锜彩霞

（福建省測繪產(chǎn)品質(zhì)量檢測中心 福建 福州 350001）

1 引言

大比例尺地形圖作為空間地理信息的載體，其準確性尤為重要。傳統(tǒng)地形圖質(zhì)量檢驗，采用先外業(yè)后內(nèi)業(yè)的檢驗方式，檢驗重點在外業(yè)。外業(yè)檢驗主要是數(shù)學精度和地理精度的檢查，內(nèi)業(yè)檢驗主要是對相關文檔資料、圖面整飾質(zhì)量等的檢查。傳統(tǒng)質(zhì)檢模式檢驗效率較低，在困難區(qū)域難以保證檢驗結果的正確性[1]。

隨著無人機、傾斜攝測量軟硬件技術的飛速發(fā)展，為地形圖質(zhì)量檢驗方法帶來新的契機。劉玉潔等以無人機航攝方式獲取大比例尺地形圖數(shù)據(jù)[2]，并檢驗成果是否符合精度，驗證了該方法的可行性。何亞銳等通過無人機方式針對復雜山區(qū)1∶500 地形圖進行測繪[3]，驗證能夠滿足精度要求。本文利用無人機傾斜攝影測量方法構建三維模型，并基于模型進行地形圖質(zhì)量檢驗，將檢驗結果與傳統(tǒng)方法進行對比，探索新型方法的特點與可行性，并驗證其可靠性，為提高地形圖質(zhì)量檢驗工作效率和質(zhì)量創(chuàng)建一種新型的方法。

2 地形圖質(zhì)量檢驗流程內(nèi)容及傳統(tǒng)檢驗方式說明

3 無人機傾斜攝影地形圖質(zhì)量檢驗方法研究

依據(jù)GB/T 24356?2009《測繪成果質(zhì)量檢查與驗收》規(guī)范要求[4]，地形圖質(zhì)量檢查指標分為質(zhì)量元素與質(zhì)量子元素，單位成果評分模型為缺陷扣分法。質(zhì)量子元素評分計算方法如下：

式中：S為質(zhì)量子元素得分；a1、a2、a3為樣本對應的B、C、D類錯漏數(shù)量；t為扣分值調(diào)整系數(shù)。

質(zhì)量元素評分計算方法如下：

式中：S1為質(zhì)量元素得分；S2i為質(zhì)量子元素得分；Pi為質(zhì)量子元素的權重；n為質(zhì)量子元素的個數(shù)。

依據(jù)GB/T 24356?2009《測繪成果質(zhì)量檢查與驗收》規(guī)范要求，質(zhì)量元素內(nèi)容見表1。傳統(tǒng)數(shù)學精度與地理精度的檢驗方式主要是野外核查，數(shù)學精度檢驗是通過RTK 或全站儀獲取與樣本特征點對應的同名點位置信息，通過統(tǒng)計得出樣本得分，地理精度通過“走到，看到，查到”方式進行檢驗。另三個質(zhì)量元素檢驗方式是采用人工檢查與軟件檢查相結合的檢查方式。檢驗流程、檢驗內(nèi)容和權重如圖1、表1。

表1 地形圖質(zhì)量檢驗內(nèi)容和權重

圖1 地形圖質(zhì)量檢驗流程

3.1 研究區(qū)概況

本次研究區(qū)選取福建省平潭綜合試驗區(qū)金井鎮(zhèn)，試驗區(qū)內(nèi)崗巒起伏，山中多巨巖，最高的老虎山海拔97.8 米。試驗區(qū)內(nèi)存在道路不易通達區(qū)域，傳統(tǒng)方法無法對樣本存疑地物地貌進行實際檢驗，難以保證檢驗結果的可靠性。

3.2 三維模型和DOM的建立及精度驗證

3.2.1 航飛數(shù)據(jù)采集

飛行器選擇精靈Phantom 4 RTK，其具有厘米級定位、高精度成像、可自主飛行、輕便易攜帶等優(yōu)點。飛行前確定作業(yè)范圍，并導入遙控器進行航線規(guī)劃，設置航飛參數(shù)。在合適的天氣飛行，起飛前先檢查，確保安全后起飛。航飛過程需實時關注飛行狀態(tài)，如有異常及時中斷飛行。飛行任務完成后，收納無人機，將SD 卡里的航飛數(shù)據(jù)傳輸至電腦。飛行結束后，需對影像進行快速檢查。檢查影像是否存在漏拍、云霧遮擋地物、POS 數(shù)據(jù)缺漏等問題。若有漏洞，及時補飛。

