多種測繪手段在南沙區(qū)地形圖更新中的應用

區(qū)意金，伍錫銹

（廣州市城市規(guī)劃勘測設計研究院，廣東廣州510000）

0 引言

基礎測量是我國測繪地理信息事業(yè)發(fā)展的重要組成部分，地形圖的定期更新有利于國民經(jīng)濟和社會發(fā)展。根據(jù)《廣州市城鄉(xiāng)規(guī)劃技術規(guī)定》，市轄區(qū)范圍內(nèi)城市和鎮(zhèn)總體規(guī)劃確定的集中成片的城鎮(zhèn)建設用地區(qū)域，應當繪制1:500地形圖，并且每年更新一次[1]。2015—2017年共3次，南沙區(qū)國土規(guī)劃局委托市規(guī)劃院對南沙區(qū)現(xiàn)有地形圖進行更新，2017年為第三次。

1 日常規(guī)劃管理測量

為便于管理，實現(xiàn)地形圖動態(tài)更新，項目組在進行2015年度更新時，引入了“網(wǎng)格單元”的概念，以網(wǎng)格為單位進行數(shù)據(jù)更新，并對全區(qū)網(wǎng)格進行了細化工作，按照便于實施網(wǎng)格更新的原則，全區(qū)共構建網(wǎng)格17101個，為地形圖更新做好準備。

地形圖每年更新一次，盡量做到數(shù)據(jù)沿用，避免重復測繪。利用日常規(guī)劃管理測量的地形圖更新1:500基礎數(shù)據(jù)庫，包括日常的驗收測量成果、違法建設測量成果等資料。

2 正射影像測量

無人機獲取正射影像圖具有成本低、效率高的優(yōu)勢，可應用于大區(qū)域地形巡查和輔助更新，南沙區(qū)地形圖更新項目對項目范圍內(nèi)的部分山體、農(nóng)田區(qū)域疊加最新的影像圖，核對變化區(qū)域并進行修測更新。對于道路、水系兩側有帶狀植被覆蓋的區(qū)域，疊加無人機傾斜攝影測量，構建地模進行修測更新。

通過正射影像圖或者無人機傾斜攝影測量構建數(shù)字地模，可以減少部分外業(yè)測量的工作量，并增加制圖的準確性和可靠性，以及利用影像圖對地形圖更新進行檢核。

3 傳統(tǒng)RTK野外數(shù)據(jù)采集和全站儀測量

3.1 外業(yè)地形圖巡視

打印工作底圖到野外進行巡視，并在底圖上做好記錄，對于變化大、需要新測的區(qū)域在工作底圖上圈出測量范圍。

3.2 采用RTK進行野外數(shù)據(jù)采集

施測區(qū)域如果RTK接收機信號良好，使用RTK架基站法或采用GZCORS RTK的測量方式，現(xiàn)場采集地形、地物點的碎部坐標，繪制草圖。

3.3 采用全站儀解析法進行測繪

在密集的建成區(qū)等RTK接收機信號不好的區(qū)域，在控制點上架設全站儀測量所有可見的地形、地物點碎部坐標，并對未變化的地形、地物進行一定比例的檢測，繪制草圖。

3.4 內(nèi)業(yè)成圖（略）

3.5 外業(yè)檢查和調(diào)查

打印白紙圖進行實地檢查復核，查漏補缺。檢查管線檢修井是否遺漏、各種注記包括樓層結構、街巷門牌、地面鋪裝和植被是否標注清晰、河渠水流方向是否正確等。

4 工程案例分析

4.1 工程概況

南沙區(qū)為廣州城市副中心，位于廣州市最南端。全區(qū)總面積803km2，區(qū)內(nèi)河網(wǎng)密布，水域面積達188km2，接近全區(qū)總面積的1/4。下轄3個街道、6個鎮(zhèn)，全區(qū)常住人口79.6萬人。

作為國家級新區(qū)，特別是2014年，中國（廣東）自由貿(mào)易試驗區(qū)成立，南沙片區(qū)作為其中面積最大的片區(qū)，城市建設進程明顯加快，相應的全區(qū)地形地貌變化面積大，變化速度快。為適應城市高速發(fā)展，建設南沙區(qū)完善的地理信息數(shù)據(jù)庫，為廣州市、南沙區(qū)兩級人民政府審時度勢，科學決策提供全面、詳實、動態(tài)的全區(qū)國土空間資料，南沙區(qū)政府在2012—2014年主持完成了行政區(qū)域內(nèi)523.30km2的1:500地形圖測繪、570km2的1:2000地形圖測繪，并確定每年進行動態(tài)更新[2]。

2015年，廣州南沙區(qū)國土規(guī)劃局委托廣州市城市規(guī)劃勘測設計研究院對南沙區(qū)現(xiàn)有的地形圖進行了2015年度首次更新；2016年進行了第二次年度更新；2017年，南沙區(qū)國土規(guī)劃局再次委托廣州市規(guī)劃院對南沙區(qū)現(xiàn)有的地形圖進行第三次年度更新。

