小型無人機GNSS動態(tài)后差分技術(shù)在農(nóng)地籍測量中的應(yīng)用

周麗晨 蘇紫乾

內(nèi)蒙古有色地質(zhì)礦業(yè)（集團）七隊有限責(zé)任公司 內(nèi)蒙古 烏蘭浩特 137400

隨著中國近年來對GNSS系列測量方法技術(shù)產(chǎn)品持續(xù)不斷地投入的投入快速地升級迭代及更新迭代，尤其近年來特別的是在伴隨了我國在新一代的北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)組網(wǎng)和應(yīng)用上成功應(yīng)用推廣后，其測量方法數(shù)據(jù)精度、測速、抗遮擋的探測能力均得以了不斷地的快速提高，使得測量方法其技術(shù)產(chǎn)品和應(yīng)用市場的使用范圍亦得到的越來越地深入及廣泛，如今數(shù)據(jù)精度高、測速定位準確快、方法相對簡單、方式多樣操作更為便捷、范圍覆蓋更廣泛的特點新一代GNSS系列地籍測量新產(chǎn)品技術(shù)已將它逐漸地開始廣泛被我國各類的地籍工程企業(yè)廣泛接受并認知接受并開始予以推廣積極進行開發(fā)及使用，對在有效的提高了其實地測量人員工作效率，減少了施工過程儀器誤差，加快工程現(xiàn)場測量施工和組織設(shè)計進度，節(jié)約了工程人力成本費用支出等多個重要方面它相比于起于傳統(tǒng)的現(xiàn)場地籍測量與制圖測量技術(shù)而言更具有著不可完全可忽視它的其中一些重要優(yōu)點[1]。本文中還就根據(jù)我國當(dāng)前的GNSS系統(tǒng)中的幾種最新應(yīng)用技術(shù)特點和它們在城市國土地籍工程技術(shù)領(lǐng)域內(nèi)中有著廣泛意義的重要技術(shù)與應(yīng)用價值而分別提出或闡述提出了一些作者和一些研究者關(guān)于我們自己土地認識上的幾個最新主要觀點，以供參考。

1 概述

我國大陸領(lǐng)土幅員范圍如此地遼闊，為保證能夠科學(xué)更好地進行組織并對國境內(nèi)的各個主要重點城市區(qū)域進行合理土地使用規(guī)劃，合理而高效的利用國家各類儲備土地，地籍測繪的土地測繪勘察設(shè)計技術(shù)工作也正是從我們中國大陸古代興起至今并且一直在被延續(xù)與發(fā)展至今。地籍登記測繪制度主要是指全體公民分別對本人居住地城市范圍以外的區(qū)域基本自然地理位置、劃分與行政區(qū)域界限、面積大小、土地類型性質(zhì)特征及其他地籍權(quán)屬及其變動關(guān)系等地籍資料信息進行的登記或調(diào)查資料核實確認和進行實地勘察測量，以明確居住地登記在冊[2]。隨著社會當(dāng)代及科學(xué)技術(shù)水平進步和的逐步深入的發(fā)展，地籍綜合測繪方法手段工具儀器和測繪數(shù)據(jù)處理分析技術(shù)軟件等產(chǎn)品也一直均都在國內(nèi)外得到了不斷研究開發(fā)及進步，從原始人類測繪最原始早期的開始是采用單一的工具純依靠人工測量，只能記錄一個局部數(shù)據(jù)，到后來進入到現(xiàn)代，通過開發(fā)利用的各種綜合測量工具先進的檢測處理設(shè)備工具軟件和綜合測量信息處理技術(shù)工具來實施測量，形成了包括測量數(shù)據(jù)、圖件信息處理和測量數(shù)據(jù)表冊記錄技術(shù)為一體綜合的三維測量數(shù)據(jù)結(jié)果。受到全世界各國地理、政治、經(jīng)濟、文化因素等眾多綜合影響因素及綜合變化的自然因素綜合影響，城市地籍狀況變化情況并都遠不是以前那么簡單一成不變式的，因此今后要想對當(dāng)前全國地籍情況準確進行全面動態(tài)地定期地跟蹤與測繪更顯得是至關(guān)重要。關(guān)于古代中國北方城市地籍測繪的測繪和理論基礎(chǔ)研究文章也有很多，如，用何淼的方法來分析研究我國南方傳統(tǒng)城鎮(zhèn)地籍測繪的測繪原理研究技術(shù)方法特點及主要存在技術(shù)問題中的困難和一些缺點，然后通過研究提出了如何利用無人機低空傾斜的攝影原理和三維測量的技術(shù)特點來進行城市三維地籍影像立體遙感測量，在利用多位無人機鏡頭進行攝影研究和遙感獲取到大量準確的三維地籍影像數(shù)據(jù)信息的基礎(chǔ)研究工作基礎(chǔ)上，利用整合了Smart3D、Altizure、idata等多種三維專業(yè)圖像分析處理技術(shù)軟件來進行專業(yè)繪制的城市地籍的立體和三維立體測繪的圖像，提高到了地圖工作相關(guān)人員的外業(yè)效率得到大大地提高；如顧俊杰項目將全站儀算法直接地應(yīng)用于到地籍動態(tài)控制的測量及技術(shù)過程控制設(shè)計項目中，通過全站儀能夠快速準確獲取到各類的土地資料等相關(guān)技術(shù)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，然后系統(tǒng)再通過相關(guān)算法實現(xiàn)分析設(shè)計運算和數(shù)據(jù)處理，實現(xiàn)了地籍曲線自動繪制設(shè)計工作；而吳風(fēng)華則專門地針對江西所指的是某市縣的地籍，探討與分析探討了一些有關(guān)與GPS的地籍控制測量及其相關(guān)領(lǐng)域的其它各種相關(guān)技術(shù)問題等話題；而張小芳系統(tǒng)則能夠分別的將高精度GPS、RTK技術(shù)和高精度全站儀等這3種世界先進繪圖技術(shù)所集的功能于一體，彌補了解決了我們過去采用單一系統(tǒng)制圖的技術(shù)路線上仍存在諸多困難問題的一些主要性能缺點，提高與保證了對我國大型地籍系統(tǒng)和測繪行業(yè)地圖信息的實際編制精度[3]。

