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三明某土地确权项目中无人机测量技术应用研究

2019-04-03侯小艳

科技创新导报 2019年33期
关键词:确权摄影测量无人机

侯小艳

摘   要:本文以三明市某土地确权项目为工作背景,探讨了无人机摄影测量和土地确权底图制作方法,论文详细论述了整个实施流程,包括航线设计、像控测量、矢量图采集和调查工作底图制作等,给出了立体矢量图和正射影像图的叠加结果,论文是笔者工作实践基础上的理论升华,相信对从事相关工作的同行能有所裨益。

关键词:无人机  摄影测量  确权  底图制作

中图分类号:P231                                   文献标识码:A                        文章编号:1674-098X(2019)11(c)-0034-02

1  工作区概况

工作区位于三明市某镇,地势较为平坦,总面积约为 80km2,耕地面积约为 10 万余亩,计划在 2 个月内完成约 10万余亩耕地的农村土地承包经营权发证工作,由于该项目测试时间是在 4月份,植被覆盖率较低,但是麦苗已经生长出来,并不是很高,所以很多不同的地块,麦苗长势也不尽相同,田地田埂、田间道路、沟渠、池塘、田坎以及居民地边界等均能在影像上清晰分辨,有益于后期承包地块的识别,基于这些原因,在作业过程中,我们考虑采用航测法和实测法相结合的方式进行农村土地承包经营权确权登记发证工作,首先采用固定翼无人机搭载数字航摄仪获取试验区的真彩色原始影像,通过POS 数据解算,空三加密,制作数字正射影像,在全数字摄影测量系统上立体采集矢量数据,制作调查工作底图,这样可以大大提高作业效率,缩短了作业工期。

2  作业流程

本项目采用固定翼无人机搭载宾得645D数字航摄仪、机载POS进行航空摄影,获取作业区范围内的真彩色原始影像和POS数据,通过对POS数据进行解算,得到每张像片的外方位元素,通过GNSS-RTK技术进行外业像片控制测量,获取像片控制点的高程坐标和平面位置坐标。和POS解算数据一起,共同参与到空中三角测量运算中,在空中三角测量运算中,我们是利用Inpho软件进行的,将空三加密成果和DEM数据作为影像纠正的基础,制作数字正射影像,在全数字摄影测量系统下,立体采集地块边界信息,内业无法分辨及有疑问的地方,做好标记,使用GPS-PTK设备外业进行实地测量,得到比较准确的承包地块界址点位坐标,即采用航测法与局部实测法相结合的方式获取承包地块界址点点位坐标,内业采集地块边界,将地块矢量图、基本农田数据、地力等级数据等叠加到数字正射影像上,制作调查工作底图,进行外业权属调绘,对影像无法判读及权属纠纷较大的地块辅以实测检验的方法完成。该项目共飞行了3个架次,22条航线,6条构架航线,约120km2,布设像控点35个,检查点44个,制作1:2000标准分幅数字正射影像114幅。

3  航线设计

在执行航摄任务之前,根据实地收集的数据资料,以收集到的已有大比例尺地形图数据为设计基础,根据实地要求的成图精度,地形数据参考全球90m DEM(SRTM)进行航线设计,在本实验项目中,地面分辨率设计为0.15m,航向重叠设计为65%,旁向重叠设计为35%,计算无人机的飞行高度,基线长度,旁向间隔等相关飞行参数。(1)采用专业设计软件,地形参考全球90m DEM(SRTM),根据试验区形状,采用东西方向飞行,南北方向布设构架航线,航线布设覆盖整个试验区。(2)调查图件采用 1:2000比例尺,因此在航线设计时,为确保获得更好的影像质量,地面分辨率设计为0.15m。(3)航向重叠度设计为 65%,旁向重叠度设计为35%,以满足后期空三加密要求。考虑到减少外业像控工作量,采用加飞构架航线的设计方案。(4)该试验区共设计了3个飞行架次,22条航线,6条构架航线。

4  像片控制测量

4.1 像片控制点布设

本实验项目采用区域网布点方案,全都布设为平高控制点,利用航线设计图进行像片控制点的选点,布设的控制点满足以下目标条件:像片控制点布设在航向及旁向六片或五片重叠处,且位于旁向重叠中线附近,像控点刺点目标的影像明显、清晰可见,在实地及影像均能清晰标记,并易于观测,无信号遮挡或干扰。

4.2 空三加密

本项目采用 Inpho 软件进行空三加密,Inpho 软件是比较常用的航空摄影处理软件,自动匹配、处理效率较高,使用便捷等,自动匹配连接点的功能比较强大,甚至在水域、森林、沙漠等特征点较少的区域也可进行较好的匹配,首先根据测区概况建立工程,加入相机参数,将数据进行转换并生产金字塔,划分航带。空三通过自动连接点匹配算法,针对框幅式数据设置各项参数,然后软件并行式处理各项任务。影像匹配完成后,即可生成相对定向报告,分为航带内立体相对、航带内三度连接以及航带间连接三个部分。 然后将解算后的 POS 数据和外业像片控制点数据导入工程,先添加测区四角控制点或多个控制点,进行初步平差,可有效的将测区平移至控制点范围,之后在控制点列表中直接双击某控制点,即可弹出该对控制点对应的影像,并很好的预测相应的位置。

