“多測合一”中綠地核實測量的內外業流程優化研究

趙興友，龔良雄，曹星星

(南昌市測繪勘察研究院，江西 南昌 330013)

1 引 言

“多測合一”是指將建設工程各階段涉及測繪服務的項目(例如規劃核實、消防核實、人防核實、綠地核實以及用地復核等)整合成為一個聯合測繪項目，委托一家具備相應測繪資質的測繪服務機構采用統一的測繪標準實施全過程測繪服務，以達到避免重復測繪、減輕企業負擔、優化營商環境的目的，實現“一次委托、統一測繪、成果共享”[1，2]。

目前南昌市測繪勘察研究院“多測合一”中的綠化核實測量外業采用傳統外業作業方式、內業采用人工編輯、計算及整飾方式，其作業方法存在以下幾方面的不足：①純人工作業成本較高；②傳統作業方式不靈活、效率低；③綠地核實測量任務較多，工期要求普遍較短，傳統作業方式難以滿足繁多任務的工期要求；④人工編輯計算存在一定錯誤率；⑤內業工作量大、工序復雜。

隨著無人機傾斜攝影技術的快速發展，憑借其效率高、成本低、靈活、精度高等優點，該技術在數字城市、智慧城市、不動產測繪、城市規劃、國土資源管理、拆遷、建設等需要大比例尺地形圖的項目中具有廣闊的應用前景[3]。

基于清華山維EPS平臺的腳本開發技術，可將工序復雜的內業處理工作集成于模塊當中，用戶只需調用其中的功能，便可完成復雜的內業處理工作，并大幅提升內業處理的效率。

為此，本文探討了將無人機傾斜攝影技術及EPS腳本開發技術運用于綠地核實測量的內外業中，并闡述了具體的技術流程，并對綠地測量成果精度進行了評定，結果表明：成果精度及圖表符合規范要求，并有效地提高了內外業生產效率。

2 軟硬件平臺簡介

軟件平臺分為三維建模及立體測圖平臺。三維模型生產采用Smart3D軟件進行，該軟件是目前主流的三維建模軟件，能夠多節點并行運算以提高建模運算效率，建模效果出色[4]。立體測圖平臺采用清華山維EPS，該平臺綜合了CAD技術與GIS技術，以數據庫為核心，將圖形和屬性關聯為一體，從源頭支持測繪成果的信息化轉變[5]。該平臺提供VBS腳本開發模式和SDL二次開發模式，本文借助于其VBS腳本開發模式，將“多測合一”中的綠地核實測量內業編輯、計算及整飾集合于一個模塊中，供用戶使用。

硬件平臺采用大疆精靈4 Pro單鏡頭消費級無人機，與專業級無人機相比，該無人機體積較小、攜帶方便，價格低廉，可單人作業，對于工程建設項目用地范圍不大、任務量繁雜的情況，適用性極強。該無人機主要技術參數如表1所示，無人機外形如圖1所示。

圖1 大疆精靈4 Pro

大疆Phantom4 Pro主要技術參數 表1

3 內外業技術流程

采取的外業流程主要包括：①現場踏勘；②飛行參數設置；③像控點布設；④影像采集；⑤像控點測量；⑥屋頂綠化覆土厚度及地下構筑物頂板高采集；⑦因地物受遮擋無法立體采集時進行的外業補測。內業流程分為無人機數據處理流程及綠地測量內業流程：

無人機數據處理流程主要包括：①影像整理；②像控點導入；③空三計算；④三維重建；⑤立體測圖。考慮到在三維環境中只能獲取地上建筑物外輪廓，而無法獲取地下構筑物的外輪廓，因此地上建筑物不在三維環境中采集，與地下構筑物一并調用“多測合一”中規劃核實測量數據或者房屋驗線數據。

綠地測量內業流程主要包括：

(1)綠地地塊面預分層；

在不考慮地下構筑物屋頂綠地與地面綠地分層的情況下，手動地將綠地地塊面進行預分層，分為A11、A31、A32、A33、A41、A42……等14類；

(2)地下構筑物與預分層數據疊置分析；

利用EPS平臺的SSProcess.SplitPolygon函數，將預分層數據A11層與地下構筑物范圍線進行疊置分析，程序自動區分地面綠地(A11)與地下構筑物屋頂綠地(A2*)；

(3)依據高程點及地下室頂板高程，綠地地塊面分層；

對于地下構筑物屋頂綠地(A2*)，利用SSProcess.SearchOuterObjIDs函數查找地塊面內部高程注記點，人機交互輸入地下構筑物上頂板面高程值，程序自動計算各地塊覆土厚度進行分層；

