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张盼兴, 柳家友. 小型无人机GNSS动态后差分技术在农村地籍测量中的应用[J]. 浙江农业科学, 2019,60(7):1152-1153
doi: 10.16178/j.issn.0528-9017.20190724
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小型无人机GNSS动态后差分技术在农村地籍测量中的应用
张盼兴, 柳家友
中国建筑材料工业地质勘查中心浙江总队,浙江 杭州 310022

作者简介:张盼兴(1987—),男,江西抚州人,工程师,硕士,从事测绘与地理信息相关工作,E-mail:zhangpanxing@126.com。

摘要

随着无人机技术的发展,无人机倾斜摄影技术得到了广泛的应用。结合目前正在开展的农村地籍测量工作,本文通过基于小型无人机的动态后差分技术,对农村地籍测量中的特征点进行精度比对。结果表明,特征点平面中误差4.1 cm,最大误差7.3 cm,均在限差范围之内;特征高程注记点中误差4.5 cm,最大误差9.1 cm,均在限差范围之内。说明小型无人机全球导航卫星系统(global navigation satellite system,GNSS)动态后差分技术可以满足地籍测量工作对数学精度的要求。

关键词: 农村地籍测量; 倾斜摄影; 无人机; 动态后差分
中图分类号:P231;P271 文献标志码:B 文章编号:0528-9017(2019)07-1152-02

地籍测量是国家实施土地管理的重要依据和法律资料。农村地籍测量是通过权属调查和地籍测量, 查清农村宗地的数量、相关权属、界址线、面积、用途和位置等情况, 然后将相关的土地情况整理成数据, 进而编制出地籍资料上交有关部门, 为宅基地确权登记、不动产统一登记奠定基础。这是保护土地所有者和土地使用者合法权益、解决土地产权纠纷的重要凭据, 是维护农民权益、促进农村社会和谐稳定的需要。

目前的地籍测量仍然以全球导航卫星系统(global navigation satellite system, GNSS)与全站型电子测距仪(electronic total station, 简称全站仪)结合的传统技术为主, 这就需要大量的外业工作, 数据采集效率较低, 测量前的准备与测量工作人员的素质对测量质量影响较大[1]; 而且地籍测量过程中, 界址点要素和地形碎部信息采集过程复杂, 存在效率低、精度不统一等问题, 对宗地地块面积的量算、界址点精度控制造成较大影响。地籍测量涉及宗地地块权属、面积与土地性质等信息, 对权属方利益至关重要, 因此, 其对测量数据质量要求极为苛刻[2]。无人机航空摄影测量技术经过多年更新发展在测绘行业已得到普及, 但无人机影像处理困难, 对地面相控点精度要求高、数量多, 限制了无人机测量技术的应用和发展。小型无人机GNSS动态后差分技术的数据精度可达到cm级, 在飞行过程中就采集高精度的相片位置, 可有效减少外业相片控制点的数量并提高成果精度[3, 4], 同时具有灵活度高、可辨识性高、安全性高、项目成本费用低等特点[5]。

本文采用小型无人机GNSS动态后差分技术进行农村地籍测量, 旨在提高农村地籍测量的工作效率和数据精度, 同时降低测量成本, 为建立科学的农村土地管理体系、制定土地利用规划、实现耕地总量动态平衡等提供信息保障, 有助于推进美丽乡村建设工作。

1 材料与方法
1.1 试验区选择

浙江省农村地籍测量一般以低矮房屋为主, 区域地势平缓, 适合无人机飞行。试验地点选在杭州市富阳区三桥村, 该试验区为房屋密集区, 地面标志清晰, 故相片控制点直接使用明显交叉点。

1.2 方法

无人机采用大疆精灵Phantom 4 RTK, 相机为无人机自带相机, 焦距35 mm, 像幅为4 864× 3 648, 相机倾角30° , 相对航高50 m, 底面分辨率1.5 cm, 航向重叠度80%, 旁向重叠度80%。