4.3 正射影像制作

以数字高程模型(DEM)數据成果和空三加密成果为基础,对原始影像进行纠正,首先生成像对正射影像,然后在单个模型中,选择影像色彩鲜艳、色调均匀、亮度饱满的像片生成正射影像,然后逐张生成单片正射影像。

无人机搭载的相机像幅相对较小,单幅影像的区域覆盖范围是比较有限,无法满足数字正射影像实际生产或应用的需要,因此在我们许多的实际生活应用中,都需要按照标准分幅进行裁剪,因此,首先需要把单片数字正射影像拼接成一幅覆盖范围更大的数字正射影像,即进行影像镶嵌(拼接)处理。在匀光处理时,既可以只进行单幅影像匀光处理;也可以进行整体匀光处理。影像匀光结果应尽可能保持原始影像的色调、色彩与亮度、反差,达到整体影像色调的一致性。在实际工作中,我们首先对一幅影像进行匀光处理,以此作为样片,对整个测区进行匀光,以保证整个测区匀光处理结果的一致性。

5  矢量图采集

矢量图采集的成果质量对整个调查底图的制作质量影响较大,同时也会影响到外业调查的工作效率和工作质量。在本实验项目中,矢量图数据采集是在全数字摄影测量软件系统上进行的,采集过程中,不需要对测区范围内的所有地物进行全要素采集,只需采集几个特定的要素即可,主要包括承包地块边界、农村道路、沟渠、居民地范围、坑塘、陡坎等,立体采集原则上是由内业定位,外业定性,内业对有把握并能判准的地物、地貌要素,要用测标中心切准地物外轮廓线,按规定图层及符号准确绘出。当地物轮廓存在部分遮挡时,应准确地测出可见部分。若地物影像立体不明显或对地物位置没有把握时,要作标记以留待外业进行核实、补测等,尽量为下步提供准确、可靠、完整的数据。内业采集完成后,交给外业进行实地调绘,并进行核实确认。本实验区采用航天远景软件进行,将空三成果导入航天远景全数字摄影测量工作站,由于无人机航空摄影获取的高精度 DOM 清晰度较高,同时影像获取时间是在 12 月份,各类地物的遮挡较小,对影像的内业判绘极为有利,在立体状态下,承包地块边界、道路边线、田埂、沟渠、居民地轮廓等地物清晰可见,地势的高低起伏可以明显区分,对于陡坎,赋予高程以区分陡坎上下;田地田埂清晰可见,可直接采集承包地块边界,对于地类相同,田埂无法分辨的,需进行外业实地采集。道路、沟渠、河流、居民地等边界线在立体状态下可以准确采集,对内业无法判绘或判绘不准的地物进行外业实地调绘、测量,再根据实地调绘采集的数据信息进行相应影像图和立体矢量图的确认。

6  调查工作底图制作

对立体采集的包括地块、水系、道路、居民地等图层组成的矢量数据,进行图形编辑,依据数据入库的要求,采用不同特征的线段、线型、单元符号,将权属界线一一连接,形成权属图。将所得到的结果,也就是权属图再按照《GBT_20257.1-2007_国家基本比例尺地图图式_第 1 部分:1:500_1:1000_1:2000 地形图图式》的要求,进行图面的注记和整饰,形成矢量图形,套合正射影像数据、收集到的行政界线、基本农田信息数据,打印成 1:2000 比例尺调查工作底图。在工作过程中采用全数字摄影测量系统进行立体采集地块边界,相比较图解法而言,精度较高。实地采集地块图、矢量图与影像的叠加图具体情况如图1所示。

7  结语

与传统的有人机航空摄影相比,无人机具有价格低廉、作业高效、飞行高度低等优势,可快速获取清晰的精度较高的影像数据信息,同时采用POS辅助航空摄影可大大减少外业的工作量,降低生产成本,拥有非常可观的经济性,高科技的无人机在航空摄影测量方面的使用越来越广泛,由此制成的数字正射影像产品在土地调查中发挥着极其重要的作用。

参考文献

[1] 張可.基于3S技术的农村集体土地所有权确权登记方法研究[D].吉林大学,2016.

[2] 洪亮,周志成,方敏,等.低空无人机航摄平台的探索与实践[J].测绘地理信息,2013,38(3):77-79.

[3] 冯新伟.土地利用现状遥感更新外业调查方法研究[J].国土资源科技管理,2015,22(6):69-72.

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