趙興友，龔良雄，曹星星

(南昌市測繪勘察研究院，江西 南昌 330013)

1 引 言

“多測合一”是指將建設(shè)工程各階段涉及測繪服務(wù)的項目(例如規(guī)劃核實、消防核實、人防核實、綠地核實以及用地復(fù)核等)整合成為一個聯(lián)合測繪項目，委托一家具備相應(yīng)測繪資質(zhì)的測繪服務(wù)機(jī)構(gòu)采用統(tǒng)一的測繪標(biāo)準(zhǔn)實施全過程測繪服務(wù)，以達(dá)到避免重復(fù)測繪、減輕企業(yè)負(fù)擔(dān)、優(yōu)化營商環(huán)境的目的，實現(xiàn)“一次委托、統(tǒng)一測繪、成果共享”[1，2]。

目前南昌市測繪勘察研究院“多測合一”中的綠化核實測量外業(yè)采用傳統(tǒng)外業(yè)作業(yè)方式、內(nèi)業(yè)采用人工編輯、計算及整飾方式，其作業(yè)方法存在以下幾方面的不足：①純?nèi)斯ぷ鳂I(yè)成本較高；②傳統(tǒng)作業(yè)方式不靈活、效率低；③綠地核實測量任務(wù)較多，工期要求普遍較短，傳統(tǒng)作業(yè)方式難以滿足繁多任務(wù)的工期要求；④人工編輯計算存在一定錯誤率；⑤內(nèi)業(yè)工作量大、工序復(fù)雜。

隨著無人機(jī)傾斜攝影技術(shù)的快速發(fā)展，憑借其效率高、成本低、靈活、精度高等優(yōu)點，該技術(shù)在數(shù)字城市、智慧城市、不動產(chǎn)測繪、城市規(guī)劃、國土資源管理、拆遷、建設(shè)等需要大比例尺地形圖的項目中具有廣闊的應(yīng)用前景[3]。

基于清華山維EPS平臺的腳本開發(fā)技術(shù)，可將工序復(fù)雜的內(nèi)業(yè)處理工作集成于模塊當(dāng)中，用戶只需調(diào)用其中的功能，便可完成復(fù)雜的內(nèi)業(yè)處理工作，并大幅提升內(nèi)業(yè)處理的效率。

為此，本文探討了將無人機(jī)傾斜攝影技術(shù)及EPS腳本開發(fā)技術(shù)運用于綠地核實測量的內(nèi)外業(yè)中，并闡述了具體的技術(shù)流程，并對綠地測量成果精度進(jìn)行了評定，結(jié)果表明：成果精度及圖表符合規(guī)范要求，并有效地提高了內(nèi)外業(yè)生產(chǎn)效率。

2 軟硬件平臺簡介

軟件平臺分為三維建模及立體測圖平臺。三維模型生產(chǎn)采用Smart3D軟件進(jìn)行，該軟件是目前主流的三維建模軟件，能夠多節(jié)點并行運算以提高建模運算效率，建模效果出色[4]。立體測圖平臺采用清華山維EPS，該平臺綜合了CAD技術(shù)與GIS技術(shù)，以數(shù)據(jù)庫為核心，將圖形和屬性關(guān)聯(lián)為一體，從源頭支持測繪成果的信息化轉(zhuǎn)變[5]。該平臺提供VBS腳本開發(fā)模式和SDL二次開發(fā)模式，本文借助于其VBS腳本開發(fā)模式，將“多測合一”中的綠地核實測量內(nèi)業(yè)編輯、計算及整飾集合于一個模塊中，供用戶使用。

硬件平臺采用大疆精靈4 Pro單鏡頭消費級無人機(jī)，與專業(yè)級無人機(jī)相比，該無人機(jī)體積較小、攜帶方便，價格低廉，可單人作業(yè)，對于工程建設(shè)項目用地范圍不大、任務(wù)量繁雜的情況，適用性極強(qiáng)。該無人機(jī)主要技術(shù)參數(shù)如表1所示，無人機(jī)外形如圖1所示。

