土地调查中无人机技术的应用

土地调查中无人机技术的应用

徐咏

芜湖市国土资源执法监察支队 芜湖市 241000

摘要：土地调查工作是一个全面系统的工程，需要更多先进测绘技术的大力支持。随着新型测绘技术的发展，基于无人机在获取数据方面具有高清、灵活、快速、多角度等特性，无人机航测方法在土地调查工作中，能高精度的完成集体土地使用权确权登记，是传统测绘手段的有力补充，既能满足工作需要，又减少了人力物力的成本，具有广阔的应用前景。

关键词：土地调查；农村集体土地使用权确权；无人机；应用

一、无人机系统的组成

无人机航空摄影系统主要三大系统组成：飞机系统、地面系统和任务载荷，其中最重要的是飞机系统，它由导航、飞控、动力、数据链和机体这几大子系统构成。飞机系统具体如下

1. 导航系统

导航系统向无人机提供参考坐标系的位置、飞行姿态、速度，引导无人机按照指定航线飞行。

2. 飞控系统

飞控系统连接机身上大量的传感器包括位置、姿态、角速率、加速度、空着速度和高度等 ，是无人机顺利起飞、空中飞行、 执行任务和返场回收等整个飞行过程的核心系统。

3. 动力系统

不同用途的无人机对动力装置的要求不同，发展方向是发动机体积越来越小、重量越来越轻、 工作越来越可靠。

4.数据链和机体系统

数据链传输系统负责完成对无人机遥控、遥测、跟踪定位和传感器传输。无人机数据链按照传输方向可以分为:上行链路和下行链路。上行链路主要完成地面站到无人机遥控指令的发送和接受，下行链路主要完成无人机到地面站的遥测数据以及红外或电视图像的发送和接收，并根据定位信息的传输利用上下行链路进行测距，数据链性能直接关系到无人机性能的优劣。

二、 无人机航测的优势：

具有操作简单、效率高、成本低等特点。具体有：

1.操作简单：无人机测绘技术对于场地的要求低，无需正规机场起降，乡镇村都能操作；低空作业，受天气影响较小，并且办理飞行审批手续较简单；轻便灵活，能快速到达指定区域。

2.效率高：不受地形影响，可在水域、盆地、林地等复杂区域工作，获取的数据全面、准确且拍摄时间长，可以实现高效工作。

3.准确度高：整体集成技术日趋成熟，包括数字通讯技术、摄像技术、导航系统设备等先进的技术和设备， 定位数据较为准确和获取的影像较为清晰。

4.监测可视化：无人机航空摄影在执行任务之前，按照测绘需求自行完成飞行计划，制定飞行线路、布置航拍点等；在航空摄影飞行过程中，可实行轨迹回放、即时重拍、分析漏拍等。

5.安全程度高：非载人无人机航空摄测，进入高危地域测绘数据可最大程度的减少危险系数。

三、无人机摄测实施

1.实施前准备：项目开展之前，通过无人机航空拍摄得到可用于前期对测绘区的分析判断和选择依据的矢量数据。

2.划定范围 ：通过无人机测得的数据确定分析测绘地区的地形、地貌以及经纬度，确定测绘区域的相关情况，明确项目范围。通过该方法来划定范围可以减少不必要的投资花费，使项目成本尽可能缩减。

3.制定拍摄计划：提前制定有关的拍摄计划，为下一步工作有条不紊的开展打下基础。

4.飞行监测 ：执行任务过程中，使用无人机拍摄有着实时可监测的特点，着落后，对影像数据及飞机状况进行综合研判，结合贴线率和姿态角判断是否需要复飞，如果发现影像模糊或者不够全面细致的漏洞出现，立即启动补摄工作。

5.处理数据

无人机测绘完成后，无人机能利用采集的数据而生成的三维正射影像图、三维景观模型、三维地表模型等各种可视的三维数据绘制大比例尺的地形图，并将其作为辅助工具在土地发证工作中的核对、计算界址的准确性。

四、无人机航测在土地调查中的技术流程

1.无人机航空摄影

航空摄影前，应对项目区进行现场勘测，对测区天气条件、地形地貌等因素进行充分分析，并在现有基础数据进行航线规划与设计；预选几个具备起落条件的场地，为正式的航摄做好准备；获取影像资料后，应实地对获取的影像资料像进行质量检查，经检查质量符合标准的流转到下一道工序，质量不符合标准的则进行重飞或补飞。

