新型測繪技術在新化縣1:500地形圖更新與匯交項目中的應用研究

雷惠敏 LEI Hui-min；陳則剛 CHEN Ze-gang

（①湖南省生態地質調查監測所，長沙 410119；②湖南中核建設工程有限公司，長沙 410119）

0 引言

根據《關于進一步推進全省基礎測繪生產與更新工作的通知》（湘自然資辦發﹝2020﹞189號）與《關于加快推進1:500地形圖更新與匯交工作的通知》（湘自資辦發﹝2021﹞18號）要求，從2021年7月1日起，1:500地形圖將作為全省用地審批、不動產統一確權登記、國土空間規劃等業務工作底圖，與用地審批業務掛鉤。為更好保障新化縣自然資源管理和經濟社會發展對基礎測繪數據的需求，結合新化縣實際情況，開展新化縣城鎮開發邊界內1∶500地形圖年度更新項目。

1 已有資料分析

1.1 控制資料

①湖南省自然資源廳（原國土資源廳）于2006年完成的湖南省大地水準面精化項目A、B、C級GNSS點成果，精度優良、兼容性強，點位保存完好，可作為本項目像控測量的起算資料和檢測資料。

②湖南省HNCORS系統，各站點均勻分布，運行完好，HNCORS基準站可作為航空攝影的地面基站，HNCORS系統配合湖南省大地水準面精化模型（內符合精度達±2厘米），可直接用于圖根測量、地物要素采集、像控測量等工作。

③縣自然資源局已有控制網點位保存完好的，經精度檢測后可利用。

1.2 圖件及數據資料

①縣城區已有1:500地形圖，對變化區域更新和規范化整合處理后，能形成符合要求的1:500數字線劃圖。

②縣城區已有傾斜三維模型，經模型精度檢測后可直接用于1∶500地形圖新測及修補測。

③湖南省自然資源廳組織實施的湖南省遙感影像統籌與數據生產項目制作的全省高分辨率正射影像，2020年實現了0.5米和1米分辨率的全省覆蓋；2021年擬實現1米分辨率覆蓋全省4次，0.5米分辨率主城區覆蓋1次、下半年覆蓋全省1次，可選擇區域內強現勢性高分辨率遙感影像用于確定修測范圍、像控布設等工作。

④第三次國土調查或最新國土變更調查成果的行政界線成果，結合收集最新村鎮合并資料更新后，可作為本次1:500地形圖成果的行政界線。

2 作業流程

采用傾斜攝影測量技術的地區需同步生產實景三維立體模型、數字線劃圖（DLG）、正射影像圖（DOM）。傾斜三維測圖主要包括像控測量、傾斜航空攝影、三維建模、三維測圖、調繪和上圖等步驟，采用無人機以傾斜攝影的方式生成高精度三維實景模型，基于模型采集各類地形要素，對由于視野受阻造成實景三維模型局部變形、模糊而導致難以準確采集的地物以及各類屬性信息，輔以外業調繪和補測，經上圖編輯，正確處理空間拓撲關系后，分別導出符號化和非符號化成果數據。

局部存在現勢性較新的1:500地形圖地區，可以采用修測，在原有1:500地形圖為底圖，采取套合最新影像數據進行內業比對或實地巡查的方式發現變化區域，采取傾斜三維測圖方式進行修測更新。修測后的地形圖經整合處理、補充缺失要素和相關屬性、重建拓撲關系后，對數據結構進行重組，形成符合要求的符號化和非符號化成果數據。具體技術流程如圖1所示。

圖1 總體技術流程

2.1 傾斜航空攝影

相對于正射影像，傾斜影像能從多個角度觀測地物，更加真實的反應地物的實際情況，且可采集建筑物側面紋理，通過三維重建技術精確還原各個構筑物和各類地物的現狀，獲取真實的地面三維模型。因此對本項目中要開展1:500地形圖測量的區域進行2cm傾斜航空攝影。根據測圖要求和測區情況，按照《低空數字航空攝影規范》（CH/Z3005-2010），制定詳細的航飛計劃，采用滿足測繪要求的高分辨率、高精度航攝系統獲取測區內傾斜航空影像，具體工作流程如圖2所示。

