“多測(cè)合一”中綠地核實(shí)測(cè)量的內(nèi)外業(yè)流程優(yōu)化研究

趙興友，龔良雄，曹星星

(南昌市測(cè)繪勘察研究院，江西 南昌 330013)

1 引 言

“多測(cè)合一”是指將建設(shè)工程各階段涉及測(cè)繪服務(wù)的項(xiàng)目(例如規(guī)劃核實(shí)、消防核實(shí)、人防核實(shí)、綠地核實(shí)以及用地復(fù)核等)整合成為一個(gè)聯(lián)合測(cè)繪項(xiàng)目，委托一家具備相應(yīng)測(cè)繪資質(zhì)的測(cè)繪服務(wù)機(jī)構(gòu)采用統(tǒng)一的測(cè)繪標(biāo)準(zhǔn)實(shí)施全過(guò)程測(cè)繪服務(wù)，以達(dá)到避免重復(fù)測(cè)繪、減輕企業(yè)負(fù)擔(dān)、優(yōu)化營(yíng)商環(huán)境的目的，實(shí)現(xiàn)“一次委托、統(tǒng)一測(cè)繪、成果共享”[1，2]。

目前南昌市測(cè)繪勘察研究院“多測(cè)合一”中的綠化核實(shí)測(cè)量外業(yè)采用傳統(tǒng)外業(yè)作業(yè)方式、內(nèi)業(yè)采用人工編輯、計(jì)算及整飾方式，其作業(yè)方法存在以下幾方面的不足：①純?nèi)斯ぷ鳂I(yè)成本較高；②傳統(tǒng)作業(yè)方式不靈活、效率低；③綠地核實(shí)測(cè)量任務(wù)較多，工期要求普遍較短，傳統(tǒng)作業(yè)方式難以滿(mǎn)足繁多任務(wù)的工期要求；④人工編輯計(jì)算存在一定錯(cuò)誤率；⑤內(nèi)業(yè)工作量大、工序復(fù)雜。

隨著無(wú)人機(jī)傾斜攝影技術(shù)的快速發(fā)展，憑借其效率高、成本低、靈活、精度高等優(yōu)點(diǎn)，該技術(shù)在數(shù)字城市、智慧城市、不動(dòng)產(chǎn)測(cè)繪、城市規(guī)劃、國(guó)土資源管理、拆遷、建設(shè)等需要大比例尺地形圖的項(xiàng)目中具有廣闊的應(yīng)用前景[3]。

基于清華山維EPS平臺(tái)的腳本開(kāi)發(fā)技術(shù)，可將工序復(fù)雜的內(nèi)業(yè)處理工作集成于模塊當(dāng)中，用戶(hù)只需調(diào)用其中的功能，便可完成復(fù)雜的內(nèi)業(yè)處理工作，并大幅提升內(nèi)業(yè)處理的效率。

為此，本文探討了將無(wú)人機(jī)傾斜攝影技術(shù)及EPS腳本開(kāi)發(fā)技術(shù)運(yùn)用于綠地核實(shí)測(cè)量的內(nèi)外業(yè)中，并闡述了具體的技術(shù)流程，并對(duì)綠地測(cè)量成果精度進(jìn)行了評(píng)定，結(jié)果表明：成果精度及圖表符合規(guī)范要求，并有效地提高了內(nèi)外業(yè)生產(chǎn)效率。

2 軟硬件平臺(tái)簡(jiǎn)介

軟件平臺(tái)分為三維建模及立體測(cè)圖平臺(tái)。三維模型生產(chǎn)采用Smart3D軟件進(jìn)行，該軟件是目前主流的三維建模軟件，能夠多節(jié)點(diǎn)并行運(yùn)算以提高建模運(yùn)算效率，建模效果出色[4]。立體測(cè)圖平臺(tái)采用清華山維EPS，該平臺(tái)綜合了CAD技術(shù)與GIS技術(shù)，以數(shù)據(jù)庫(kù)為核心，將圖形和屬性關(guān)聯(lián)為一體，從源頭支持測(cè)繪成果的信息化轉(zhuǎn)變[5]。該平臺(tái)提供VBS腳本開(kāi)發(fā)模式和SDL二次開(kāi)發(fā)模式，本文借助于其VBS腳本開(kāi)發(fā)模式，將“多測(cè)合一”中的綠地核實(shí)測(cè)量?jī)?nèi)業(yè)編輯、計(jì)算及整飾集合于一個(gè)模塊中，供用戶(hù)使用。

硬件平臺(tái)采用大疆精靈4 Pro單鏡頭消費(fèi)級(jí)無(wú)人機(jī)，與專(zhuān)業(yè)級(jí)無(wú)人機(jī)相比，該無(wú)人機(jī)體積較小、攜帶方便，價(jià)格低廉，可單人作業(yè)，對(duì)于工程建設(shè)項(xiàng)目用地范圍不大、任務(wù)量繁雜的情況，適用性極強(qiáng)。該無(wú)人機(jī)主要技術(shù)參數(shù)如表1所示，無(wú)人機(jī)外形如圖1所示。