2 地籍測繪技術(shù)發(fā)展

隨著科技的進步，采用先進的技術(shù)手段，如高精度的全站儀、高性價比的CASS軟件，可以有效減少對人力、物力的消耗，同時也可以提高對外部環(huán)境的適應(yīng)性，從而更好的適應(yīng)當(dāng)今快節(jié)奏的社會。新興地籍測繪技術(shù)，采用GNSS測繪技術(shù)進行地籍測繪，工作效率有所改進，但是外業(yè)工作量業(yè)很大，需要進行每個點進行逐點采集數(shù)據(jù)，遇到一些不配合指接人員，甚至有爭議界線，更容易發(fā)生糾紛。業(yè)不利于地籍測繪工作順利開展。

由于科技的快速增長，地籍測量科技已經(jīng)從傳統(tǒng)的global navigation satellite system和GNSS(國際導(dǎo)航衛(wèi)星系統(tǒng))與電子測量儀器組成的結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變?yōu)楦冗M的數(shù)據(jù)采集方式，這樣不僅可以減少對地籍測量科技的依賴，而且可以大大提高數(shù)據(jù)信息采集的精度和記錄的質(zhì)量，同時也可以大大提高測量過程中的數(shù)據(jù)信息采集效率和數(shù)據(jù)采樣的精度，從而大大提高記錄的質(zhì)量[4]。由于界址點要素和地形碎片的收集過程極其繁瑣，導(dǎo)致了效率低下、精度差異明顯，嚴重阻礙了宗地地塊的準確計算以及界址點的準確掌握。而且，由于宗地的所有者、面積以及土壤特征都是十分重要的，所以，要保證收獲的測試數(shù)據(jù)的準確性也是相當(dāng)嚴峻的。由于科技的不斷進步，無人機航空攝影測量技術(shù)手段已被應(yīng)用于測繪領(lǐng)域，然而，由于其影像處理的復(fù)雜性，以及需要較大的地面控制點，使其受到一定的局限。為此，開發(fā)出GNSS動態(tài)后差分技術(shù)，它能夠?qū)崿F(xiàn)cm級的數(shù)字準確率，從而大大降低外部控制點的需求，進而極大的改善測繪質(zhì)量，而且還擁有較強的靈活性、易于辨認、安全性以及較低的項目成本[5]。

