小型無人機GNSS動態后差分技術在農村地籍測量中的應用

張盼興，柳家友

(中國建筑材料工業地質勘查中心浙江總隊，浙江 杭州 310022 )

地籍測量是國家實施土地管理的重要依據和法律資料。農村地籍測量是通過權屬調查和地籍測量，查清農村宗地的數量、相關權屬、界址線、面積、用途和位置等情況，然后將相關的土地情況整理成數據，進而編制出地籍資料上交有關部門，為宅基地確權登記、不動產統一登記奠定基礎。這是保護土地所有者和土地使用者合法權益、解決土地產權糾紛的重要憑據，是維護農民權益、促進農村社會和諧穩定的需要。

目前的地籍測量仍然以全球導航衛星系統(global navigation satellite system，GNSS)與全站型電子測距儀(electronic total station，簡稱全站儀)結合的傳統技術為主，這就需要大量的外業工作，數據采集效率較低，測量前的準備與測量工作人員的素質對測量質量影響較大[1]；而且地籍測量過程中，界址點要素和地形碎部信息采集過程復雜，存在效率低、精度不統一等問題，對宗地地塊面積的量算、界址點精度控制造成較大影響。地籍測量涉及宗地地塊權屬、面積與土地性質等信息，對權屬方利益至關重要，因此，其對測量數據質量要求極為苛刻[2]。無人機航空攝影測量技術經過多年更新發展在測繪行業已得到普及，但無人機影像處理困難，對地面相控點精度要求高、數量多，限制了無人機測量技術的應用和發展。小型無人機GNSS動態后差分技術的數據精度可達到cm級，在飛行過程中就采集高精度的相片位置，可有效減少外業相片控制點的數量并提高成果精度[3-4]，同時具有靈活度高、可辨識性高、安全性高、項目成本費用低等特點[5]。

本文采用小型無人機GNSS動態后差分技術進行農村地籍測量，旨在提高農村地籍測量的工作效率和數據精度，同時降低測量成本，為建立科學的農村土地管理體系、制定土地利用規劃、實現耕地總量動態平衡等提供信息保障，有助于推進美麗鄉村建設工作。

1 材料與方法

1.1 試驗區選擇

浙江省農村地籍測量一般以低矮房屋為主，區域地勢平緩，適合無人機飛行。試驗地點選在杭州市富陽區三橋村，該試驗區為房屋密集區，地面標志清晰，故相片控制點直接使用明顯交叉點。

1.2 方法

無人機采用大疆精靈Phantom 4 RTK，相機為無人機自帶相機，焦距35 mm，像幅為4 864×3 648，相機傾角30°，相對航高50 m，底面分辨率1.5 cm，航向重疊度80%，旁向重疊度80%。

GNSS動態后差分技術：無人機飛行過程中利用載波相位差分技術同時記錄機載RTK模塊數據和基準站的GNSS數據，基準站設置為靜態模式架設在已知點上，采樣間隔設置為20 HZ，通過動態后差分軟件將機載RTK模塊數據與基準站的GNSS數據進行聯合結算，獲取高精度的相片位置數據。

通過無人機采集垂直和傾斜方向影像，外業作業人員通過GNSS基于浙江省連續運行參考站進行相片控制點采集，同時對平面特征點和高程注記點進行隨機檢查；內業工作人員進行空中三角測量，并安排有經驗的作業員根據傾斜模型對地形圖進行繪制。將外業人員采集的檢查點坐標與勾繪的地形圖進行精度統計，計算中誤差(圖1)。

圖1 試驗的流程

2 結果與分析

2.1 特征點平面精度

地籍測量中界址點的精度尤為重要，一般界址點均為房角點、圍墻拐角等明顯特征點。《浙江省城鎮數字地籍調查技術規范》規定：Ⅰ類界址點精度中誤差不超過5 cm，2倍的中誤差為限差(10 cm)；Ⅱ類界址點精度中誤差不超過7.5 cm，2倍的中誤差為限差(15 cm)。本次試驗共采集36個明顯的界址點進行精度比對，結果如圖2所示。界址點平面中誤差4.1 cm，最大誤差為7.3 cm，均在限差范圍之內，可以滿足Ⅰ類界址點精度的要求，表明本研究所用方法的界址點精度可以滿足浙江省地籍測量工作對數學精度的要求。

圖2 界址點平面誤差的分布

2.2 特征高程點精度

地形圖高程精度應符合DB33/T 552—2014《1∶500 1∶1 000 1∶2 000基礎數字地形圖測繪規范》8.3.4節的規定：高程點相對于鄰近圖根點的高程中誤差不得超過15 cm。本研究共采集31個注記高程點進行精度比對，結果如圖3所示。高程注記點中誤差4.5 cm，最大誤差為9.1 cm，均在限差范圍之內，表明本研究所用方法的高程注記點精度可以滿足地籍測量工作對數學精度的要求。

圖3 高程注記點誤差的分布

3 小結

平面精度中界址點精度要求最高，滿足界址點精度即滿足地籍測量中平面精度要求。本研究利用小型無人機傾斜攝影技術對浙江省農村地籍進行測繪，基于GNSS數據，利用動態后差分技術獲得高精度的相片位置信息，其界址點精度可以達到《浙江省數字地籍調查技術規范》中Ⅰ類界址點精度的要求，高程注記點精度可以達到《1∶500 1∶1 000 1∶2 000基礎數字地形圖測繪規范》的要求。該方法能有效減少外業相片控制點的數量，從而大幅度降低物力、財力和人力，同時提供高精度相片位置信息。結合小型無人機傾斜攝影具有機動性強、成本低、影像識別度高等特點，該方法可在

農村地籍測量工作中推廣應用，為農村發展規劃、美麗鄉村建設做出貢獻。同時，該方法在精度要求較高的測繪工作中將發揮更大的作用，尤其在面積較大的不動產測量、大比例尺地形圖測量、三維城市數據采集等工作中更能體現出優勢。