无人机倾斜摄影测量技术在线性工程土地勘测定界中的应用探讨

文小勇　毛忠安

摘 要：目前，土地勘测定界测绘方法仍然较为传统，仍然没有相关人员研究此领域。文章尝试将无人机倾斜摄影技术应用于高速铁路用地手续办理的土地勘测定界中，创造性的将用地界桩、权属调查、地类调查数字化于图纸上。在大比例尺带状地形图上进行签字盖章，作为数据制作的基础资料进行再入库。不仅可以有效防止“抢栽、抢建、抢种”现象的发生，还可以最大限度的避免征地纠纷，让土地权利人直观地看到征地界线位置。同时，大大节省建设用地报批时间，为建设用地合法化提供了时间保障。

关键词：无人机倾斜摄影；土地勘测定界；应用

中图分类号：P272 文献标志码：A 文章编号：2095-2945（2018）32-0175-04

Abstract： At present， the land survey boundary mapping method is still more traditional， there is still no relevant personnel to study this field. This paper attempts to apply the UAV tilt photography technology to the land survey and demarcation of the high-speed railway land use formalities， and creatively digitizes the land boundary pillars， the property right survey and the land category survey on the drawings. The large scale strip topographic map should be signed and stamped as the basic information for data production and then put into the database. It can not only effectively prevent the occurrence of the phenomenon of "urgent planting， building and growing"， but also avoid land expropriation disputes to the maximum extent， so that the land owners can see the location of the land expropriation line intuitively. At the same time， it greatly save the construction land approval time， to provide a time guarantee for the legalization of construction land.

Keywords： UAV tilting photography； land survey demarcation； application

引言

土地勘測定界是农转用、建设用地报批的必经阶段。在党的十九大以及十三五规划的宏伟蓝图、行动纲领指导下，我国的经济建设正以跨越式速度稳步前进。但是，随着科学用地要求以及大数据技术的日臻成熟，各种建设用地出现了“未批先用、批而不用”等不合理现象，致使较多项目难以落地，制约交通、能源、水利等大型项目开展的瓶颈日益凸显。土地勘测定界传统测量虽能较高精度的完成，但耗费人力、时间、资源成本较大。目前，针对土地勘测定界项目，大多沿用传统测绘，还没有将无人机倾斜摄影技术应用于此类项目。本文尝试将此技术应用于土地勘测定界，外业权属、地类调查前，形成大比例尺地形图，然后实现内业指界、签字等土地勘测定界流程，大大缩减了成本、提高了专业水准、解放了劳动力，同时，航测形成的大比例尺地形图配合工程用地红线，制作后期工程进度图，可以实现工程建设全面监控。经过预设点位中误差对比分析，使用此方法完全可以达到1：2000勘测定界要求，为建设用地报批提供一套成熟的方案。

1 无人机倾斜摄影技术

1.1 摄影测量发展

摄影测量是利用光学摄影机获取被摄物体的形状、大小、位置、特性及其相互关系，经过处理获取所需信息。主要在各种比例尺地形图测制，地形数据库建立，为各种地理信息系统、土地信息系统以及各种工程应用提供空间基础数据。摄影测量技术从模拟到解析，从解析到数字，再从正摄到倾斜，得到了跨越式发展。截至目前，利用搭载RTK设备的无人机进行低空倾斜摄影，通过搭载多台不同角度的传感器，以视角大、分辨率高优点应用于测绘大比例尺地形图。

1.2 倾斜摄影技术

倾斜摄影技术，通过在同一飞行平台上搭载多台传感器（常用的为五镜头相机）。同时采集垂直、倾斜等不同角度的影像，获取地面物体更为完整准确的信息。垂直地面角度拍摄获取的影像称为正片，镜头朝向与地面成一定夹角获取的四组拍摄影像称为斜片。它结合了无人飞行平台所搭载的GPS/IMU系统，获取拍摄瞬间的POS数据以及像控点数据，软件处理后获取“数字表面模型、数字正摄影像和三维模型”的一种新型摄影测量技术（图1）。因为倾斜摄影能够提供更好的视角去观察建筑物侧面，更好的生成侧面纹理，使得倾斜影像相比垂直影像有着显著的优点。目前，无人机倾斜摄影计算在城市规划、建设和管理、三维城市建模等方面已经崭露头角，初显优势。其在水利、国土、应急测绘等多行业的应用正待深度普及，掌握前沿科技、核心技术将会为企业发展带来更多机遇。这也给土地勘测定界提供了一种新的研究方向，如何将线型工程地形图测绘的精度提高，用于土地勘测定界，正是本文研究的目的。

2 土地勘测定界

土地勘测定界是指在当地国土资源管理部门的组织下，涉及勘测定界单位与用地单位及用地范围内各土地权属单位相互协调、配合的工作。在进行勘测定界工作之前，应在当地国土资源管理部门的组织下，收集用地范围内土地利用现状调查及城镇地籍调查资料、收集各土地权利人的权属证明材料，实地调查用地范围内的土地权属、土地类别、土地权利人状况，在此基础上进行放样及测量工作，并撰写建设用地勘测定界技术报告书，编绘勘测定界图。因此在进行勘测定界工作之前要做好的周密的准备工作，尤其在组织协调工作中，要做好人员分工，以便快速准确的完成土地勘测定界任务。

2.1 测绘基准及投影

坐标系采用CGCS2000坐标系，高程基准为1985国家高程基准；采用高斯克吕格3°带投影，投影面为0，中央子午线与当地土地利用现状库参数一致成图比例尺为1：2000。