2. 像控测量

飞控的GPS测量精度低，需利用像控点进行图像校正。像控点是在工作反复查看地面目标和对照影像, 选择野外的实地位置和像片的影像位置都可以明确辨认的点，是航测内业加密控制点和数据采集的重要依据。按照项目成图精度要求和航摄比例尺，逐航线布点，原则上隔6条基线布设一个像控点；像控点一般布设在易于判读和保存的位置，如道路交叉口、花台角、斑马线、平房房角等地方 ；在有网络的地方，采用网络RTK载波相位差分技术对像控点进行测量。

3. 空中三角测量

在立体摄影测量中，空中三角测量是指根据少量的野外控制点，在室内进行控制点加密，求得加密点的高程和平面位置的测量方法。空三前，应对原始无人机影像做畸变差校正，对于清晰度不佳的影像做增强处理；其次，采用相关空中三角测量软件对去畸变后的影像自动提取连接点，并进行自由网平差，自由网平差过程中，手动删除超限的连接点，为了提高精度可在连接点稀少的情况下手动加入连接点；刺点完成后，进行平差解算和精度评定，形成空三加密成果。

4. DOM制作

基于畸变后的影像数据、空三加密成果以及符合要求的DEM数据，经逐像元进行辐射改正、微分纠正和镶嵌 ，形成满足精度要求的数字正射影像成果，用于辅助勘界调查。

5. 立体采集

立体采集时，为了减少模型误差，提高数据精准度，应选择模型中中间区域进行数据采集。主要采集等高线、高程点来描述地貌信息 ；主要采集耕地、水系、道路、建筑用地、管线、全部地类界以及地名信息来描述地物信息 ；立体测量完成后，一般检查图斑封闭、逻辑正确、无压盖和搭接，来确认采集的成果的正确性。

五、土地确权中应用无人机航空摄影技术的优点

使用无人机摄影测量技术完成正射影像图的绘制并将其与数字化采集（DLG） 线划图联合使用从而完成农村地区土地确权工作，既能反映出空间信息也能表述属性信息。所有权登记人员能够通过影像图，确认土地的位置、大小和权属。

六、无人机航空摄影技术在集体土地登记确权发证中的应用

1 项目调研：无人机在执行航空摄影之前需要进行粗略数据测量，用于测绘区的选择和分析；

2 项目工程范围划定：使用无人机进行实际航空测绘数据，借助地形图，卫星遥感技术辅助测量，主要测绘农村土地的地貌形状、经纬度等，界定土地测绘范围。

3 制定航空摄影拍摄计划：因为无人机航空摄影具有高度的自动化，可在设定好相关数据和测试内容后自动执行飞行航测计划，提供 DOM 成果。

4 执行作业：无人机在执行拍摄测量时实时获得测绘数据，任务完成后如果有需要可以重拍。

5 数据处理：在完成农村集体土地测绘任务后，无人机航空摄影采集的数据可生成 DEM、三维倾斜影像、三维正射影像图、 三维景观模型等三维可视化数据，绘制等比例尺较大的地形图，辅助农村集体土地登记确权发证工作的计算及核对。

七、结束语

无人机飞行航测技术稳定性较好，利用大型航摄飞机获取监测区域航片，并进行相片控制测量，经空三加密，制作优于20厘米分辨率比例尺为1:2000正射影像图（分别使用中央子午线118度30分的西安80坐标系及国家2000大地坐标系），制作优于20厘米分辨率比例尺为1:2000正射影像图， 完全能满足集体土地确权测绘登记发证工作，该技术必将成为未来土地调查的中坚技术和重要支撑。

参考文献：

[1] 胡健波 , 张健 . 无人机遥感在生态学 中的应用进展 [J]. 生态学报 ,2018,38(01):20-30.

[2] 韩文军 , 雷远华 , 周学文 . 无人机航测技术及其在电网工程建设

中的应用探讨 [J]. 电力勘测设计 ,2010(3)．

作者简介：徐咏（1976-12），男，汉族，籍贯：浙江宁波，当前职称：高级经济师，学历：本科，研究方向：地勘土地测绘；房地产经济