多種測(cè)繪手段在南沙區(qū)地形圖更新中的應(yīng)用

區(qū)意金，伍錫銹

（廣州市城市規(guī)劃勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院，廣東廣州510000）

0 引言

基礎(chǔ)測(cè)量是我國(guó)測(cè)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(guó)民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展。根據(jù)《廣州市城鄉(xiāng)規(guī)劃技術(shù)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(shè)用地區(qū)域，應(yīng)當(dāng)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(guó)土規(guī)劃局委托市規(guī)劃院對(duì)南沙區(qū)現(xiàn)有地形圖進(jìn)行更新，2017年為第三次。

1 日常規(guī)劃管理測(cè)量

為便于管理，實(shí)現(xiàn)地形圖動(dòng)態(tài)更新，項(xiàng)目組在進(jìn)行2015年度更新時(shí)，引入了“網(wǎng)格單元”的概念，以網(wǎng)格為單位進(jìn)行數(shù)據(jù)更新，并對(duì)全區(qū)網(wǎng)格進(jìn)行了細(xì)化工作，按照便于實(shí)施網(wǎng)格更新的原則，全區(qū)共構(gòu)建網(wǎng)格17101個(gè)，為地形圖更新做好準(zhǔn)備。

地形圖每年更新一次，盡量做到數(shù)據(jù)沿用，避免重復(fù)測(cè)繪。利用日常規(guī)劃管理測(cè)量的地形圖更新1:500基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫(kù)，包括日常的驗(yàn)收測(cè)量成果、違法建設(shè)測(cè)量成果等資料。

2 正射影像測(cè)量

無(wú)人機(jī)獲取正射影像圖具有成本低、效率高的優(yōu)勢(shì)，可應(yīng)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(xiàng)目對(duì)項(xiàng)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(duì)變化區(qū)域并進(jìn)行修測(cè)更新。對(duì)于道路、水系兩側(cè)有帶狀植被覆蓋的區(qū)域，疊加無(wú)人機(jī)傾斜攝影測(cè)量，構(gòu)建地模進(jìn)行修測(cè)更新。

通過(guò)正射影像圖或者無(wú)人機(jī)傾斜攝影測(cè)量構(gòu)建數(shù)字地模，可以減少部分外業(yè)測(cè)量的工作量，并增加制圖的準(zhǔn)確性和可靠性，以及利用影像圖對(duì)地形圖更新進(jìn)行檢核。

3 傳統(tǒng)RTK野外數(shù)據(jù)采集和全站儀測(cè)量

3.1 外業(yè)地形圖巡視

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

3.2 采用RTK進(jìn)行野外數(shù)據(jù)采集

施測(cè)區(qū)域如果RTK接收機(jī)信號(hào)良好，使用RTK架基站法或采用GZCORS RTK的測(cè)量方式，現(xiàn)場(chǎng)采集地形、地物點(diǎn)的碎部坐標(biāo)，繪制草圖。

3.3 采用全站儀解析法進(jìn)行測(cè)繪

在密集的建成區(qū)等RTK接收機(jī)信號(hào)不好的區(qū)域，在控制點(diǎn)上架設(shè)全站儀測(cè)量所有可見(jiàn)的地形、地物點(diǎn)碎部坐標(biāo)，并對(duì)未變化的地形、地物進(jìn)行一定比例的檢測(cè)，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(jìn)行實(shí)地檢查復(fù)核，查漏補(bǔ)缺。檢查管線檢修井是否遺漏、各種注記包括樓層結(jié)構(gòu)、街巷門(mén)牌、地面鋪裝和植被是否標(biāo)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(dá)188km2，接近全區(qū)總面積的1/4。下轄3個(gè)街道、6個(gè)鎮(zhèn)，全區(qū)常住人口79.6萬(wàn)人。

作為國(guó)家級(jí)新區(qū)，特別是2014年，中國(guó)（廣東）自由貿(mào)易試驗(yàn)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(shè)進(jìn)程明顯加快，相應(yīng)的全區(qū)地形地貌變化面積大，變化速度快。為適應(yīng)城市高速發(fā)展，建設(shè)南沙區(qū)完善的地理信息數(shù)據(jù)庫(kù)，為廣州市、南沙區(qū)兩級(jí)人民政府審時(shí)度勢(shì)，科學(xué)決策提供全面、詳實(shí)、動(dòng)態(tài)的全區(qū)國(guó)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(cè)繪、570km2的1:2000地形圖測(cè)繪，并確定每年進(jìn)行動(dòng)態(tài)更新[2]。

2015年，廣州南沙區(qū)國(guó)土規(guī)劃局委托廣州市城市規(guī)劃勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院對(duì)南沙區(qū)現(xiàn)有的地形圖進(jìn)行了2015年度首次更新；2016年進(jìn)行了第二次年度更新；2017年，南沙區(qū)國(guó)土規(guī)劃局再次委托廣州市規(guī)劃院對(duì)南沙區(qū)現(xiàn)有的地形圖進(jìn)行第三次年度更新。

4.2 已有資料收集

（1）南沙GPS-D級(jí)網(wǎng)與三等水準(zhǔn)網(wǎng)，2016年，市規(guī)劃院。

表1 規(guī)劃管理測(cè)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(chǔ)地形圖，2016年，市規(guī)劃院。