2.2 作业依据

《土地勘测定界规程》、《土地利用现状调查技术规程》、《城镇地籍调查规程》、《集体土地所有权调查技术规定》等。

2.3 作业程序

土地勘测定界工作是项目实施工作中的重要环节。为确保工作符合技术规程要求的精度及进度，必须有条不紊地按内容的先后顺序开展工作，才能达到预期目的。按照土地勘测定界工作的特点和规律，将其工作分为准备工作阶段、外业工作阶段、内业工作阶段、成果检查验收及归档四个阶段。具体流程如下图2。土地勘测定界，主要任务在组织协调。如果协调到位，分地指界、权属测量、地类认定等工作都是测量学基本内容，相对简单。外业调查、外业测量、内业整理，各司其职、井条有序才能做到效率高、服务水平高，才能为建设单位、为自己单位节省开支，提高利润。从土地勘测定界定义、流程及要求上可以看出，摄影技术应用于土地勘测定界具有可操作性，将无人机倾斜摄影用于此领域具有较高的研究价值。

3 倾斜摄影技术在土地勘测定界中的应用

土地资源是人类赖以生存的家园，中国作为世界上人口最多的国家，人均耕地很是贫瘠。因此，十分珍惜、合理利用土地和切实保护耕地已经成为我国的基本国策。各级人民政府应当采取措施，全面规划，严格管理，保护、开发土地资源，严禁非法占用土地的行为。针对线性工程涉及权属单位、权利人众多，用地范围又相对较窄的情况，本论文创造性的将无人机倾斜摄影技术应用于线性工程的土地勘测定界中，打破了已往的“征地数据获取→用地界桩埋设→现场指界→权属调查→外业测量→内业制图→提交成果”的传统模式。将“现场指界、权属调查”综合于内业处理，利用无人机倾斜摄影技术配套网络RTK、千寻定位系统等新兴技术，快速、精准的提取线性工程的大比例尺带状地形图，通过“内业+外业+内业”的模式，形成最终的建设用地报批数据。

3.1 大比例尺带状地形图制作

本次研究以铁路用地项目的勘测定界为例，测绘铁路沿线500m范围内带状地形图。

首先，资料收集。根据初步设计或者施工图纸收集铁路沿线控制点及点之记、已有地形图、土地利用现状库、土地利用总体规划库等已有资料。将征地红线和土地利用現状图套合，初步统计占地情况，制定飞行方案并申请空域；根据铁路线型、飞机性能、1：2000的勘界成果要求，明确航高、架次、拍摄间隔、航向及旁向重叠等参数。其次，数据采集。按照线路走向，在线路两旁埋设足够数量的像控点，像控点的埋设要符合要求；根据制定好的飞行方案，开展地形数据采集。再次，内业处理。通过空三加密、多视影像联合平差、多视影像密集匹配、数字表面模型生成、正摄影像纠正进行可视化处理，最终得到三维倾斜模型。最后，调绘补测及成图。征地红线两侧500m范围内有云雾遮挡、飞行质量不好等影像不清楚的进行补测。根据1：2000做图要求，完成图面整饰（图3）。

3.2 权属调查的内业处理

线状地形图成图后，套合征地红线，组织进行权属调查、土地利用类型调查。在图纸上可以清晰的看到每一块土地的利用类型，以及土地权利人判别权属界线的道路、田坎等。勘测定界时，现场踏勘后在地形图上标示权属界线（图4），涉及土地权利人在界线两边签字。条件成熟后，可以由熟悉本村土地情况人员，直接在图纸上进行权属界线划定工作，有疑问地方再至现场踏勘。另外，纸质化的图纸可以保存指界、地类认定、签字等原始档案。

根据图纸上划定的权属界线进行数据再入库，制作征地红线内权属界线数据层；根据《土地利用现状分类》（GBT 21010-2017）标准，制作土地利用类型数据层。在ArcGIS中，利用叠加分析功能整理处每一个地块信息，作为勘测定界技术报告基础资料。图4竖向实线是由实地指界再入库制作的权属界线，很好的与影像中道路边缘（即实际权属界线）重合，在精度、可行性及便利性等方面都得到了验证。

3.3 成果可靠性比对分析

将图纸上划定权属界线、土地利用类型界线，同时进行实地测量，经过数据对比分析，均在误差范围内（相关参数见表1、2），可以满足1：2000勘测定界需求。

为了检验此方法的平面精度，一共实地测量了20个平面检查点，各检查点平面精度见上表2所示。根据ΔX、ΔY和ΔS数据，依据中误差公式求解出检查点的点位中误差mΔS，

按TD/T 1001-2012《地籍调查规程》要求，界址点精度分为三级，其中一级±5cm、二级±7.5cm、三级±10cm（表3）。将各检验点点位误差代入上式计算，可知检验点点位中误差为6.8cm，符合相关规范要求。特别是大型线性工程，涉及较多的用地为农村土地，其界址点精度可参考三类执行。

4 结束语

本文基于无人机倾斜摄影系统获取影像数据和POS数据，利用Smart3D软件进行空三处理，生成真实三维模型，制作地形图。在地形图上划定权属界线、土地利用类型界线，土地权利人在权属界线两边签字后进行数据再入库的方法，将实地量测检查点坐标和基于三维模型生成地形图中检查点的平面坐标进行对比，证实了该方法可以满足 1：2000勘测定界的要求。这种利用倾斜摄影技术制作大比例尺地形图，叠加建设用地征地红线后，在纸质地图上分地、指界、勾绘地类图斑（辅以外业补测）进行数据再入库的方法，为加快土地批复、合法利用土地提供了一种新的方法。

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