作者簡(jiǎn)介：王永成（1980-），男，測(cè)繪工程碩士，測(cè)繪高級(jí)工程師。研究方向?yàn)檫b感與地理信息應(yīng)用、不動(dòng)產(chǎn)測(cè)繪。

DOI：10.19981/j.CN23-1581/G3.2024.12.036

摘? 要：交城縣為解決國(guó)有建設(shè)用地上房屋不動(dòng)產(chǎn)登記歷史遺留問(wèn)題，施行“多測(cè)合一”測(cè)繪服務(wù)，對(duì)項(xiàng)目用地、規(guī)劃、施工、竣工及不動(dòng)產(chǎn)登記階段行政審批工作涉及的測(cè)繪業(yè)務(wù)進(jìn)行優(yōu)化。優(yōu)化后實(shí)現(xiàn)一次委托、一次測(cè)繪、一次提交和成果共享，減輕企業(yè)負(fù)擔(dān)，提升審批效率。該文采用交城縣“清零行動(dòng)多測(cè)合一”各階段中操作流程最為復(fù)雜、成果要求最為嚴(yán)格的竣工驗(yàn)收階段，進(jìn)行基于無(wú)人機(jī)航空攝影測(cè)量技術(shù)1∶500地形圖應(yīng)用研究。通過(guò)介紹無(wú)人機(jī)航測(cè)，并對(duì)生產(chǎn)成果進(jìn)行精度分析后，最終證明無(wú)人機(jī)航測(cè)技術(shù)能夠完成當(dāng)前1∶500地形圖成圖工作，且在精度滿(mǎn)足相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)的前提下，大幅提升測(cè)量效率，是一種快捷高效的測(cè)量技術(shù)。

關(guān)鍵詞：無(wú)人機(jī)；航空攝影測(cè)量；多測(cè)合一；精度分析；測(cè)量效率

中圖分類(lèi)號(hào)：P217? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A? ? ? ? ? 文章編號(hào)：2095-2945（2024）12-0155-04

Abstract： In order to solve the problems left over by the history of housing real estate registration on state-owned construction land， Jiaocheng County implements "multi-survey in one" surveying and mapping service， optimize the surveying and mapping business involved in the administrative examination and approval of project land， planning， construction， completion and real estate registration. After optimization， one commission， one surveying and mapping， one submission and sharing of results can be realized， which can reduce the burden of enterprises and improve the efficiency of examination and approval. This paper adopts the completion acceptance stage with the most complex operation flow and the most stringent achievement requirements in each stage of "zero-clearing action and multi-survey in one" in Jiaocheng County， and carries on the research on the application of 1∶500 topographic map based on UAV aerial photogrammetry technology. Through the introduction of UAV aerial survey and the accuracy analysis of the production results， it is proved that the UAV aerial survey technology can complete the mapping of the current 1∶500 topographic map， and greatly improve the measurement efficiency on the premise that the accuracy meets the corresponding standards. It is a fast and efficient measurement technology.

Keywords： UAV; aerial photogrammetry; integration of multiple measurements; accuracy analysis; measurement efficiency

交城縣（以下簡(jiǎn)稱(chēng)“我縣”）自2021年開(kāi)始，全面推動(dòng)涉及國(guó)有建設(shè)用地工程建設(shè)項(xiàng)目實(shí)行“一次委托、聯(lián)合測(cè)繪、成果共享”的“清零行動(dòng)多測(cè)合一”聯(lián)合測(cè)繪工作。

當(dāng)前，我縣“清零行動(dòng)多測(cè)合一”聯(lián)合測(cè)繪工作主要分為3個(gè)階段，分別是項(xiàng)目立項(xiàng)用地、工程規(guī)劃與施工、竣工驗(yàn)收及不動(dòng)產(chǎn)登記。3個(gè)階段之中，竣工驗(yàn)收階段因其測(cè)區(qū)內(nèi)部均已完成建筑施工，測(cè)繪要素多，工作復(fù)雜，且主要涉及建筑輪廓、建筑物特征點(diǎn)、道路、綠化、水系、自然地貌特征與人工地貌等要素采集，因此竣工驗(yàn)收測(cè)量階段的地形圖測(cè)量工作最為復(fù)雜，測(cè)繪成果的精度要求也最為嚴(yán)格。因此，選用此階段進(jìn)行無(wú)人機(jī)航測(cè)技術(shù)的應(yīng)用實(shí)驗(yàn)最為合理，且操作模式將適用于大部分測(cè)繪場(chǎng)景，具有較高普適性與可行性。

