华测i90 惯导RTK 在“农村宅基地确权”中的应用*——以大竹县庙坝镇为例

周修意 ，谭诗雨

（四川文理学院，四川 达州 635000）

0 引言

农村宅基地确权是指对农村集体土地所有权和集体土地使用权等土地权利的确权登记发证。农村房地一体的宅基地确权登记发证工作，是党的十九大提出的深化农村集体产权制度改革的一项重大惠民利民工程，能够切实维护农村集体和农民群众的财产权益，是依法调处土地权属纠纷，有效化解农村社会矛盾，切实维护农村社会和谐稳定的重要基础。2021 年5 月8 日，四川省达州市大竹县人民政府办公室为进一步规范当地农村宅基地的管理，推进“房地一体”确权登记发证工作，印发了《大竹县房地一体农村宅基地和集体建设用地确权登记有关问题的指导意见》（竹府办〔2021〕20 号）。近来，大竹各乡镇房地一体项目全面启动，但问题也集中暴露出来，例如农村地势坡度差异较大，部分地区缺乏完备的交通设施，居民点多以零散分布，集中率较低；房屋采用多种结构构建，较为复杂，个别区域难以进行精准测量，测量工作任务重；仪器续航时长问题影响整体工作安排。

为了最大效率节约人力、物力、财力，找寻推动“农村宅基地确权”工作顺利进行的方法。本文介绍了农村宅基地确权项目实施的工作流程及主要问题，对原有的不同测量方法进行分析比较。针对全野测量工作量大、效率低等问题，提出新型惯导RTK 测量与无人机倾斜摄影测量相结合的确权技术路线，并归纳总结出一套标准化作业流程。

1 农村宅基地确权工作流程

根据《关于进一步推进农村房地一体和集体建设用地确权登记工作的通知》（川国土资发〔2018〕44号）和《自然资源确权登记局关于进一步做好农村不动产确权登记工作的通知》（自然资登记函〔2019〕6号）的要求，“确权登记”发证调查工作的基本程序如下，具体流程如图1 所示。

图1 农村宅基地确权工作流程示意图

1）准备工作：收集相关资料，准备必要设备，编制工作底图，印制调查表格等。2）通告：由人民政府发布登记通告，并在登记区的居民区和村委会进行张贴。3）权籍调查：以宗地为单位开展权属调查、房屋调查。4）外业测绘：依据不动产测绘相关规范和规定开展测量，绘制宗地图、房屋平面图，计算房屋建筑面积。5）成果公示：外业测绘、权籍调查完成后，及时将成果进行公示，确保成果的真实性、正确性。6）数据库与管理系统建设：在权属调查、地籍测量、房屋调查的基础上，将农村宅基地和集体建设用地使用权以及房屋所有权确权登记发证工作所形成的图、表、卡、册和有关法律文书纳入数字管理。依据《地籍调查规程》（TD/T 1001—2012）、《房产测量规范第1 单元：房产测量规定》（GB/T 17986.1—2000）和《城镇地籍数据库标准》（TD/T 1015—2007），建立集图形、属性、电子档案以及权籍管理业务为一体的农村不动产权籍调查数据库。7）不动产登记：建立不动产信息管理系统，运用系统依次按照申请、审核、注册登记、核发证书的步骤开展土地登记工作。

2 传统测量方法分析

2.1 全站仪测量

传统的不动产测量通常采用全站仪测量法，全站仪是全站型电子速测仪的简称，简单来说是电子化、自动化的经纬仪，不单单可以测量距离，还可以测量坐标、高程等，简化了房地产测量的部分工作流程，提高了测量精度。全站仪工作时间只需数分钟，工作半径可以达数公里，测量精度高（平面图精密度可以达到2 cm~3 cm），定位点精密度遍布匀称，达到了地籍测图和线性度规定。开展精确测量后，简化了原来的数据加密、图根采点、观察和测算等全过程，大大加快了数据收集速率，缩短了数据处理时间，节约了产品。但全站仪在测量过程中受人为因素干扰较为明显，光线和通视问题是其两大限制条件。

使用全站仪进行测量必须要有可见光，并且光线强度要高，没有光线或者光线太弱，人眼很难对准观测目标。目标和全站仪之间的连线上不能有任何遮挡物，如果存在遮挡物，就会导致因观测条件差而无法测量出数据。全站仪不可能一次性完成测量，因此需要搬站，搬站之前要把下个设站点测量出来，这时易出现误差，因为每个点都不可能测量得绝对正确，会存在一定误差，这叫做误差传播理论。搬站的次数越多，误差累积就越大，如果不进行平差的话，最后的精度就会很差，这是全站仪无法避免的问题。