通過采用 GNSS技術(shù)，我們可以大幅改善農(nóng)村地籍測量的方式，不僅可以大大提升其準確性，而且可以節(jié)省大量的測量費用，從而更好的支持政府的決策，促進社會的發(fā)展，并且可以幫助我們更好的維護我們的家園，促進我們的社會發(fā)展。

3 無人機航攝測繪技術(shù)

無人機上的各種航攝及輔助操控系統(tǒng)其組成系統(tǒng)主要是包括分為:無人機主操控系統(tǒng)平臺(飛行器與飛行控制系統(tǒng)))、傳感器平臺(數(shù)碼相機與相片定位定向系統(tǒng))、控制臺(無線遙控系統(tǒng)和通電保障系統(tǒng))組成。無人機地面操作的平臺及其構(gòu)成系統(tǒng)主要應(yīng)由包括地面飛行機體、操控平臺輔助系統(tǒng)、動力系統(tǒng)組成等這三樣主要功能部分組成。航空拍攝專用的定長焦型數(shù)碼相機，焦距可為三種分別可以設(shè)置為約長50個mm、35個mm和約短24個mm，像片幅面積的大小約可為約為5616英寸的x3744個像素，像素面積的大小可優(yōu)于約長6.4個的mm飛行姿態(tài)穩(wěn)定與控制系統(tǒng)運用自駕儀，集成了GNSS接收機慣導(dǎo)系統(tǒng)、多種姿態(tài)傳感器系統(tǒng)等多個核心部件，可以獲得靈活與穩(wěn)定的控制飛行器實現(xiàn)各種特殊飛行系統(tǒng)氣動優(yōu)化布局，實現(xiàn)對飛行器高精度導(dǎo)航、定位及跟蹤探測和實現(xiàn)全天候的自主穩(wěn)定飛行[6]。基本參數(shù)控制臺包括地面監(jiān)控工作站、飛行遙控器，電臺天線和天線。在控制臺地面無人機飛行姿態(tài)監(jiān)控工作站程序系統(tǒng)中用戶還可以自己隨意修改設(shè)計或重新編輯的目標航線點參數(shù)和航路點，能夠系統(tǒng)自動的實時顯示跟蹤或修改設(shè)計的地面無人機進行各種戰(zhàn)術(shù)飛行中的各種姿態(tài)數(shù)據(jù)信息和目標航點，同時該系統(tǒng)也可系統(tǒng)自動并實時準確的實時顯示并修改地面無人機系統(tǒng)的各種戰(zhàn)術(shù)飛行狀態(tài)控制儀表參數(shù)狀態(tài)和電池電壓。遙控器無人機是一類可供手動或者遠程自動控制起飛的大型無人機以及自動遙控飛行降落和手動遠程降落等控制及輔助著陸設(shè)備，技術(shù)條件比較先進嫻熟專業(yè)的無人機操控和飛手們通過利用無線遙控器也完全可以做到同時遠程實現(xiàn)多臺小型無人機的同時滑跳超跑起升飛行降落起飛和降落。所有使用的這些可操控的數(shù)據(jù)設(shè)備均僅是能夠通過地面電臺天線和衛(wèi)星天線來與遙控的無人機系統(tǒng)之間進行無線遙控及通訊。另外飛行控制系統(tǒng)里還會自動配有著陸安全飛行警示筒、警示繩等其它各種著陸安全與飛行控制保障與輔助系統(tǒng)設(shè)備，以做到全方位有效保障遙控著陸無人機系統(tǒng)的著陸安全飛行穩(wěn)定和無人機著陸和起飛安全。

4 動態(tài)后差分技術(shù)

與實時差分定位相比，動態(tài)后差分技術(shù)的最大優(yōu)勢在于，它可以通過定位觀測，將兩臺GPS接收機獲取的定位信息結(jié)合起來，并經(jīng)過綜合分析，最終確定兩臺設(shè)備的位置，這種方法可以有效地避免與實時差分定位相比，因為它可以更快地獲取兩臺設(shè)備的時空位置信息。通過使用CPS技術(shù)，我們能夠?qū)︼w行器進行高精度的拍照，并通過后期的數(shù)據(jù)處理來實現(xiàn)對飛行器的精確定位。

通過使用GNSS動態(tài)后差分技術(shù)，我們可以實現(xiàn)對無人機的定位。該方法利用載波相位差分來收集來自兩個不同位置的信息，一個是RTK模型，另一個是來自地面測量儀。我們可以通過這種方法，使用一個固定的地面測量儀來測量相對位置，并使用一個可以重復(fù)測量的地面測量儀來重復(fù)測量相對位置。