圖1 大疆精靈4 Pro

大疆Phantom4 Pro主要技術(shù)參數(shù) 表1

3 內(nèi)外業(yè)技術(shù)流程

采取的外業(yè)流程主要包括：①現(xiàn)場踏勘；②飛行參數(shù)設(shè)置；③像控點布設(shè)；④影像采集；⑤像控點測量；⑥屋頂綠化覆土厚度及地下構(gòu)筑物頂板高采集；⑦因地物受遮擋無法立體采集時進(jìn)行的外業(yè)補(bǔ)測。內(nèi)業(yè)流程分為無人機(jī)數(shù)據(jù)處理流程及綠地測量內(nèi)業(yè)流程：

無人機(jī)數(shù)據(jù)處理流程主要包括：①影像整理；②像控點導(dǎo)入；③空三計算；④三維重建；⑤立體測圖?？紤]到在三維環(huán)境中只能獲取地上建筑物外輪廓，而無法獲取地下構(gòu)筑物的外輪廓，因此地上建筑物不在三維環(huán)境中采集，與地下構(gòu)筑物一并調(diào)用“多測合一”中規(guī)劃核實測量數(shù)據(jù)或者房屋驗線數(shù)據(jù)。

綠地測量內(nèi)業(yè)流程主要包括：

(1)綠地地塊面預(yù)分層；

在不考慮地下構(gòu)筑物屋頂綠地與地面綠地分層的情況下，手動地將綠地地塊面進(jìn)行預(yù)分層，分為A11、A31、A32、A33、A41、A42……等14類；

(2)地下構(gòu)筑物與預(yù)分層數(shù)據(jù)疊置分析；

利用EPS平臺的SSProcess.SplitPolygon函數(shù)，將預(yù)分層數(shù)據(jù)A11層與地下構(gòu)筑物范圍線進(jìn)行疊置分析，程序自動區(qū)分地面綠地(A11)與地下構(gòu)筑物屋頂綠地(A2*)；

(3)依據(jù)高程點及地下室頂板高程，綠地地塊面分層；

對于地下構(gòu)筑物屋頂綠地(A2*)，利用SSProcess.SearchOuterObjIDs函數(shù)查找地塊面內(nèi)部高程注記點，人機(jī)交互輸入地下構(gòu)筑物上頂板面高程值，程序自動計算各地塊覆土厚度進(jìn)行分層；

(4)Edb數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化后，自動輸出綠地實測圖(*.dwg)；

(5)宅旁綠地退距處理；

利用SSProcess.LineParallelDist函數(shù)對房屋面進(jìn)行緩沖區(qū)分析，然后利用SSProcess.SelectionObjClip函數(shù)程序自動對宅旁 1 m范圍內(nèi)綠地進(jìn)行裁切；

(6)輸出綠地計算圖表；

(7)綠地計算圖與實測圖空間拓?fù)浞治?，輸出綠地實測表。

主要利用SSProcess.SearchOuterObjIDs與SSProcess.SearchInnerObjIDs函數(shù)，通過分析綠地計算圖與實測圖中綠地地塊面的空間拓?fù)潢P(guān)系，找出實測圖中綠地地塊所對應(yīng)的計算圖中的綠地地塊，程序自動輸出綠地實測面積成果表。

實測表與計算表樣式詳見表2及表3，筆者已將②～⑦集成于一個功能模塊當(dāng)中，用戶可調(diào)用其中的功能進(jìn)行內(nèi)業(yè)生產(chǎn)，如圖2所示：

最后為分析本文所獲取的綠地核實測量成果精度，在測區(qū)內(nèi)結(jié)合傳統(tǒng)測繪手段均勻采集綠地特征點及高程點，將其與三維模型獲取的綠地數(shù)據(jù)進(jìn)行精度比對分析。