2.2 RTK测量

RTK 的工作原理是在同一时间和同一地点利用GPS，将位于基准站上的接收机和载体上的基准站通过信号联系起来，然后将各自接收到的数据进行对比，得到GPS 差分改正值。再将获取到的改正值通过无线电数据链电台及时传递给共视卫星的流动站，精化其GPS 观测值，最终得到数值更改后流动站较为准确的实时位置。

在较为平坦的地方进行RTK测量，RTK设站一次即可测完半径为5 km的测区，且该过程仅需一人便可完成，相较于传统的测量方式，大大减少了测量步骤，节约了测量时间。每个放样点只需要停留1 s~2 s就可以完成作业，其精度和效率是常规测量所无法比拟的[1]。RTK技术不要求两点间满足视线相通，因此相较于传统测量技术，RTK 技术作业受天气影响较少，在满足“电磁波通视和对空通视要求”的前提下，几乎可以实现全天候作业。GPS-RTK 相较于传统的RTK 测量有着显著优势，因为在多年的应用实践中，发现该技术容易受卫星状况等多种因素影响。RTK主机必须要接收到卫星信号，若接收不到卫星信号，RTK 就无法工作。在高大遮挡物较多的地方作业时，GPS 卫星信号接收比较困难，易被阻挡，会造成接收机失锁，出现初始化困难甚至无法完成的情况，从而导致原定的测量作业无法顺利完成，降低工作效率[2]。

2.3 倾斜摄影测量

倾斜摄影测量系统包括无人机飞行平台、飞行导航与控制系统、任务设备、数据传输系统、地面监控系统、综合保障系统六部分。倾斜摄影测量是相对于竖直摄影测量而言的，是近年来快速发展的遥感测绘高新技术。它能从多个角度获取影像，突破了以往正射影像只能从垂直角度拍摄的局限，通过在同一飞行平台上搭载多台传感器，从一个垂直、多个倾斜角度同时采集影像，并将采集到的数据传入电脑进行三维建模，生产测绘产品[3]。

倾斜摄影测量借助无人机进行数据采集，相较于手动采集的传统测量方式，大大节约了时间成本，利用相关软件，可进行全自动化三维建模。倾斜摄影测量弥补了正射投影因角度限制而导致的正射影像应用的不足，采集到的影像数据能更加真实地反映地物的实际情况，可将用户引入符合人眼视觉的更真实直观的世界。无人机运用能够最大限度地提升测绘工作效力、缩短外业时间，少量架次就能飞完集中的村落，并且测区范围越大，作业效率就越高，能更好地协调农村宅基地确权的内外业协同关系。目前，倾斜摄影技术已被广泛用于农村宅基地确权项目，该技术优点众多，如具有真实性、高效性且性价比高。但是也有诸多不足，例如倾斜摄影技术采用可见光进行测量，对天气要求较高，在树木遮挡较多、房屋不规则区域生成的三维模型存在拉花或漏洞现象，使得不能进行全测区的有效测量；生产的地籍图成果精度参差不齐，成果精度不均衡；影像数据的处理对计算机硬件要求较高，内业数据处理速度较慢；对于运动对象、反射区域、无纹理区域无法实施有效采集等。无人机在科技和社会需求的不断发展中，逐渐成为倾斜摄影测量实用的载体，但无人机的电池续航能力普遍较弱，为了不断适应其发展，增强自身便携性和灵活性，研制体积小、续航长的新型电池是促进倾斜摄影测量进一步推广的关键[4]。

3 惯导RTK

3.1 惯导的概念

惯性导航系统（INS，以下简称惯导）是一种不依赖于外部信息，不向外部辐射能量的自主式导航系统[5]。其原理是从一个初始位置开始，连续测得物体运动的航向角与加速度，推算出现在物体的所在位置，内部自成体系，可以从根本上解决磁场干扰的问题。惯导由陀螺仪和加速度计两部分组成，陀螺仪有稳定指向一个方向的性质，并且不与外界的运动相关联，将这样的设备装在方向发生转动的物体上时，就可以测量出物体转动的角度；加速度计能够测出物体运动的加速度值，配合时间记录，根据s=(1/2)at2即可计算出距离。三轴陀螺仪分别指向坐标轴中的x、y、z轴，在这三轴上再加上加速度计，就组成了惯性导航装置。通过三轴角度变化、三轴距离累计，就可以测量出物体在三维空间中的三轴位置移动，即三维空间位移，但是这样的装置只能测量出相对位移，即在时间记录中某两个时刻之间的位移，仍存在不足之处。