本文以竣工驗(yàn)收階段的規(guī)劃條件核實(shí)測(cè)量地形圖成果生產(chǎn)為例，選取交城縣天寧鎮(zhèn)東門(mén)小區(qū)作為試驗(yàn)區(qū)域，采用無(wú)人機(jī)航測(cè)技術(shù)與傳統(tǒng)測(cè)繪工作同步開(kāi)展的參照模式，并對(duì)最終成果進(jìn)行精度對(duì)比、效率對(duì)比、可行性分析，以此來(lái)檢測(cè)無(wú)人機(jī)航測(cè)技術(shù)的應(yīng)用范圍，尤其以我縣“清零行動(dòng)多測(cè)合一”為主要工作背景的應(yīng)用前景。

1? 項(xiàng)目概述

本次測(cè)區(qū)項(xiàng)目性質(zhì)為居?。≧2）用地，項(xiàng)目總用地面積為18 143.13 m2，總建筑面積85 840.56 m2，共有建筑物5棟。測(cè)區(qū)位于交城縣天寧鎮(zhèn)新開(kāi)路中部，項(xiàng)目自2011年通過(guò)用地規(guī)劃許可進(jìn)行項(xiàng)目施工建設(shè)，并于2015年10月完成項(xiàng)目建設(shè)并上報(bào)相關(guān)部門(mén)進(jìn)行規(guī)劃驗(yàn)收。

為滿(mǎn)足住戶(hù)舒適、采光等性能需求，該小區(qū)建筑設(shè)計(jì)呈現(xiàn)出結(jié)構(gòu)復(fù)雜、功能多樣的特點(diǎn)，且由于該小區(qū)現(xiàn)場(chǎng)條件限制、工期緊張等，采用無(wú)人機(jī)航空攝影測(cè)量技術(shù)也將有利于該項(xiàng)目測(cè)量工作的順利進(jìn)行。

2? 設(shè)計(jì)基本思路

為進(jìn)行無(wú)人機(jī)航空攝影測(cè)量技術(shù)的工作成果對(duì)比分析，本次實(shí)驗(yàn)采用無(wú)人機(jī)航測(cè)技術(shù)與傳統(tǒng)測(cè)繪雙向并行的工作模式，通過(guò)對(duì)最終成果的數(shù)據(jù)精度進(jìn)行比對(duì)，進(jìn)一步得出此次測(cè)量工作中，無(wú)人機(jī)航測(cè)技術(shù)和傳統(tǒng)測(cè)繪工作的優(yōu)劣比較[1]。具體操作流程如圖1所示。

圖1? 設(shè)計(jì)流程

3? 數(shù)據(jù)采集

本次項(xiàng)目使用的無(wú)人機(jī)航測(cè)儀器型號(hào)為Phantom4 RTK SE。本次測(cè)區(qū)范圍較小，但需要采集的要素相當(dāng)復(fù)雜，為滿(mǎn)足成果精度要求，本次飛行任務(wù)嚴(yán)格按照無(wú)人機(jī)外業(yè)測(cè)量規(guī)范進(jìn)行參數(shù)設(shè)定。

3.1? 準(zhǔn)備工作

開(kāi)始無(wú)人機(jī)數(shù)據(jù)采集工作前的準(zhǔn)備工作主要包含：①測(cè)區(qū)信息分析整理；②制作KML文件；③確定測(cè)區(qū)空域情況；④飛行前儀器校核[2]。

3.2? 實(shí)地飛行

為滿(mǎn)足本次1∶500地形圖精度要求，本次航測(cè)儀器飛行參數(shù)依據(jù)規(guī)范設(shè)定情況如下：航測(cè)任務(wù)高度100 m；測(cè)區(qū)單次航線7條，五向總航線35條；航線重疊度80%；旁向重疊度85%；正射飛行相機(jī)角度90°；四向飛行相機(jī)角度60°；返航高度120 m；飛行速度7 m/s[3]。

3.3? 數(shù)據(jù)檢測(cè)

現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)完成后，進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)檢測(cè)，檢測(cè)結(jié)果為飛行架次2次；采集原始影像數(shù)據(jù)446張；影像內(nèi)置坐標(biāo)為WGS 2000國(guó)家大地坐標(biāo)系；影像斷點(diǎn)數(shù)、壞點(diǎn)數(shù)、重復(fù)數(shù)均為0。因此，此次飛行數(shù)據(jù)滿(mǎn)足外業(yè)影像數(shù)據(jù)采集標(biāo)準(zhǔn)，可用于內(nèi)業(yè)實(shí)景三維建模使用。