采取的內(nèi)外業(yè)技術(shù)流程如圖3所示。

圖3 綠地核實測量內(nèi)外業(yè)技術(shù)流程圖

綠地面積實測成果表 表2

綠地面積計算成果表 表3

4 工程實例

筆者以南昌市九龍湖區(qū)東城花園安置房綠地面積測量為例，該項目用地面積約為102畝，對該項目用地范圍內(nèi)的地物采集了影像，基于三維模型生產(chǎn)了竣工總平面圖，利用自主開發(fā)的集成模塊對綠地核實測量成果進(jìn)行了內(nèi)業(yè)處理，并利用全野外實測數(shù)據(jù)對無人機(jī)生產(chǎn)的竣工總平面圖進(jìn)行了精度分析。

4.1 外業(yè)數(shù)據(jù)采集

本項目地上(地下)建(構(gòu))筑物一并調(diào)用了建筑物驗線數(shù)據(jù)，為最大限度提高外業(yè)作業(yè)效率，根據(jù)三維模型精度對原始影像數(shù)據(jù)的要求，本次飛行利用大疆精靈4 Pro單鏡頭無人機(jī)結(jié)合Pilot航線規(guī)劃軟件直接獲取無人機(jī)正下方視角影像，相對行高為 130 m，航向重疊度為82%，旁向重疊度為80%，同時在測區(qū)均勻布設(shè)5個像控點(均布設(shè)在交通指示線當(dāng)中)，為了分析三維模型的精度，在測區(qū)內(nèi)結(jié)合傳統(tǒng)測繪手段均勻采集了30個綠地平面特征點及20個高程點。飛行航線以及現(xiàn)場布設(shè)的像控點如圖4、圖5所示：

圖4 航線規(guī)劃圖

圖5 像控點布設(shè)圖

4.2 三維模型制作及立體測圖

本次空中三角測量及三維建模采用Smart3D實景三維建模軟件，立體測圖采用EPS三維測圖軟件，正射影像、三維模型及竣工總平圖分別如圖6～圖8所示：

圖6 正射影像圖

圖7 實景三維模型

圖8 竣工總平圖

4.3 綠地核實測量內(nèi)業(yè)處理

利用綠地核實測量內(nèi)業(yè)處理集成模塊，除用戶手動將綠地地塊面預(yù)分層外，其他內(nèi)業(yè)處理過程均已達(dá)到自動化處理，處理后的綠地率計算圖及實測圖如圖9、圖10所示，處理后的實測表、計算表與表3、表4一致。

圖9 綠地面積實測圖

圖10 綠地面積計算圖

5 精度分析

綠地核實測量特征點平面及高程精度規(guī)范要求如表4所示。

特征點平面及高程精度要求 表4

為了分析三維模型的精度，將外業(yè)采集的30個綠地平面特征點及20個高程點與三維模型獲取的綠地平面特征點與高程點進(jìn)行精度比對分析，得到綠地平面特征點精度分析表5及綠地高程點精度分析表6。

綠地平面特征點精度分析表 表5

綠地高程點精度分析表 表6

6 結(jié) 語

本文將無人機(jī)傾斜攝影技術(shù)與EPS平臺的VBS腳本開發(fā)技術(shù)運用于“多測合一”的綠地核實測量項目當(dāng)中，并驗證了所采用的技術(shù)路線的可行性及成果精度的可靠性。以單個綠地核實測量項目用地面積100畝為例，內(nèi)外業(yè)作業(yè)時間如表7所示：

內(nèi)外業(yè)作業(yè)效率比對表 表7

采用傾斜攝影技術(shù)和VBS腳本開發(fā)技術(shù)的手段有效地提高了綠地核實測量的內(nèi)外業(yè)效率，也為其他正在開展的綠地核實測量項目提供了一定程度的參考。但本文還有以下幾方面的不足，也是將來需要研究的方向：

(1)由于地上建筑物、地下構(gòu)筑物直接從“多測合一”中規(guī)劃核實測量數(shù)據(jù)或建筑物驗線數(shù)據(jù)中調(diào)取，因此，本文采用的大疆精靈4 Pro利用Smart3D軟件所生產(chǎn)的三維模型精度能否滿足地上建筑物的采集還有待驗證。

(2)在內(nèi)業(yè)處理當(dāng)中，僅“預(yù)分層”為人工處理，能否利用VBS腳本開發(fā)技術(shù)實現(xiàn)計算機(jī)智能分層還有待研究。