利用無人機拍攝垂直和水平方向的影像，外業(yè)工作人員使用GNSS技術(shù)在連續(xù)運行的參考站上進行拍攝，同時對平面特征點和高程標記點進行隨機檢測；內(nèi)業(yè)工作人員則進行空中三角測量，并由經(jīng)驗豐富的工作人員根據(jù)傾斜模型繪制出地形圖。

5 GNSS測量技術(shù)在地籍測量中的應(yīng)用

5.1 地形圖測量的應(yīng)用

地形圖測量的應(yīng)用非常普遍，它不僅可以幫助我國的國土資源規(guī)劃、城市規(guī)劃、建設(shè)項目的設(shè)計，還可以為河流管理、軍事偵查提供可靠的數(shù)據(jù)支持，從而為各項任務(wù)的順利完成提供了可靠的依據(jù)。通過分析和研究，我們發(fā)現(xiàn)，地形圖可以給我們的城市規(guī)劃和設(shè)計提供重要的參考。它可以揭示出一個地理坐標系的特征，如該坐標系的方向和范圍，該坐標系的范圍內(nèi)的點和點的距離，當(dāng)前的區(qū)域的面積，建筑的占地面積和體積。它對于我們的規(guī)劃和設(shè)計具有重要的意義，可以極大的改善我們的決策和執(zhí)行。特別強調(diào)的是，在地圖上，明確指出了每個居民的家園、河流、自然景觀和人為構(gòu)造，以便更好的管控和保護。

5.2 測量控制網(wǎng)的布設(shè)

為了更準確地測量控制點，我們需要在現(xiàn)場選擇一個合適的位置并安裝測量控制點標志。這樣，我們就能夠通過GNSS測量儀器進行靜態(tài)測量，并將采集到的數(shù)據(jù)導(dǎo)入軟件進行處理和平差。這樣做不需要太多的人工干預(yù)，并且結(jié)果更加可靠。此外，我們還需要保證場外的控制點不會受到基坑或施工現(xiàn)場的破壞，以確保它們的穩(wěn)定性。

5.3 GNSS-RTK技術(shù)制出精確的地籍圖

使用GNSS-RTK測量技術(shù)可以大大提升地形要素的測量工作的效率和準確性。目前，許多城市的土地登記都是使用這種數(shù)字成像方式，也就是說，它是將土地登記和建筑物的信息整合在一起。首先，使用GNSS操縱器在現(xiàn)場收集土壤樣本和地貌信息，然后使用專門的計算機系統(tǒng)來生成土地登記圖。GNSS的觀測數(shù)據(jù)被視為GNSS定位的基礎(chǔ)，因此，它們需要被認真地保管和分析，以便將其作為未來的參考。觀測記錄將被接收機自動地采集，并將其存入相關(guān)的存儲介質(zhì)，其中包括：(1)載波相位觀測值以及相關(guān)的觀測時間段。(2)GNSS技術(shù)可以提供多種功能。(3)提供實時的精確定位數(shù)據(jù)，以便更好地掌握。(4)提供測量和通訊的精確性。它的數(shù)據(jù)處理過程包括：數(shù)據(jù)采樣、傳播、預(yù)處理、基準計算和網(wǎng)絡(luò)校正。利用GNSS技術(shù)，我們不僅能夠快速準確的獲取數(shù)據(jù)，而且還能夠利用其自帶的軟件，對測量的邊界、房屋、宗教信息以及其他重要的地理信息進行實時的計算，從而達到快速、準確的定位。這種技術(shù)的使用，不僅能夠有效的改善地籍測量的準確性，還能夠有效的保證測量的質(zhì)量。

6 結(jié)語

GNSS的優(yōu)勢使它在地籍工程中得到了廣泛的應(yīng)用，它可以與多種軟件相結(jié)合，克服傳統(tǒng)儀器無法處理的復(fù)雜環(huán)境，大大提升了工作效率，節(jié)約了人力成本，這也證明了科技的進步和應(yīng)用的創(chuàng)新，隨著技術(shù)的進步和精度的提升，GNSS有望在未來的智能化和高精度的地籍工程中得到更好的應(yīng)用。