4.2 已有資料收集

（1）南沙GPS-D級網(wǎng)與三等水準網(wǎng)，2016年，市規(guī)劃院。

表1 規(guī)劃管理測量工程成果地形圖更新情況 單位：宗

（2）南沙新區(qū)1:500基礎地形圖，2016年，市規(guī)劃院。

GZCORS和廣州市似大地水準面精化成果用于RTK控制點測量及坐標轉換使用。

4.3 RTK控制測量

測區(qū)能找到的GPS-D級控制點共33點、三等水準點27點，分布比較均勻、點位保存完好，可作為測區(qū)的平面和高程起算點使用。

在測區(qū)主干道、大型河道沿岸等堅實穩(wěn)固的地方，成對布設RTK圖根起算點。采用GZCORS RTK測量方式，實時測量RTK圖根起算點的CGCS2000坐標，利用廣州市似大地水準面精化格網(wǎng)模型和計算軟件，轉換得到廣州坐標和廣州高程，作為測區(qū)首級控制點。在建筑物密集的城區(qū)和村鎮(zhèn)，再加密布設圖根導線。測區(qū)RTK圖根控制起算點在實地埋設12cm的六角大鋼釘，噴紅油漆加以整飾。

測區(qū)共布設RTK點對163對，精度滿足加密圖根導線起算邊小于1/4000的要求，檢測高差與GZCORS測設較差均滿足小于等于±0.4×S（S為觀測斜距，單位為m）（mm）的要求，檢核角度較差都小于60″，GZCORS測量的結果滿足精度要求。

4.4 圖根導線測量

由南沙GPS-D級控制點和RTK圖根起算點引測圖根導線，圖根導線布設合理，圖根點密度滿足測圖需要。圖根導線邊長和平均邊長、圖根三角高程路線和路線長度、各圖根導線點精度均符合規(guī)范要求。

4.5 引用日常規(guī)劃管理測量成果

在2017年度南沙區(qū)地形圖更新項目中，日常規(guī)劃測量更新過的每一宗地形圖，都及時與測區(qū)1:500基礎地形圖庫中原圖進行比對更新，并與原圖做好銜接。

南沙區(qū)1:500基礎地形圖更新項目更新了2017年全年的規(guī)劃管理測量工程成果共1824宗，更新面積達到28.74km2。具體如表1所示。

4.6 正射影像測量

一年三次定時利用無人機對整個測區(qū)飛正射影像圖，經(jīng)過影像比對，可以及時發(fā)現(xiàn)地形變化，可以提高工作效率，大大減少地形圖外業(yè)巡視工作量，如圖1所示。

圖1 中，通過比對同一地點不同時期的正射影像圖，可以發(fā)現(xiàn)原有地形已經(jīng)發(fā)生變化，實地已經(jīng)新增魚塘。通過影像判讀，利用專業(yè)影像制圖軟件，將變化地形繪制成數(shù)字線畫圖，及時將數(shù)據(jù)庫地形原圖進行比對更新，極大地減小了外業(yè)測繪工作量，提高工作效率。

4.7 傳統(tǒng)測量

（1）除去日常規(guī)劃管理測量的圖斑外，正射影像圖能比對出的變化區(qū)域，但由于影像質(zhì)量或其他原因無法采用影像制圖軟件繪圖的區(qū)域，能采用GZCORS RTK數(shù)據(jù)采集方法測量的首選GZCORS RTK進行測繪。

圖1 地形疊加影像

（2）無法通過正射影像圖進行有效判別，諸如村鎮(zhèn)建筑密集或植被繁茂的區(qū)域，打印1:500白紙圖作為底圖，經(jīng)過野外巡視，變化大、需要新測的區(qū)域在工作底圖上圈出測量范圍，采用全站儀全解析法進行測繪

4.8 正射影像圖輔助道路制圖平面精度對比檢測

本項目通過對交通道路要素即道路邊線，利用無人機正射影像圖套繪和實測交通道路邊線進行絕對精度比對，以檢核無人機正射影像圖用來套繪道路邊線的可靠性和準確性，本項目所用影像圖分辨率為0.05m，道路邊線實測坐標采用GZCORS RTK結合全站儀坐標采集進行。總比對點數(shù)為1180個，較差中誤差為0.124m，最大較差為0.486m。

本項目通過上述實驗，對于1:500測圖中利用正射影像圖套繪交通道路邊線的可行性以及平面精度做出了探索性研究，對后續(xù)正射影像圖更新交通道路研究和應用具有參考價值意義。

5 結語

本文對三種測量方法應用于南沙區(qū)1:500地形圖更新測量進行研究。首先利用日常規(guī)劃管理測量成果及時更新地形圖數(shù)據(jù)庫；利用正射影像圖及時發(fā)現(xiàn)測區(qū)內(nèi)地形變化，能通過影像制圖軟件繪圖的區(qū)域直接內(nèi)業(yè)成圖，不能直接內(nèi)業(yè)成圖的區(qū)域，采用GZCORSRTK或全站儀坐標采集法進行測量。三種測量方式優(yōu)勢互補，相互結合使用，能有效提高工作效率，減少政府財政支出，為城鎮(zhèn)快速發(fā)展如何動態(tài)或定期更新地形圖提供了借鑒意義。