4? 數(shù)據(jù)處理

本項(xiàng)目采用12個(gè)像控點(diǎn)進(jìn)行空三解算，12個(gè)特征點(diǎn)進(jìn)行精度檢查，實(shí)景三維建模采用CC（Smart 3D）軟件進(jìn)行制作，主要步驟如下所述。

4.1? 數(shù)據(jù)預(yù)處理

本項(xiàng)目全程使用Phantom4 RTK SE進(jìn)行飛行，飛行任務(wù)耗時(shí)2架次，存在2組原始影像文件，分別有165張、281張影像；原始POS數(shù)據(jù)坐標(biāo)系為WGS 2000國(guó)家大地坐標(biāo)系，通過(guò)七參數(shù)模型及似大地水準(zhǔn)面補(bǔ)償模型轉(zhuǎn)換到2000國(guó)家大地坐標(biāo)系平面、黃海1985高程系統(tǒng)下采取區(qū)域網(wǎng)布點(diǎn)。

4.2? 空中三角解算

該小區(qū)采用區(qū)域網(wǎng)5點(diǎn)法布設(shè)像控點(diǎn)，即四周4個(gè)控制點(diǎn)，測(cè)區(qū)中心1個(gè)控制點(diǎn)，用于解算傾斜攝影空中三角測(cè)量;同時(shí)布設(shè)5個(gè)檢查點(diǎn)以檢驗(yàn)空中三角測(cè)量的精度。通過(guò)空三加密處理，自由網(wǎng)的精度為0.55像素，像控點(diǎn)水平中誤差為0.004 m，高程中誤差為0.002 m，點(diǎn)位中誤差0.003 m，檢查點(diǎn)水平中誤差0.031 m，高程中誤差0.024 m，點(diǎn)位中誤差0.039 m，空中三角測(cè)量精度較高，滿(mǎn)足大比例尺地形圖測(cè)繪需求[4]。

4.3? 數(shù)據(jù)成圖

實(shí)景三維模型生成專(zhuān)門(mén)用于測(cè)繪工作的OSGB格式便可進(jìn)行測(cè)繪成果生產(chǎn)。本次測(cè)區(qū)主要使用實(shí)景三維模型生成1∶500小區(qū)現(xiàn)狀地形圖用以規(guī)劃條件核實(shí)階段的數(shù)據(jù)進(jìn)行校核。因此，需將三維模型（OSGB）導(dǎo)入CASS 3D測(cè)圖軟件進(jìn)行數(shù)字線劃圖的生產(chǎn)，最終得到符合規(guī)范要求的測(cè)繪成果。

4.4? 成果輸出

依靠CASS 3D軟件生產(chǎn)的測(cè)繪產(chǎn)品需嚴(yán)格按照1∶500地形圖成圖規(guī)范進(jìn)行繪制，在繪制完成之后，便可對(duì)其進(jìn)行特征點(diǎn)數(shù)據(jù)比對(duì)與精度分析，從而得出無(wú)人機(jī)航測(cè)技術(shù)的成果精度與可靠性，如圖2所示。

圖2? CASS 3D測(cè)圖軟件生產(chǎn)數(shù)字線劃圖

5? 精度分析

5.1? 精度標(biāo)準(zhǔn)

本次航測(cè)精度目標(biāo)，要求實(shí)景三維模型成果能滿(mǎn)足精度較嚴(yán)格的城市測(cè)量規(guī)范1∶500地形圖測(cè)圖標(biāo)準(zhǔn)，即平面中誤差±0.25 m，高程注記點(diǎn)中誤差±0.15 m，最大允許誤差不超過(guò)中誤差的2倍，平面控制點(diǎn)相對(duì)于起算點(diǎn)的點(diǎn)位中誤差不得超過(guò)±5 cm。因此，本次精度分析中以主要使用平面位置與高程精度為分析目標(biāo)，從而實(shí)現(xiàn)與原始測(cè)量數(shù)據(jù)的精度對(duì)比[5]。

5.2? 平面精度對(duì)比

平面精度檢查采用RTK外業(yè)實(shí)測(cè)特征點(diǎn)和地形圖上的同名點(diǎn)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，具體精度統(tǒng)計(jì)表見(jiàn)表1。