(4)Edb數據標準化后，自動輸出綠地實測圖(*.dwg)；

(5)宅旁綠地退距處理；

利用SSProcess.LineParallelDist函數對房屋面進行緩沖區分析，然后利用SSProcess.SelectionObjClip函數程序自動對宅旁 1 m范圍內綠地進行裁切；

(6)輸出綠地計算圖表；

(7)綠地計算圖與實測圖空間拓撲分析，輸出綠地實測表。

主要利用SSProcess.SearchOuterObjIDs與SSProcess.SearchInnerObjIDs函數，通過分析綠地計算圖與實測圖中綠地地塊面的空間拓撲關系，找出實測圖中綠地地塊所對應的計算圖中的綠地地塊，程序自動輸出綠地實測面積成果表。

實測表與計算表樣式詳見表2及表3，筆者已將②～⑦集成于一個功能模塊當中，用戶可調用其中的功能進行內業生產，如圖2所示：

最后為分析本文所獲取的綠地核實測量成果精度，在測區內結合傳統測繪手段均勻采集綠地特征點及高程點，將其與三維模型獲取的綠地數據進行精度比對分析。

采取的內外業技術流程如圖3所示。

圖3 綠地核實測量內外業技術流程圖

綠地面積實測成果表 表2

綠地面積計算成果表 表3

4 工程實例

筆者以南昌市九龍湖區東城花園安置房綠地面積測量為例，該項目用地面積約為102畝，對該項目用地范圍內的地物采集了影像，基于三維模型生產了竣工總平面圖，利用自主開發的集成模塊對綠地核實測量成果進行了內業處理，并利用全野外實測數據對無人機生產的竣工總平面圖進行了精度分析。

4.1 外業數據采集

本項目地上(地下)建(構)筑物一并調用了建筑物驗線數據，為最大限度提高外業作業效率，根據三維模型精度對原始影像數據的要求，本次飛行利用大疆精靈4 Pro單鏡頭無人機結合Pilot航線規劃軟件直接獲取無人機正下方視角影像，相對行高為 130 m，航向重疊度為82%，旁向重疊度為80%，同時在測區均勻布設5個像控點(均布設在交通指示線當中)，為了分析三維模型的精度，在測區內結合傳統測繪手段均勻采集了30個綠地平面特征點及20個高程點。飛行航線以及現場布設的像控點如圖4、圖5所示：

圖4 航線規劃圖

圖5 像控點布設圖

4.2 三維模型制作及立體測圖

本次空中三角測量及三維建模采用Smart3D實景三維建模軟件，立體測圖采用EPS三維測圖軟件，正射影像、三維模型及竣工總平圖分別如圖6～圖8所示：

圖6 正射影像圖

圖7 實景三維模型

圖8 竣工總平圖

4.3 綠地核實測量內業處理

利用綠地核實測量內業處理集成模塊，除用戶手動將綠地地塊面預分層外，其他內業處理過程均已達到自動化處理，處理后的綠地率計算圖及實測圖如圖9、圖10所示，處理后的實測表、計算表與表3、表4一致。

圖9 綠地面積實測圖

圖10 綠地面積計算圖

5 精度分析

綠地核實測量特征點平面及高程精度規范要求如表4所示。

特征點平面及高程精度要求 表4

為了分析三維模型的精度，將外業采集的30個綠地平面特征點及20個高程點與三維模型獲取的綠地平面特征點與高程點進行精度比對分析，得到綠地平面特征點精度分析表5及綠地高程點精度分析表6。

綠地平面特征點精度分析表 表5

綠地高程點精度分析表 表6

6 結 語

本文將無人機傾斜攝影技術與EPS平臺的VBS腳本開發技術運用于“多測合一”的綠地核實測量項目當中，并驗證了所采用的技術路線的可行性及成果精度的可靠性。以單個綠地核實測量項目用地面積100畝為例，內外業作業時間如表7所示：

內外業作業效率比對表 表7

采用傾斜攝影技術和VBS腳本開發技術的手段有效地提高了綠地核實測量的內外業效率，也為其他正在開展的綠地核實測量項目提供了一定程度的參考。但本文還有以下幾方面的不足，也是將來需要研究的方向：

(1)由于地上建筑物、地下構筑物直接從“多測合一”中規劃核實測量數據或建筑物驗線數據中調取，因此，本文采用的大疆精靈4 Pro利用Smart3D軟件所生產的三維模型精度能否滿足地上建筑物的采集還有待驗證。

(2)在內業處理當中，僅“預分層”為人工處理，能否利用VBS腳本開發技術實現計算機智能分層還有待研究。