基于新型基礎測繪的無居民海島地形圖采集應用研究

陳楚燕 陳國梁 龍奇勇

(廣州市城市規劃勘測設計研究院 廣東廣州 510060)

新型基礎測繪是傳統基礎測繪的繼承和發展，構建新型基礎測繪體系是面向自然資源管理，面對產業發展新形勢，適應供給側改革新要求，增強測繪地理信息服務能力的具體舉措，是國家明確提出的一項重要工作[1]。隨著傾斜攝影測量數據處理及無人機裝備的發展，實景三維模型的獲取方案日趨便捷與完善，而廣州市新型基礎測繪體系的建設將實景三維模型、1∶500地形圖、數字高程模型等數據有機整合利用，形成一套高效而全面的地理實體生產與利用解決方案。

1 地理場景數據獲取

1.1 數據采集

通過使用大疆M300 RTK 無人機搭載睿鉑DG4 M五鏡頭航攝設備對南沙區大虎島、上橫擋島、下橫擋島、金鎖排島、鳧洲島、沙堆島及舢舨洲島共計7 座無居民海島進行傾斜攝影測量外業采集，合計海島面積1.274 km2。

共劃分8 個航攝分區，根據實地情況共計布設像控點27 個，航線123 條，累計182 km，最終獲取原始航片14 521 張，相關參數如下。（1）航高達100～260 m，分辨率為0.03 m。（2）重疊度：航向重疊度80%，旁向重疊度75%。（3）航線：考慮航高、重疊度及實景三維模型構建的需求，航線采用網格布設，共進行了10 個航飛架次。像控點分布示意圖如圖1、圖2所示。

圖1 上橫檔島和下橫檔島像控點分布示意圖

圖2 大虎島像控點分布示意圖

1.2 實景三維模型制作

實景三維模型的制作流程如圖3 所示，具體流程如下。

圖3 實景三維模型生產流程

（1）首先進行空三加密，使用對相機參數、影像原片、POS等數據作為初始數據，進行多視角影像特征點密集匹配和區域網的自由網多視影像聯合約束平差解算，完成相對定向，再利用外業測量的像控點成果進行約束平差解算，完成絕對定向。

（2）全自動三維建模，采用多機多節點并行運算，將空三加密后的成果數據提交生成三維TIN 格網，創建三維白膜、自動紋理映射和傾斜三維模型[2]，具體見圖4。

圖4 實景三維模型

（3）模型后處理，針對建筑物遮擋、噪聲、水域等造成的模型空洞、拉花、變形，采取編輯三角網、重建白膜等方式對重點模型進行精修，為了便于后續的實體選中、賦值，實現實景三維模型的深入應用，還需對模型進行單體化處理[3]。

1.3 數字真正射影像制作

數字真正射影像制作流程如圖5 所示，使用實景三維模型進行影像的微分糾正，消除投影差影像，經過接邊、勻色等處理導出數字真正射影像圖。

圖5 TDOM生產流程

2 基于基礎地理實體的地形圖生產

2.1 基礎地理實體的生產

實體的采編利用各類的影像、模型、點云數據，在EPSE 平臺中加載對應工作區域的正射影像、垂直模型、傾斜模型、點云數據等進行點、線、面地理實體數據的采集[4]。因為廣州的數據對于地理實體數據是將同一實體不同類型的數據引用同一個實體編碼，所以在采集地理實體數據時，對于有多種類型的地理實體數據在采集之后，需要在屬性表中的“組合類型”字段中選擇對應的實體類型[5]。

經過點實體、線實體、房屋繪制后再進行基礎地理實體構建，見圖6。

圖6 地理實體構建

以上述實景三維模型與數字正射影像為地理場景，通過EPSE平臺對點狀、線狀以及建筑物面狀實體逐一采集，以上橫檔島為例，本文共計采集地物實體106個，輔助實體91個，如圖7所示。

圖7 上橫檔島地理實體采集

2.2 地形圖按需派生

通過EPSE平臺的成果組裝功能，調用廣州市基礎地理實體與廣州市1∶500 地形圖對應關系表，將采集得到的基礎地理實體數據轉換為1∶500 地形圖數據，對于高程點、斜坡等地貌面、高速公路邊線、破壞房屋等不在對應關系的要素進行三維測圖采編或調整[6]。

通過對無居民海島各項成果的空間參考系、位置精度、表達精細度、邏輯一致性、時間精度、場景效果進行檢查，成果各項指標均滿足技術設計要求，其中地形圖地物點中誤差為±5.0 cm，優于允許誤差±30 cm，間距中誤差為±5.0 cm，優于允許誤差±20 cm，高程注記點中誤差為±7.4 cm，優于允許誤差±30 cm，因此，整體位置精度為優。

3 結語

本文介紹了新型基礎測繪體系在南沙區無居民海島地形圖采集的完整應用流程。闡述了通過無人機低空遙感技術采集制作海島的實景三維模型及數字真正射影像圖，在此基礎上進行基礎地理實體的采集與制作，最后通過基礎地理實體按需組裝的方式，成功派生出1∶500 地形圖要素，要素完整率達75.4%，最后通過三維測圖的方式補充地理實體與地形圖要素之間無法對應的部分，實現新型基礎測繪與傳統地形圖數據的轉換與生產，圖件整體精度滿足規范要求。