3.2 惯导的分类

从结构上分，惯导可分为两大类：平台式惯导系统和捷联式惯导系统。平台式惯性导航系统根据建立的坐标系不同，又分为空间稳定和本地水平两种工作方式。空间稳定平台式惯性导航系统的台体相对惯性空间稳定，用以建立惯性坐标系，地球自转、重力加速度等影响由计算机加以补偿，这种系统多用于运载火箭的主动段和一些航天器上。本地水平平台式惯性导航系统的特点是，台体上的两个加速度计输入轴所构成的基准平面能够始终跟踪飞行器所在点的水平面（利用加速度计与陀螺仪组成舒拉回路来保证），因此加速度计不受重力加速度的影响，这种系统多用于沿地球表面做等速运动的飞行器（如飞机、巡航导弹等）。在平台式惯性导航系统中，框架能隔离飞行器的角振动，仪表工作条件较好。平台能直接建立导航坐标系，计算量小，容易补偿和修正仪表的输出，但也存在结构复杂且尺寸大的缺点。

捷联式惯性导航系统根据所用陀螺仪的不同，分为速率型捷联式惯性导航系统和位置型捷联式惯性导航系统。前者用速率陀螺仪，输出瞬时平均角速度矢量信号；后者用自由陀螺仪，输出角位移信号。捷联式惯性导航系统省去了平台，所以结构简单、体积小、维护方便，但陀螺仪和加速度计直接装在飞行器上，工作条件不佳，会降低仪表的精度。这种系统的加速度计输出的是机体坐标系的加速度分量，需要经计算机转换成导航坐标系的加速度分量，计算量较大。总体来说，捷联惯导的精度较平台惯导低，但可靠性高、更易实现、成本低，是目前民用惯导的主流技术[6]。

3.3 华测i90惯导RTK的核心优势

1）只要点到就能测。在测点被遮挡、作用环境危险无法直接测量的地方，只要将中杆底部对准测点，即可完成测量，提升了环境适应性，保障了人身安全。

2）倾斜黑科技，无视磁干扰。惯导不受磁场影响，有高达200 Hz 的实时倾斜补偿，不用担心磁场、高压线、大型金属构筑物对精度的影响。

3）双重检核，剔除飞点。“轨道双交修正技术”可实现卫星惯导双长检核修正，修复飞点精度至5 cm，避免了飞点的困扰。

4）免对中，效率提升20%~30%。60°倾角内，可不用看气泡，甚至在肩上找点。测量用户可提升20%的作业效率，放样用户可提升30%的作业效率[7]。

4 应用实践

4.1 测区概况

庙坝镇，隶属于四川省达州市大竹县，地处大竹县西南部，东依妈妈镇，南邻欧家镇，西邻渠县，北靠清水镇，行政区域面积73.71 km2，属热带湿润季风气候，气候温和、雨量充沛。

4.2 工作任务

对庙坝镇范围内符合登记发证条件的农村宅基地、集体建设用地及房屋的空间位置、四至界限、面积、权籍等基本情况进行全面调查，开展权籍调查、宗地丈量和房屋测量，规范编码，收集登记所需材料，制定统一的电子成果模板，建设数据库并将其导入大竹县不动产登记系统等[8]。

4.3 技术路线

4.3.1 无人机倾斜摄影测量

提前收集测区资料，掌握当前的天气状况，明确航测范围，便于规划航线。设置相机参数、等距拍照、航高、起飞速度、航线速度、执行完动作返航、航向重叠度、旁向重叠度、航线角度、边距等航飞参数。飞机开机检查飞机状态、操控模式、传感器状态，测试相机拍照情况。在实际作业中，无人机的飞行安全也不容忽视，有很多潜在因素都有可能导致“炸机”事故[9]。

内业处理数据常用Context Capture 建模软件。首先新建工程，将外业数据导入软件之中，进行空三角测量、控制点加密、平差、三维建模等步骤后最终生成三维模型；然后将三维模型加载至SV365 智能三维测绘系统，按照要求进行地籍绘制。

4.3.2 惯导RTK 补测

倾斜摄影从空中作业，在房屋密集狭小区域时，模型拉花严重，精度较低，部分成果会超限，需要外业进行补测。同时，大部分需测区域的空间狭窄，在测量中需要保持中杆水准气泡严格居中，否则会造成测量结果存在误差或错误，要花费大量时间进行校准，才能增加测量结果的精准度。传统RTK 测量受卫星信号及设计限制，几何相位中心难以直接测量到房屋角点，这时华测i90 惯导RTK“点到就能测”的优势凸显，无需保持水平气泡居中即可精准定位，使其能在复杂环境下快速定位，提升工作效率及测绘精度[10]。

补测任务结束后，对地籍图进行整体修改，将多个区块的成果进行拼接，最终完成整个成果的整理和提交，具体的技术路线如图2所示。

图2 技术路线示意图

5 结语

相较于传统测量方法，新型惯导RTK 测量结合无人机倾斜摄影测量技术具有其他方式无法比拟的优越性，可以在一定程度上减少人力、物力等资源的投入，减轻外业人员的测量负担，使资源向内业倾斜，协调内外业之间的相互关系，加速推进农村宅基地确权项目的进行。在未来“多测合一”的大背景下，此种测量方式将应用于更广泛的项目之中，激发新的活力。