3.2.2 DEM及DOM生產(chǎn)

本次實驗利用大疆智圖處理無人機拍攝的傾斜相片，由于每張相片均記錄準確的POS 數(shù)據(jù)，無需再進行控制點的人工刺點，可一鍵生成三維模型，人工干預的只有坐標系設置、場景的選擇。利用DasViewer將模型數(shù)據(jù)生成DOM數(shù)據(jù)。

3.2.3 精度驗證

在測區(qū)選取低矮房屋、圍墻、加固坎角點作為特征點實地測制平面及高程檢測點，依據(jù)規(guī)范要求來評定無人機免像控航攝制作的三維模型數(shù)學精度。三維模型上選取13 個平面特征點，平面中誤差為0.061m。選取17 個高程特征點，高程中誤差為0.246m。

根據(jù)CH?T 9008.1?2010《基礎地理信息數(shù)字成果1∶500 1∶1000 1∶2000 數(shù)字線劃圖》要求，在平地、丘陵地，1∶1000 比例尺線劃圖地物點平面位置中誤差應優(yōu)于0.6m，高程注記點中誤差應優(yōu)于0.5m。試驗區(qū)三維模型平面與高程精度較好，滿足1∶1000 地形圖數(shù)學精度檢驗需求。

3.3 地形圖質(zhì)量檢驗的運用

以目前相關技術的發(fā)展，數(shù)學精度與地理精度這兩項質(zhì)量元素的檢查可通過無人機獲取的三維模型輔助檢查，另三項質(zhì)量元素的檢測方式仍為內(nèi)業(yè)檢核。檢驗內(nèi)容與要求詳見規(guī)范規(guī)定。

和林中偉比，梁肇彬顯得“豪爽”得多。建安公司掛靠肇慶市城投公司下屬市建公司開發(fā)建設房地產(chǎn)的過程中，梁肇彬雖然只給鄧強送過兩次錢，但總金額卻高達170萬元。2012年9月份的某天，梁肇彬約鄧強在肇慶市端州區(qū)星湖灣小區(qū)旁邊的道路見面，將一個裝有70萬元現(xiàn)金的紙皮禮品袋放到鄧強車上，鄧強沒說什么就收下了。2013年年底的一天，梁肇彬又約鄧強在肇慶市星湖大酒店的停車場碰面，梁肇彬拿了一個裝有現(xiàn)金人民幣100萬元的紙皮箱及洋酒箱放到鄧強車上，鄧強同樣沒說什么就收下了。

3.3.1 數(shù)學精度檢驗

（1）檢驗方法

按規(guī)定，數(shù)學精度中平面精度、高程精度以中誤差為評價標準。數(shù)學基礎檢驗方式為參考資料比對和內(nèi)業(yè)檢驗。

（2）實驗結果

利用Cass91 For AutoCAD2008 軟件在模型上獲取點位坐標與長度信息。此方法可實現(xiàn)檢測點隨機均勻分布。樣本獲取平面精度檢測點24 個，高程精度檢測點21 個。實驗中外業(yè)調(diào)繪檢測點與三維模型獲取的檢測點點位相同，以驗證新方法的可靠性。

通過統(tǒng)計，三維模型平面中誤差為0.147m，傳統(tǒng)調(diào)繪平面中誤差為0.073m，兩種方式均滿足中誤差限差（0.6m）要求。三維模型高程中誤差為0.355m，傳統(tǒng)方法高程中誤差為0.203m，均滿足規(guī)范中誤差限差（0.5m）要求。具體精度折線圖如圖2。

圖2 各類型精度折線圖

圖3 要素多余采集及地理要素正確性有誤

3.3.2 地理精度檢驗1）檢驗方法

地理精度質(zhì)量元素的具體檢驗內(nèi)容參見表1。利用ArcGIS10.4 軟件加載樣本數(shù)據(jù)，依據(jù)規(guī)范，以人機交互方式對樣本進行檢驗，檢查內(nèi)容包括：要素符號和名稱注記，使用與規(guī)格的正確性和完整性、注記位置的合理性、圖面要素協(xié)調(diào)性、圖面整飾的完整性與合理性、接邊質(zhì)量。接著在Cass 平臺上套合地形圖成果與三維模型，比對分析成果要素采集是否正確，圖面表達是否合理，位置與形態(tài)是否一致。