圖1 大疆精靈4 Pro

大疆Phantom4 Pro主要技術(shù)參數(shù) 表1

3 內(nèi)外業(yè)技術(shù)流程

采取的外業(yè)流程主要包括：①現(xiàn)場(chǎng)踏勘；②飛行參數(shù)設(shè)置；③像控點(diǎn)布設(shè)；④影像采集；⑤像控點(diǎn)測(cè)量；⑥屋頂綠化覆土厚度及地下構(gòu)筑物頂板高采集；⑦因地物受遮擋無(wú)法立體采集時(shí)進(jìn)行的外業(yè)補(bǔ)測(cè)。內(nèi)業(yè)流程分為無(wú)人機(jī)數(shù)據(jù)處理流程及綠地測(cè)量?jī)?nèi)業(yè)流程：

無(wú)人機(jī)數(shù)據(jù)處理流程主要包括：①影像整理；②像控點(diǎn)導(dǎo)入；③空三計(jì)算；④三維重建；⑤立體測(cè)圖。考慮到在三維環(huán)境中只能獲取地上建筑物外輪廓，而無(wú)法獲取地下構(gòu)筑物的外輪廓，因此地上建筑物不在三維環(huán)境中采集，與地下構(gòu)筑物一并調(diào)用“多測(cè)合一”中規(guī)劃核實(shí)測(cè)量數(shù)據(jù)或者房屋驗(yàn)線(xiàn)數(shù)據(jù)。

綠地測(cè)量?jī)?nèi)業(yè)流程主要包括：

(1)綠地地塊面預(yù)分層；

在不考慮地下構(gòu)筑物屋頂綠地與地面綠地分層的情況下，手動(dòng)地將綠地地塊面進(jìn)行預(yù)分層，分為A11、A31、A32、A33、A41、A42……等14類(lèi)；

(2)地下構(gòu)筑物與預(yù)分層數(shù)據(jù)疊置分析；

利用EPS平臺(tái)的SSProcess.SplitPolygon函數(shù)，將預(yù)分層數(shù)據(jù)A11層與地下構(gòu)筑物范圍線(xiàn)進(jìn)行疊置分析，程序自動(dòng)區(qū)分地面綠地(A11)與地下構(gòu)筑物屋頂綠地(A2*)；

(3)依據(jù)高程點(diǎn)及地下室頂板高程，綠地地塊面分層；

對(duì)于地下構(gòu)筑物屋頂綠地(A2*)，利用SSProcess.SearchOuterObjIDs函數(shù)查找地塊面內(nèi)部高程注記點(diǎn)，人機(jī)交互輸入地下構(gòu)筑物上頂板面高程值，程序自動(dòng)計(jì)算各地塊覆土厚度進(jìn)行分層；

(4)Edb數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化后，自動(dòng)輸出綠地實(shí)測(cè)圖(*.dwg)；

(5)宅旁綠地退距處理；

利用SSProcess.LineParallelDist函數(shù)對(duì)房屋面進(jìn)行緩沖區(qū)分析，然后利用SSProcess.SelectionObjClip函數(shù)程序自動(dòng)對(duì)宅旁 1 m范圍內(nèi)綠地進(jìn)行裁切；

(6)輸出綠地計(jì)算圖表；

(7)綠地計(jì)算圖與實(shí)測(cè)圖空間拓?fù)浞治觯敵鼍G地實(shí)測(cè)表。

主要利用SSProcess.SearchOuterObjIDs與SSProcess.SearchInnerObjIDs函數(shù)，通過(guò)分析綠地計(jì)算圖與實(shí)測(cè)圖中綠地地塊面的空間拓?fù)潢P(guān)系，找出實(shí)測(cè)圖中綠地地塊所對(duì)應(yīng)的計(jì)算圖中的綠地地塊，程序自動(dòng)輸出綠地實(shí)測(cè)面積成果表。

實(shí)測(cè)表與計(jì)算表樣式詳見(jiàn)表2及表3，筆者已將②～⑦集成于一個(gè)功能模塊當(dāng)中，用戶(hù)可調(diào)用其中的功能進(jìn)行內(nèi)業(yè)生產(chǎn)，如圖2所示：

最后為分析本文所獲取的綠地核實(shí)測(cè)量成果精度，在測(cè)區(qū)內(nèi)結(jié)合傳統(tǒng)測(cè)繪手段均勻采集綠地特征點(diǎn)及高程點(diǎn)，將其與三維模型獲取的綠地?cái)?shù)據(jù)進(jìn)行精度比對(duì)分析。