圖2 傾斜航空攝影工作流程圖

航攝設計根據測區形狀、地形起伏、現場建筑物的高度和分布情況以及無人機性能和相機參數等因素綜合考慮，航線根據測繪區地形走向按直線方法進行布設，允許航線密度不一致，平行于測繪區邊界線的首尾航線必須確保側視鏡頭能獲得測繪區的有效影像。

①航向覆蓋超出攝區邊界線5條基線，旁向覆蓋超出邊界線大于兩條航線。各個區邊界覆蓋應滿足建模的技術要求；

②像片航向重疊度75%~80%，旁向重疊度70%~75%。航攝中出現的絕對漏洞和相對漏洞應進行及時補攝，采用前一次航攝飛行的數碼相機補攝，補攝航線的必須超出漏洞范圍之外的兩條基線；

③按照設計航高飛行，實際航高與設計航高之差應小于50米。同一航線上相鄰像片的航高差小于30米，最大航高與最小航高之差應小于50米；

④同一分區內的地形高度差在保證影像地面分辨率及相鄰像對正確連接的情況下，一般不大于1/4航攝航高；

⑤考慮空三加密和內業數據處理可行性，盡量將同一分區最高點分辨率和最低點分辨率控制在2倍以內。

2.2 像控測量

像片控制點是航測內業加密和測圖的依據。一般情況下像片控制點采用基于HNCORS網絡RTK技術施測，所有點位均布設為平高點。

像片控制點按區域網布設，由于傾斜攝影重疊度高、有多視角影像，計算機密集點云數據匹配功能強等優點，外業布設像控點位基線跨度相比傳統測量的控制點可適當放寬，但在加密過程中檢查點精度需滿足相關精度指標。

像控點一般根據測區范圍統一布置，在測區范圍內應均勻、立體布設，像控點的點位分布應避免布置成直線。點位選在旁向重疊中線附近?？紤]到后期的用圖需要，像控點宜同時兼作圖根點，選點時充分考慮通視情況。

像控點的布設采用地面噴漆的方式進行，在短時間內不易被破壞、磨損及變形。像控點標識以“L”形表示，兩邊長均為40cm，用紅油漆在地面噴繪，統一采用“L”標外角為像控點點位，針對黑色瀝青路面可采用白色油漆噴繪，使標識在影像上易于判別。在地面噴漆無法操作的地區，可采用油布打印的方式制作像控點標識，用石頭或筷子將其固定。根據項目精度要求，像控點以100-300米布設一個為宜，城市建筑區每平方公里不得少于20個。其樣式如圖3所示。

圖3 地面標志標識示意圖

像控點測量優先采用HNCORS-RTK方法，高程采用湖南省似大地水準面精化模型內插求取。像控測量平面高程精度均優于±5cm。無法使用HNCORS系統的地方可使用GNSSRTK或GNSS靜態測量方法。

利用GNSSRTK作業模式進行像控測量時，聯測測區內高等級控制點，以提高成果的可靠性。

像控點聯測結束后，對所測的坐標及時進行展點檢查，防止出現粗差，確保下個工序的空三加密能得以順利進行。HNCORS-RTK測量控制點須進行不少于總數10%數量的重復測量，重復測量時間間隔2個小時以上，采集不少于20個歷元固定解，重復測量與上個時段測量的平面較差≤±5cm，高程較差≤±8cm。

2.3 自動化建模

以傾斜攝影數據及像控測量成果為基礎，對測區開展傾斜攝影三維自動化建模工作。具體技術流程如圖4所示。

圖4 傾斜三維建模技術流程

2.4 三維裸眼測圖

基于三維實景模型，采用裸眼測圖方式，在實景三維模型上勾繪構筑物、道路、水系等各類地物要素，同時記錄屬性值。對由于房屋、屋檐、門檐、樹木等遮擋導致生成的模型局部變形，三維測圖時不能準確采集的地物，用特殊符號標記，在下一工序中安排實地補測。

2.5 精度驗證

在圖形做好之后，均勻選取20個點實地驗證其精度，具體數值見表1。

表1 精度檢查表

通過表1，可看出，點位精度是滿足1：500地形圖點位精度，符合相關技術要求。

3 結語

通過上述案例可以看出，采用新型測繪技術可以滿足大比例尺地形測繪精度要求，在滿足1:500地形圖精度的基礎上，同時能大幅提高工作效率，節約項目成本，很好的解決了傳統測繪技術的一些難點、痛點，為礦山測繪、基礎測繪等領域助力。