如表1所示，共12個(gè)平面精度統(tǒng)計(jì)的點(diǎn)，平面位置精度均小于0.25 m，中誤差為0.032 9 m，滿(mǎn)足1∶500大比例尺地形圖平面精度要求。

試驗(yàn)區(qū)共采集平面檢測(cè)點(diǎn)12個(gè)，有效檢測(cè)點(diǎn)12個(gè)，粗差0個(gè)；X方向中誤差MX=±0.025 4 m；Y方向中誤差MY=±0.020 9 m；點(diǎn)位中誤差MS=±0.032 9 m。

點(diǎn)位S誤差離散情況如圖3所示。

圖3? 檢查點(diǎn)點(diǎn)位S誤差離散折線圖

5.3? 高程精度對(duì)比

高程精度檢查采用RTK外業(yè)實(shí)測(cè)特征點(diǎn)和地形圖上的同名點(diǎn)（可通過(guò)實(shí)景三維模型直接獲取）進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，具體精度統(tǒng)計(jì)見(jiàn)表2。

如表2所示，共計(jì)12個(gè)高程精度統(tǒng)計(jì)點(diǎn)，高程誤差均小于0.15 m，最大高程誤差為0.051 m，高程中誤差為0.030 3 m，滿(mǎn)足1∶500地形圖高程精度要求[6]。

試驗(yàn)區(qū)共采集高程檢測(cè)點(diǎn)12個(gè)，有效檢測(cè)點(diǎn)12個(gè)，粗差個(gè)數(shù)為0；中誤差MH=±0.030 3 m。

高程H誤差離散情況如圖4所示。

6? 效率對(duì)比

當(dāng)前，以無(wú)人機(jī)航測(cè)技術(shù)的精度達(dá)標(biāo)為前提，再到測(cè)繪工作的實(shí)際工作之中，我們可進(jìn)一步開(kāi)展工作效率提升的情況分析，本次對(duì)比將以此次實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)模型，主要以項(xiàng)目總用地面積為1.8萬(wàn)m2，總建筑面積8.5萬(wàn)m2的居住用地為基準(zhǔn)進(jìn)行對(duì)比參照。

表2? 檢查同名點(diǎn)高程精度統(tǒng)計(jì)表

圖4? ΔH誤差離散折線圖

在本小區(qū)的實(shí)際工作當(dāng)中，實(shí)際測(cè)繪的外業(yè)投入人員踏勘，像控點(diǎn)布設(shè)，外業(yè)飛行總計(jì)2人0.5 d，內(nèi)業(yè)處理共計(jì)1人1.5 d，耗時(shí)2.5 d，而傳統(tǒng)測(cè)量則總計(jì)耗時(shí)10 d。由計(jì)算可知，采用Phantom 4 RTK SE航測(cè)飛行方案，效率提升是傳統(tǒng)測(cè)繪方式的4倍。如擴(kuò)大項(xiàng)目測(cè)量面積，攝影測(cè)量在內(nèi)外業(yè)工作效率提升將會(huì)更加巨大，這也進(jìn)一步說(shuō)明了航空攝影測(cè)量對(duì)測(cè)繪工作效率提升的重要意義與實(shí)際使用的可行性。

7? 結(jié)束語(yǔ)

經(jīng)上述實(shí)驗(yàn)表明，利用大疆Phantom4 RTK SE采用GSD 2.72 cm分辨率進(jìn)行攝影測(cè)量3D建模后編輯生成1∶500地形圖的方法滿(mǎn)足1∶500地形圖成圖精度要求，且能大幅提升測(cè)繪工作效率。因此，本文認(rèn)為，Phantom4 RTK SE無(wú)人機(jī)航測(cè)過(guò)程之中，采用合理的任務(wù)設(shè)置與標(biāo)準(zhǔn)生產(chǎn)流程，可以有效降低航測(cè)數(shù)據(jù)自身及生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生的數(shù)據(jù)偏差，且數(shù)據(jù)出品精度也完全可以滿(mǎn)足目前竣工驗(yàn)收階段中規(guī)劃條件核實(shí)大比例尺測(cè)圖精度要求，與此同時(shí)，攝影測(cè)量在無(wú)論在外業(yè)飛行與內(nèi)業(yè)成圖的過(guò)程中，對(duì)比傳統(tǒng)測(cè)繪模式均有巨大提升，是一種實(shí)用、有效的新型測(cè)繪工具。

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