張福友，付偉鋒

(廣東省水利電力勘測設(shè)計研究院有限公司，廣州 510170)

1 概述

點之記是測繪行業(yè)等級控制點的一種信息記錄成果，記錄了控制點的點名、點號、規(guī)格、大小、標石類型、級別、概略位置、概略坐標、交通路線、建設(shè)日期、埋設(shè)單位、保管單位、占地類型等詳細信息[1-2]，是測繪工作中控制測量的一種常見、常用的表格圖件。其作為控制點的一種重要附屬資料，在測繪工作中發(fā)揮著重要的作用。

雖然記錄了控制點的很多詳細信息，但其自身也存在一些缺點，且隨著互聯(lián)網(wǎng)科技的發(fā)展，其重要性和必要性逐漸被削弱了。點之記的使用場景大多數(shù)是為了尋找控制點，根據(jù)其點位概略圖、交通路線、點位說明等信息進行查找，但這些信息往往都是很簡潔概略的，信息很有限，有時單憑這些信息是很難找到該控制點的。特別是在建設(shè)快速發(fā)展的地區(qū)，很多交通路網(wǎng)甚至是該點的周邊情況發(fā)生了翻天覆地的變化，盡管能找到概略位置，也很難找到具體的位置。隨著互聯(lián)網(wǎng)地圖服務(wù)的深入發(fā)展，現(xiàn)在尋找控制點基本不依靠點之記里的路線圖，而是采用電子地圖，直接輸入目的地，可以輕松導(dǎo)航到達。

有鑒于此，本文提出一種基于720云全景圖[3-5]制作的新型測繪點之記，利用互聯(lián)網(wǎng)的優(yōu)勢提升傳統(tǒng)點之記的易用性、便捷性、重要性和地位。

2 720云全景圖

該新型點之記是基于720云全景圖展示系統(tǒng)輔助完成點之記的部署。全景圖是一種運用數(shù)碼相機對現(xiàn)有場景進行多角度環(huán)視拍攝之后，再利用計算機進行后期縫合，并加載播放程序來完成的一種三維虛擬展示技術(shù)。是由多角度拍攝數(shù)張照片后，使用專業(yè)三維平臺[6]建立數(shù)字模型，然后使用全景工具軟件制作而成。可以使用IE瀏覽器在普通電腦上觀看，并用鼠標控制觀察的角度，可任意調(diào)整遠近，仿佛置身真實的環(huán)境之中，獲得全新的感受，也可利用智能手機掃描作品二維碼進行觀看，打開VR功能多角度移動手機查看。全景圖實際上只是一種對周圍景象以某種幾何關(guān)系進行映射生成的平面圖片，只有通過全景播放器的矯正處理才能成為三維全景(全景特指水平360°，上下360°全能觀看的，能看到“天、地”的全景)。720云是一款專門為全景圖展示而建立的系統(tǒng)，在該系統(tǒng)上面，可以對全景圖進行展示、美化、部署等操作，讓全景圖呈現(xiàn)出更豐富的信息。

3 方案設(shè)計

本方案采取每個控制點單獨制作一幅全景圖，整個控制網(wǎng)制作一幅總?cè)皥D。每幅全景圖上標注可見控制點的點位及本控制點的現(xiàn)場照片及點之記信息表，總?cè)皥D標注所有控制點的點位。所有點位均帶熱點連接功能，可以實現(xiàn)點擊后直接跳至該全景圖上。同時設(shè)置一個電子沙盤，標注控制網(wǎng)中所有控制點位置，以及通視點的連線。

3.1 外業(yè)采集

為了讓全景圖視野盡量開闊以看到更多的控制點，全景照片拍攝[7]宜采用無人機[8]在空中進行拍攝，可以采用如大疆多旋翼無人機搭載全景相機或者普通相機拍攝。飛前檢查待測區(qū)域，確保拍攝位置無任何障礙及信號干擾，且在目視范圍內(nèi)，啟動無人機飛行至控制點正上方或附近懸停，一般高度為50～120 m(視具體情況而定)。把云臺調(diào)到水平視角(0°)，開始拍照，拍攝1圈，保證相鄰照片最少25%重合度。云臺在0～30°之間可以每隔10°拍攝1圈，30°至垂直視角(90°)之間可每隔15°拍攝1圈，相鄰照片要有40%的畫面重合。拍攝時確保飛機懸停位置不變(如圖1所示)。

