无人机遥感数字影像技术实施大面积集体土地确权项目，阐述了该技术的作业流程和数字影像测绘的技术关键。结合凯里市地形地貌及地面构建物特性，采用采用无人机遥感数字影像技术来获取地籍、房屋等影像资料，经空三加密后导入恢复地形立体模型并自动生成DOM数字正射影像数据。和传统测量方法相比，无人机遥感影像可以清晰分辨出地块边界及其他地物，影像资料质量好精度高，且可展现DOM、DEM、DLG及三维模型等多种样式测绘成果对大面积集体土地确权快速测绘工作开展具有很强指导作用。无人机遥感测绘受高空风力等环境因素影响较大，摄影图像如何实现准确自动空三加密还有待进一步深入研究。
参考文献
略
文章转载于：云南水力发电 2023年05期
本文仅限行业学习交流之用，版权、著作权归原载平台及作者所有。我们尊重作者的成果，如涉嫌侵权，请联系我们及时删除。