經(jīng)檢驗，新型檢驗方式共檢查出1個B類問題，2個C 類問題，10個D 類問題，按照規(guī)范要求的評價方法，樣本地理精度質(zhì)量得分為70 分。由于個別建筑無法進入，傳統(tǒng)檢驗方法少發(fā)現(xiàn)1個C類問題，4個D類問題。因篇幅原因，截取一個問題示例如下，多余表示旱地植被符號，房屋層數(shù)錯，應為石2。

3.4 結果分析

因誤差的傳播與累積，新型檢驗方式中平面和高程精度略低于傳統(tǒng)調(diào)繪方式，但兩者中誤差均符合規(guī)范要求。數(shù)學精度檢查結果均為優(yōu)，地理精度檢驗結果均為良，兩種方式的檢驗結果相同。通過實驗驗證，新型檢驗方式相較傳統(tǒng)檢驗方式，發(fā)現(xiàn)了更多樣本存在的問題，能提高檢驗內(nèi)容的完整性與正確性，特別是在困難區(qū)域數(shù)學精度與地理精度的檢驗，新型檢驗模式更有其優(yōu)越性。

參照規(guī)范評定方法與標準，針對金井鎮(zhèn)樣本，新型檢驗方式與傳統(tǒng)檢驗方式進行質(zhì)量評分結果見表2。兩種檢驗方式樣本質(zhì)量等級均為良。

表2 三維模型輔助檢驗質(zhì)量評分結果

在試驗中，傳統(tǒng)檢驗方式需1 組2 人，共耗時11.5 小時。新型檢驗方式需作業(yè)員1 人，共耗時7 小時。在效率方面，新型檢驗方式優(yōu)于傳統(tǒng)方式。

依據(jù)規(guī)范要求，數(shù)學精度檢驗的檢測點理論上應均勻、隨機地分布于樣本中，但在實際檢驗中樣本的選取存在局限性。規(guī)范要求單個樣本平高檢測點應滿足20～50 個，當樣本地貌復雜，或檢測區(qū)域難以進入，易出現(xiàn)檢測點疏密不均，只能聯(lián)合多圖幅進行數(shù)學精度評定，降低檢驗精度的可靠性。新型檢驗方式即使在困難區(qū)域內(nèi)，仍可在相應的三維模型上任意提取檢測數(shù)據(jù)，確保檢測點隨機均勻分布，提高成果檢驗的準確性與可靠性。

地理精度檢驗方面，傳統(tǒng)檢驗方法檢驗員因部分居民區(qū)內(nèi)部無法進入，難以保證檢驗的正確性與覆蓋面。困難區(qū)域是生產(chǎn)成果質(zhì)量無法保證的區(qū)域，同時是質(zhì)檢范圍難以覆蓋的區(qū)域。利用無人機三維模型輔助檢驗，可以突破傳統(tǒng)質(zhì)檢手段在不易達、不可達區(qū)域的覆蓋面，同時因三維模型上可以多個角度提取檢驗數(shù)據(jù)，提高檢驗的可靠性與準確性。得益于大疆智圖生產(chǎn)影像和三維模型的高效處理，新型質(zhì)檢方式較傳統(tǒng)質(zhì)檢方式在效率方面也有所提高。

在質(zhì)檢資料方面，傳統(tǒng)方法的質(zhì)檢結果一般為數(shù)字、文字或照片，后期難以再利用。而三維模型豐富的點位坐標、紋理信息可解譯出質(zhì)檢所需的位置和屬性信息，對于今后地形圖質(zhì)量自動化檢驗的發(fā)展，有著革新性的意義。

4 結束語

通過試驗，驗證了無人機航攝成果地面分辨率一般優(yōu)于0.2m，即使在困難地區(qū)，數(shù)學精度都可控制在限差范圍內(nèi)?？蓾M足低于1∶500 比例尺成果數(shù)學精度和地理精度的檢驗需求。通過試驗，驗證了無人機輔助檢驗較傳統(tǒng)方式，具有用時少、準確度高、可追溯性較強等優(yōu)勢，可有效突破現(xiàn)有檢驗手段的局限性，提升困難區(qū)域的質(zhì)量控制能力，進而提升質(zhì)量檢驗結果的可靠性和準確度，有較好的應用前景。面對自然資源“兩支撐、一提升”工作定位，各種高新測繪項目日漸增多，無人機的更多應用，仍需在今后的檢驗項目中繼續(xù)探索和優(yōu)化。