圖1 數(shù)據(jù)采集方法示意

3.2 內(nèi)業(yè)處理

全景圖制作采用PTGui軟件處理[9-10]，該軟件是荷蘭New House公司為德國的全景拼接工具Panorama Tools制作的一個用戶界面軟件(如圖2所示)。其主要工作流程為：導(dǎo)入一組原始底片、運行自動對齊控制點、生成并保存全景圖片文件。軟件能自動讀取底片的鏡頭參數(shù)，識別圖片重疊區(qū)域的像素特征，然后以“控制點”(control point)的形式進行自動縫合，并進行優(yōu)化融合。在軟件的全景圖片編輯器上有更豐富的功能，支持多種視圖的映射方式，用戶也可以手工添加或刪除控制點，從而提高拼接的精度。軟件支持多種格式的圖像文件輸入，輸出可以選擇為高動態(tài)范圍的圖像，拼接后的圖像明暗度均勻，基本沒有明顯的拼接痕跡。

圖2 全景圖拼接示意

假如不是采用全景相機拍攝，天空部分是無法進行拼接的，需要借助圖片處理工具(如photoshop)和天空素材，將其進行替換[11]。注意在選取時需要根據(jù)原圖的天空色調(diào)、亮度、天氣情況選取相近的天空素材(如圖3所示)，最后導(dǎo)出全景圖的長高比例為2∶1。如果采用大疆御2無人機，其自帶全景拍攝模式及全景圖處理功能，可以一鍵完成數(shù)據(jù)采集和全景圖制作，但其制作的全景圖質(zhì)量難以保證，會有拼接錯誤現(xiàn)象。

圖3 天空部分修補示意

3.3 系統(tǒng)部署

在使用720云進行發(fā)布全景圖前，需要注冊一個賬號，該系統(tǒng)支持一定數(shù)量全景圖的免費發(fā)布，如想獲得更多、更全面的功能需要付費。發(fā)布全景圖可以直接從本地文件導(dǎo)入已經(jīng)制作好的全景圖，導(dǎo)入完成后可點擊預(yù)覽查看生成的全景圖，若無問題可以保存作品到根目錄或者自定義的文件中，自定義作品標題和類別，最后點擊發(fā)布作品。

發(fā)布完成后，可對作品進行編輯，常用的基礎(chǔ)設(shè)置有修改作品名稱、備注簡介、全局設(shè)置、全局開關(guān)等功能。每幅全景圖可以設(shè)置好開場視角，同時還可在全景圖上標注熱點，便于瀏覽時快速切換至其他全景圖?？稍O(shè)置電子沙盤(即全景圖視圖目錄)，方便快速查找目標全景圖，同時可在電子沙盤上展示各全景圖之間的相對位置關(guān)系。還可以嵌入圖片、文字、標尺、視頻等信息以及進行足跡標記或其他注記等。

該系統(tǒng)部署要結(jié)合控制網(wǎng)的相關(guān)特點和信息進行，在部署時需要注意以下幾點：電子沙盤可采用控制點通視網(wǎng)圖代替，且背景圖可采用已有高清正射影像或衛(wèi)星影像，讓使用者可以清晰判斷出其具體位置，及每個點之間的通視情況；每個全景圖中盡量標出其他可見的控制點位置并設(shè)置熱點，便于快速切換至該控制點對應(yīng)的全景圖；在每個全景圖合適的位置嵌入現(xiàn)場地面拍攝的標石照片、規(guī)格照片已經(jīng)傳統(tǒng)點之記掃描件等，便于使用者掌握該點的具體信息；在場景目錄中以區(qū)域為第1級目錄，以控制點為第2級目錄，便于查找瀏覽。

4 應(yīng)用

4.1 項目概述

安徽桐城抽水蓄能電站位于安徽省桐城市境內(nèi)，地處省會合肥經(jīng)濟圈中心城市和皖江城市帶附近，距合肥的直線距離約為80 km(公路里程為138 km)，距安慶的直線距離約40 km(公路里程為105 km)，距500 kV文都變電站約40 km，電站接入系統(tǒng)和受、送電條件良好，地理位置十分優(yōu)越。電站在承擔安徽電網(wǎng)調(diào)峰任務(wù)的同時，也作為合肥省會經(jīng)濟圈負荷中心的調(diào)峰兼保安電源。

2020年，該項目進入全面施工階段。建立了一個二等平面施工控制網(wǎng)[12]，標石采用強制對中觀測墩埋設(shè)，整個施工區(qū)域均勻布設(shè)了25個控制點。由于該項目體量大，施工工作分成了多個標段，每個標段施工單位都不相同，甚至一個標段有多個施工隊共同完成，在控制點的交付使用方面存在重復(fù)移交等現(xiàn)象，為施工開展帶來很多不便。因此，該控制網(wǎng)采用本文提出的方案制作了一個新型測繪點之記，可以很大程度方便施工人員使用控制點。