GNSS动态后差分技术:无人机飞行过程中利用载波相位差分技术同时记录机载RTK模块数据和基准站的GNSS数据, 基准站设置为静态模式架设在已知点上, 采样间隔设置为20 HZ, 通过动态后差分软件将机载RTK模块数据与基准站的GNSS数据进行联合结算, 获取高精度的相片位置数据。

通过无人机采集垂直和倾斜方向影像, 外业作业人员通过GNSS基于浙江省连续运行参考站进行相片控制点采集, 同时对平面特征点和高程注记点进行随机检查; 内业工作人员进行空中三角测量, 并安排有经验的作业员根据倾斜模型对地形图进行绘制。将外业人员采集的检查点坐标与勾绘的地形图进行精度统计, 计算中误差(图1)。

图1 试验的流程

2 结果与分析
2.1 特征点平面精度

地籍测量中界址点的精度尤为重要, 一般界址点均为房角点、围墙拐角等明显特征点。《浙江省城镇数字地籍调查技术规范》规定:Ⅰ 类界址点精度中误差不超过5 cm, 2倍的中误差为限差(10 cm); Ⅱ 类界址点精度中误差不超过7.5 cm, 2倍的中误差为限差(15 cm)。本次试验共采集36个明显的界址点进行精度比对, 结果如图2所示。界址点平面中误差4.1 cm, 最大误差为7.3 cm, 均在限差范围之内, 可以满足Ⅰ 类界址点精度的要求, 表明本研究所用方法的界址点精度可以满足浙江省地籍测量工作对数学精度的要求。

图2 界址点平面误差的分布

2.2 特征高程点精度

地形图高程精度应符合DB33/T 552— 2014《1:500 1:1 000 1:2 000基础数字地形图测绘规范》8.3.4节的规定:高程点相对于邻近图根点的高程中误差不得超过15 cm。本研究共采集31个注记高程点进行精度比对, 结果如图3所示。高程注记点中误差4.5 cm, 最大误差为9.1 cm, 均在限差范围之内, 表明本研究所用方法的高程注记点精度可以满足地籍测量工作对数学精度的要求。

图3 高程注记点误差的分布

3 小结

平面精度中界址点精度要求最高, 满足界址点精度即满足地籍测量中平面精度要求。本研究利用小型无人机倾斜摄影技术对浙江省农村地籍进行测绘, 基于GNSS数据, 利用动态后差分技术获得高精度的相片位置信息, 其界址点精度可以达到《浙江省数字地籍调查技术规范》中Ⅰ 类界址点精度的要求, 高程注记点精度可以达到《1:500 1:1 000 1:2 000基础数字地形图测绘规范》的要求。该方法能有效减少外业相片控制点的数量, 从而大幅度降低物力、财力和人力, 同时提供高精度相片位置信息。结合小型无人机倾斜摄影具有机动性强、成本低、影像识别度高等特点, 该方法可在农村地籍测量工作中推广应用, 为农村发展规划、美丽乡村建设做出贡献。同时, 该方法在精度要求较高的测绘工作中将发挥更大的作用, 尤其在面积较大的不动产测量、大比例尺地形图测量、三维城市数据采集等工作中更能体现出优势。

参考文献:
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[2] 石战胜. 地籍测量与现代测绘新技术的应用分析[J]. 科技创新与应用, 2019(9): 168-169. [本文引用:1]
[3] 张禾, 周扬, 计春祥. 微型无人机GNSS事后差分应用[J]. 科技风, 2018(18): 15-16. [本文引用:1]
[4] 李红阳, 李策, 吴长悦. 无人机后差分在大比例尺地形测绘中的应用研究[J]. 世界有色金属, 2018(8): 25-26. [本文引用:1]
[5] 李燕光, 吴光锋. 新形势下无人机测量技术在地形测量方面应用分析[J]. 居舍, 2018(27): 170. [本文引用:1]