采取的內(nèi)外業(yè)技術(shù)流程如圖3所示。

圖3 綠地核實(shí)測(cè)量?jī)?nèi)外業(yè)技術(shù)流程圖

綠地面積實(shí)測(cè)成果表 表2

綠地面積計(jì)算成果表 表3

4 工程實(shí)例

筆者以南昌市九龍湖區(qū)東城花園安置房綠地面積測(cè)量為例，該項(xiàng)目用地面積約為102畝，對(duì)該項(xiàng)目用地范圍內(nèi)的地物采集了影像，基于三維模型生產(chǎn)了竣工總平面圖，利用自主開(kāi)發(fā)的集成模塊對(duì)綠地核實(shí)測(cè)量成果進(jìn)行了內(nèi)業(yè)處理，并利用全野外實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)對(duì)無(wú)人機(jī)生產(chǎn)的竣工總平面圖進(jìn)行了精度分析。

4.1 外業(yè)數(shù)據(jù)采集

本項(xiàng)目地上(地下)建(構(gòu))筑物一并調(diào)用了建筑物驗(yàn)線(xiàn)數(shù)據(jù)，為最大限度提高外業(yè)作業(yè)效率，根據(jù)三維模型精度對(duì)原始影像數(shù)據(jù)的要求，本次飛行利用大疆精靈4 Pro單鏡頭無(wú)人機(jī)結(jié)合Pilot航線(xiàn)規(guī)劃軟件直接獲取無(wú)人機(jī)正下方視角影像，相對(duì)行高為 130 m，航向重疊度為82%，旁向重疊度為80%，同時(shí)在測(cè)區(qū)均勻布設(shè)5個(gè)像控點(diǎn)(均布設(shè)在交通指示線(xiàn)當(dāng)中)，為了分析三維模型的精度，在測(cè)區(qū)內(nèi)結(jié)合傳統(tǒng)測(cè)繪手段均勻采集了30個(gè)綠地平面特征點(diǎn)及20個(gè)高程點(diǎn)。飛行航線(xiàn)以及現(xiàn)場(chǎng)布設(shè)的像控點(diǎn)如圖4、圖5所示：

圖4 航線(xiàn)規(guī)劃圖

圖5 像控點(diǎn)布設(shè)圖

4.2 三維模型制作及立體測(cè)圖

本次空中三角測(cè)量及三維建模采用Smart3D實(shí)景三維建模軟件，立體測(cè)圖采用EPS三維測(cè)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(shí)景三維模型

圖8 竣工總平圖

4.3 綠地核實(shí)測(cè)量?jī)?nèi)業(yè)處理

利用綠地核實(shí)測(cè)量?jī)?nèi)業(yè)處理集成模塊，除用戶(hù)手動(dòng)將綠地地塊面預(yù)分層外，其他內(nèi)業(yè)處理過(guò)程均已達(dá)到自動(dòng)化處理，處理后的綠地率計(jì)算圖及實(shí)測(cè)圖如圖9、圖10所示，處理后的實(shí)測(cè)表、計(jì)算表與表3、表4一致。

圖9 綠地面積實(shí)測(cè)圖

圖10 綠地面積計(jì)算圖

5 精度分析

綠地核實(shí)測(cè)量特征點(diǎn)平面及高程精度規(guī)范要求如表4所示。

特征點(diǎn)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(yè)采集的30個(gè)綠地平面特征點(diǎn)及20個(gè)高程點(diǎn)與三維模型獲取的綠地平面特征點(diǎn)與高程點(diǎn)進(jìn)行精度比對(duì)分析，得到綠地平面特征點(diǎn)精度分析表5及綠地高程點(diǎn)精度分析表6。

綠地平面特征點(diǎn)精度分析表 表5

綠地高程點(diǎn)精度分析表 表6

6 結(jié) 語(yǔ)

本文將無(wú)人機(jī)傾斜攝影技術(shù)與EPS平臺(tái)的VBS腳本開(kāi)發(fā)技術(shù)運(yùn)用于“多測(cè)合一”的綠地核實(shí)測(cè)量項(xiàng)目當(dāng)中，并驗(yàn)證了所采用的技術(shù)路線(xiàn)的可行性及成果精度的可靠性。以單個(gè)綠地核實(shí)測(cè)量項(xiàng)目用地面積100畝為例，內(nèi)外業(yè)作業(yè)時(shí)間如表7所示：

內(nèi)外業(yè)作業(yè)效率比對(duì)表 表7

采用傾斜攝影技術(shù)和VBS腳本開(kāi)發(fā)技術(shù)的手段有效地提高了綠地核實(shí)測(cè)量的內(nèi)外業(yè)效率，也為其他正在開(kāi)展的綠地核實(shí)測(cè)量項(xiàng)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(lái)需要研究的方向：

(1)由于地上建筑物、地下構(gòu)筑物直接從“多測(cè)合一”中規(guī)劃核實(shí)測(cè)量數(shù)據(jù)或建筑物驗(yàn)線(xiàn)數(shù)據(jù)中調(diào)取，因此，本文采用的大疆精靈4 Pro利用Smart3D軟件所生產(chǎn)的三維模型精度能否滿(mǎn)足地上建筑物的采集還有待驗(yàn)證。

(2)在內(nèi)業(yè)處理當(dāng)中，僅“預(yù)分層”為人工處理，能否利用VBS腳本開(kāi)發(fā)技術(shù)實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)智能分層還有待研究。