4.2 全景圖準備

該新型測繪點之記采用大疆精靈4無人機進行拍攝，在每個控制點上方20～50 m處拍攝1個全景圖，同時庫區(qū)和進場公路區(qū)域中心上方100 m左右各拍攝1個總?cè)皥D，一共拍攝了27個全景圖。將所有全景圖上傳到720云系統(tǒng)上提前建好的項目里，每個全景圖設(shè)置好名稱、初始視角、通視點的熱點、嵌入現(xiàn)場照和點之記掃描圖、足跡標注等信息(如圖4所示)。

圖4 控制點全景圖配置示意

4.3 電子沙盤制作

將所有控制點的具體位置展到91衛(wèi)圖助手[13]上，然后將控制網(wǎng)內(nèi)所有基線邊連起來，最后導(dǎo)出一張圖片備用；在720云系統(tǒng)上將該圖片導(dǎo)入作為電子沙盤的底圖，將25個控制點的全景圖的鏈接標注到對應(yīng)位置上，并根據(jù)該點的全景圖調(diào)整好視角方向(如圖5所示)。

圖5 電子沙盤配置示意

4.4 視圖目錄制作

將目錄設(shè)置為兩級，第一級有“庫區(qū)”和“進場公路”兩個，第二級分別是在第一級里面的所有全景圖，如“庫區(qū)”里有TC1-TC20及庫區(qū)總圖共21個，“進場公路”里有TC21-TC25及進場公路總圖共6個，如圖6中紅色框所示。

圖6 視圖目錄配置示意

4.5 系統(tǒng)綜述

系統(tǒng)建立好后，可以通過分享鏈接或者二維碼至手機或者平板終端，只要有網(wǎng)絡(luò)均可打開瀏覽該控制網(wǎng)點之記情況。剛打開系統(tǒng)時，呈現(xiàn)出來的界面為庫區(qū)總圖，界面右上方為電子沙盤，沙盤里面有25個熱點鏈接對應(yīng)著相關(guān)控制點的全景圖，且每個熱點有方向指示，對應(yīng)著每個全景圖的真實方向。界面下方為視圖目錄，點擊后可以跳至相應(yīng)控制點的全景圖。界面全景圖中具體的位置有庫區(qū)所有全景圖的熱點，每個該熱點的位置為真實位置，點擊后也可以跳至相應(yīng)控制點的全景圖。同時還有一個一級目錄的鏈接熱點，點擊后可在“庫區(qū)”和“進場公路”兩個全景總圖間切換(見圖7)。

圖7 主頁界面示意

每個控制點的全景圖上也有相關(guān)可視的其他控制點全景圖的熱點，點擊后也可跳至相應(yīng)控制點全景，同時在其正下方還有現(xiàn)場近景照和點之記掃描照片的鏈接按鈕，點擊后可以彈出現(xiàn)場近景照和該點的點之記掃描照片(如圖8、圖9所示)。

圖8 現(xiàn)場近景照示意

圖9 點之記掃描示意

該系統(tǒng)的使用只需一臺有網(wǎng)絡(luò)的手機或者平板即可，在野外找點時非常方便。系統(tǒng)除了保留每個控制點的點之記所有信息外，還可以通過點位標注信息導(dǎo)航到目的地?？梢酝ㄟ^電子沙盤清楚了解控制點之間的相對位置關(guān)系、通視情況，便于有目的地找點。通過空中拍攝的全景圖可以直觀了解控制點的周圍地形地貌地物特征和交通情況，輔助找點。點位的近景照片和點之記掃描照，從細節(jié)方面幫助測繪人員找點?？傊?，有該系統(tǒng)的輔助，控制點的尋找和利用將如虎添翼。

5 結(jié)語

本文提出的基于720云全景圖的新型測繪點之記，是傳統(tǒng)點之記的一種升級版，借助全景圖、通信網(wǎng)絡(luò)、全景瀏覽系統(tǒng)等手段豐富點之記的內(nèi)涵和信息量，它能便捷、高效、直觀地輔助測繪人員尋找和使用控制點，為點之記效能的發(fā)揮增添了新的元素。

隨著科技的發(fā)展和網(wǎng)絡(luò)通訊的進步，很多傳統(tǒng)測繪工作都可以借助新的技術(shù)和設(shè)備來完成。全景圖本來不是為測繪而誕生的，但其卻在點之記制作方面發(fā)揮了重要的作用。由此可見，測繪行業(yè)可以借助其他行業(yè)的先進技術(shù)和設(shè)備提升自身的技術(shù)含量，為測繪技術(shù)革新增添動力。本文僅此提出一種新的思路，希望為廣大測繪同仁帶來一些啟迪。