傅詠冬

(廣州市城市規(guī)劃勘測設(shè)計研究院，廣東 廣州 510060)

基礎(chǔ)測繪在國民經(jīng)濟和社會發(fā)展中，起著基礎(chǔ)性、先行性、公益性的作用，為滿足廣州市城市規(guī)劃、建設(shè)和管理的要求，廣州市國土資源與規(guī)劃委員會委托廣州市城市規(guī)劃勘測設(shè)計研究院(簡稱我院)，在城市基礎(chǔ)地形圖的“及時維護、周期更新、逐步擴大”的機制基礎(chǔ)上，常年對廣州市部分區(qū)域大比例尺地形圖開展測量與更新工作。在城市1∶500數(shù)字化地形圖測繪中，主要方式仍是全野外數(shù)字測圖，而且已形成非常成熟的生產(chǎn)流程。近年來，隨著科技的進步和對測繪需求的急劇增長，全野外數(shù)字測圖陸續(xù)引入了一些新方案、新手段，使測繪模式趨于多樣化、立體化，極大地提高了外業(yè)工作效率，降低勞動強度。

1 無人機成果的應(yīng)用

隨著無人機技術(shù)的快速發(fā)展，無人機在測繪領(lǐng)域展現(xiàn)出了良好的應(yīng)用前景。利用eBee無人機和中測新圖雨燕ZC-3無人機，搭載框幅式小像幅數(shù)碼相機，我院開展“無人機測制1∶500大比例尺地形圖生產(chǎn)體系建立研究”課題，依托無人機為主要的信息接收平臺，通過對無人機機載遙感信息的采集和處理，取得1∶500正射影像圖和數(shù)字線劃圖成果。

1.1 利用無人機航測生產(chǎn)1∶500 DLG產(chǎn)品

1.1.1 精度統(tǒng)計分析

將已有的全野外采集地形圖成果與無人機生產(chǎn)的地形圖成果進行疊加，采用同精度檢測。平面精度檢測方面，選擇122個點進行(X，Y)坐標值統(tǒng)計；高程精度檢測方面，選擇30個高程注記點進行高程值(H)統(tǒng)計，檢測精度情況如表1所示。

表1 檢測精度統(tǒng)計表 cm

統(tǒng)計顯示，利用無人機航測生產(chǎn)的1∶500 DLG產(chǎn)品，成果精度滿足我院1∶500地形圖精度指標。

1.1.2 生產(chǎn)效率分析

與傳統(tǒng)全野外測量方法相比，無人機航測生產(chǎn)雖然減少了外業(yè)工作量，卻加大了內(nèi)業(yè)工作量。除平地、丘陵之類的簡單地形之外，其它復(fù)雜的被測地形，采用無人機航測生產(chǎn)1∶500數(shù)字線劃圖的方法，在作業(yè)效率上并無明顯優(yōu)勢。

1.2 利用無人機航測輔助進行全野外測圖

在“無人機測制大比例尺地形圖生產(chǎn)體系建立研究”課題中，我院分別用eBee無人機和ZC-3無人機航攝，制作了1∶500正射影像圖成果共240幅，應(yīng)用于全野外測圖生產(chǎn)中，取得了很好的效果。

正射影像圖輔助進行全野外測圖生產(chǎn)，可以應(yīng)用于以下幾個階段，如圖1所示。

圖1 正射影像圖輔助測繪生產(chǎn)

利用無人機航測制作的1∶500正射影像圖(如圖2所示)，由于具有分辨率高、現(xiàn)勢性強、制作成本低的優(yōu)勢，無論在全野外數(shù)字測圖生產(chǎn)的初期、中期還是后期，都能發(fā)揮出獨特的作用，可提高作業(yè)效率和準確性。

圖2 無人機測制的1∶500正射影像圖

2 地面三維激光掃描儀的應(yīng)用

地面三維激光掃描儀主要用于在全野外1∶500地形圖測圖成果質(zhì)量檢測。我院的常規(guī)做法是采用人工方式進行外業(yè)巡查和設(shè)站檢查，需要投入較多的檢查人員，檢測效率較低，大規(guī)模數(shù)據(jù)生產(chǎn)過程中，容易形成疲于應(yīng)付的局面。通過地面激光掃描技術(shù)，快速獲取三維點云數(shù)據(jù)，將這些點云數(shù)據(jù)加以處理，探索出一套基于地面激光掃描技術(shù)的測繪成果質(zhì)量檢查的新體系，是我院的一個大膽嘗試，并初見成效。

依托點云數(shù)據(jù)，我院開發(fā)了“激光掃描成果質(zhì)量檢查程序”，用來提高數(shù)據(jù)處理的效率。通過基于深度圖識別的建筑物角點提取算法和基于近鄰域分析的高程點擬合算法，實現(xiàn)地形圖建筑物角點檢測坐標和高程點檢測高程的快速提取。

測量成果精度檢測包括地理精度檢測和數(shù)學精度檢測，數(shù)學精度檢測又包括平面相對精度檢測、平面點位精度檢測和高程精度檢測。

2.1 地理精度檢測

由于三維點云具備“所見即所得”的特點，可以采用調(diào)整點云的顏色或疊加多個點云數(shù)據(jù)對比等手段，對地形圖的地理精度進行檢查，內(nèi)容包括:地理要素的錯漏(如圖3、圖4所示)、地理要素類別的錯誤、樓房樓層的錯誤等。

2.2 相對精度檢測

在三維點云中，通過量測地物點的間距、地物的邊長等，進行平面位置相對精度檢測(如圖5所示)?？刹扇↑c到面、點到點的測量方式，也可采用剖切點云比較擬合線的方式。

2.3 平面點位精度檢測

深度圖高度和角度一般設(shè)置為100 m和180°，深度圖的設(shè)置參數(shù)與房屋角點自動提取的精度有關(guān)(如圖6所示)。

圖3 點云數(shù)據(jù)

圖4 通過點云發(fā)現(xiàn)的漏繪飄檐現(xiàn)象

圖5 平面相對位置檢測

圖6 房屋角點的提取

2.4 高程精度檢測

利用基于近鄰域分析的高程點擬合算法，實現(xiàn)高程點高程的快速提取(如圖7所示)。取點范圍閾值一般設(shè)置為地形圖對應(yīng)的平面精度，這里取0.05 m。

2.5 地面三維激光掃描技術(shù)檢查測繪成果質(zhì)量的評價

利用點云數(shù)據(jù)檢測地形圖的測量成果精度，使得外業(yè)檢測的效率顯著提高，勞動強度極大降低；與已有地形圖相比較，檢測地物點點位中誤差為±6.4 cm、地物點間距中誤差為±5.5 cm、高程注記點中誤差為±8.6 cm，檢測精度滿足規(guī)范要求；在掃描作業(yè)時，同步采用RTK測量大量站心點坐標用于自我檢查，保證了較強的可靠性。

3 結(jié)束語

隨著測繪新技術(shù)的發(fā)展，將會有更多的新方法應(yīng)用于城市1∶500數(shù)字化地形圖測繪。目前針對城市基礎(chǔ)地形圖，我院已搭建出地空協(xié)同的立體測繪新模式，相信在不久的將來，架構(gòu)將會更豐滿、更高效。

圖7 高程點高程的提取

[1] 陳天博,胡卓瑋,魏錸，等．無人機遙感數(shù)據(jù)處理與滑坡信息提取[J].地球信息科學學報,2017,19(5):692-701.

[2] 王楠.城市更新改造中的測繪技術(shù)應(yīng)用[J].工程勘察, 2017(7):46-48．

[3] 宋輝.測繪無人機在大比例尺成圖中的實踐[J].測繪技術(shù)裝備,2015(2):77-79．

[4] 胡耀鋒,張志媛,林鴻.利用機載LiDAR測繪大比例尺數(shù)字地形圖的可行性研究[J].測繪通報,2015(5):87-90．

[5] 林鴻,歐海平,王峰.地面激光掃描技術(shù)在建筑變形測量中的應(yīng)用探討[J].測繪通報,2016(6):73-76．

[6] 喻雄.機載激光雷達在山區(qū)高速公路勘測中的應(yīng)用[J].測繪通報，2011(2):31-34．

[7] 肖煒枝.城市大比例尺地形圖數(shù)據(jù)更新方法及其應(yīng)用[J].測繪通報,2016(9):127-129．

[8] 高志國,宋楊,曾凡洋.微型無人機航攝系統(tǒng)快速測繪小區(qū)域大比例尺地形圖試驗分析[J].工程勘察,2015(12):71-75.

[9] 林卉,王李娟,康志忠，等.三維激光掃描建筑物立面數(shù)據(jù)的自動提取[J].測繪通報,2016(10):25-30．

[10] 吳海新.測繪無人機在地質(zhì)災(zāi)害調(diào)查中的應(yīng)用[J].世界有色金屬,2017(1):93-94．

[11] 車爾卓,詹慶明,金志誠，等.基于激光點云的建筑平立剖面圖半自動繪制[J].激光與紅外,2015,45(1):12-16.

[12] 劉洋,蘭澤英.基于同源數(shù)據(jù)的序列比例尺地圖綜合縮編平臺建設(shè)[J].測繪工程,2015,24(12):36-42.

[13] 鄭鳳嬌,王祥.武漢市系列比例尺基本地形圖的數(shù)據(jù)整合與縮編更新[J].城市勘測,2012(4):20-23．

[14] 趙小陽,孫穎.大數(shù)據(jù)背景下的城市大比例尺地形圖更新及應(yīng)用探討[J].測繪通報,2016(2):116-119.

[15] 夏春林,王佳奇.3DGIS中建筑物三維建模技術(shù)綜述[J]. 測繪科學，2011(1):70-72.