GZCORS和廣州市似大地水準(zhǔn)面精化成果用于RTK控制點(diǎn)測(cè)量及坐標(biāo)轉(zhuǎn)換使用。

4.3 RTK控制測(cè)量

測(cè)區(qū)能找到的GPS-D級(jí)控制點(diǎn)共33點(diǎn)、三等水準(zhǔn)點(diǎn)27點(diǎn)，分布比較均勻、點(diǎn)位保存完好，可作為測(cè)區(qū)的平面和高程起算點(diǎn)使用。

在測(cè)區(qū)主干道、大型河道沿岸等堅(jiān)實(shí)穩(wěn)固的地方，成對(duì)布設(shè)RTK圖根起算點(diǎn)。采用GZCORS RTK測(cè)量方式，實(shí)時(shí)測(cè)量RTK圖根起算點(diǎn)的CGCS2000坐標(biāo)，利用廣州市似大地水準(zhǔn)面精化格網(wǎng)模型和計(jì)算軟件，轉(zhuǎn)換得到廣州坐標(biāo)和廣州高程，作為測(cè)區(qū)首級(jí)控制點(diǎn)。在建筑物密集的城區(qū)和村鎮(zhèn)，再加密布設(shè)圖根導(dǎo)線。測(cè)區(qū)RTK圖根控制起算點(diǎn)在實(shí)地埋設(shè)12cm的六角大鋼釘，噴紅油漆加以整飾。

測(cè)區(qū)共布設(shè)RTK點(diǎn)對(duì)163對(duì)，精度滿足加密圖根導(dǎo)線起算邊小于1/4000的要求，檢測(cè)高差與GZCORS測(cè)設(shè)較差均滿足小于等于±0.4×S（S為觀測(cè)斜距，單位為m）（mm）的要求，檢核角度較差都小于60″，GZCORS測(cè)量的結(jié)果滿足精度要求。

4.4 圖根導(dǎo)線測(cè)量

由南沙GPS-D級(jí)控制點(diǎn)和RTK圖根起算點(diǎn)引測(cè)圖根導(dǎo)線，圖根導(dǎo)線布設(shè)合理，圖根點(diǎn)密度滿足測(cè)圖需要。圖根導(dǎo)線邊長(zhǎng)和平均邊長(zhǎng)、圖根三角高程路線和路線長(zhǎng)度、各圖根導(dǎo)線點(diǎn)精度均符合規(guī)范要求。

4.5 引用日常規(guī)劃管理測(cè)量成果

在2017年度南沙區(qū)地形圖更新項(xiàng)目中，日常規(guī)劃測(cè)量更新過(guò)的每一宗地形圖，都及時(shí)與測(cè)區(qū)1:500基礎(chǔ)地形圖庫(kù)中原圖進(jìn)行比對(duì)更新，并與原圖做好銜接。

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

4.6 正射影像測(cè)量

一年三次定時(shí)利用無(wú)人機(jī)對(duì)整個(gè)測(cè)區(qū)飛正射影像圖，經(jīng)過(guò)影像比對(duì)，可以及時(shí)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(guò)比對(duì)同一地點(diǎn)不同時(shí)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(shí)地已經(jīng)新增魚(yú)塘。通過(guò)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(huà)圖，及時(shí)將數(shù)據(jù)庫(kù)地形原圖進(jìn)行比對(duì)更新，極大地減小了外業(yè)測(cè)繪工作量，提高工作效率。

4.7 傳統(tǒng)測(cè)量

（1）除去日常規(guī)劃管理測(cè)量的圖斑外，正射影像圖能比對(duì)出的變化區(qū)域，但由于影像質(zhì)量或其他原因無(wú)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(cè)量的首選GZCORS RTK進(jìn)行測(cè)繪。

圖1 地形疊加影像

（2）無(wú)法通過(guò)正射影像圖進(jìn)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(guò)野外巡視，變化大、需要新測(cè)的區(qū)域在工作底圖上圈出測(cè)量范圍，采用全站儀全解析法進(jìn)行測(cè)繪

4.8 正射影像圖輔助道路制圖平面精度對(duì)比檢測(cè)

本項(xiàng)目通過(guò)對(duì)交通道路要素即道路邊線，利用無(wú)人機(jī)正射影像圖套繪和實(shí)測(cè)交通道路邊線進(jìn)行絕對(duì)精度比對(duì)，以檢核無(wú)人機(jī)正射影像圖用來(lái)套繪道路邊線的可靠性和準(zhǔn)確性，本項(xiàng)目所用影像圖分辨率為0.05m，道路邊線實(shí)測(cè)坐標(biāo)采用GZCORS RTK結(jié)合全站儀坐標(biāo)采集進(jìn)行?？偙葘?duì)點(diǎn)數(shù)為1180個(gè)，較差中誤差為0.124m，最大較差為0.486m。

本項(xiàng)目通過(guò)上述實(shí)驗(yàn)，對(duì)于1:500測(cè)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(duì)后續(xù)正射影像圖更新交通道路研究和應(yīng)用具有參考價(jià)值意義。

5 結(jié)語(yǔ)

本文對(duì)三種測(cè)量方法應(yīng)用于南沙區(qū)1:500地形圖更新測(cè)量進(jìn)行研究。首先利用日常規(guī)劃管理測(cè)量成果及時(shí)更新地形圖數(shù)據(jù)庫(kù)；利用正射影像圖及時(shí)發(fā)現(xiàn)測(cè)區(qū)內(nèi)地形變化，能通過(guò)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(biāo)采集法進(jìn)行測(cè)量。三種測(cè)量方式優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)，相互結(jié)合使用，能有效提高工作效率，減少政府財(cái)政支出，為城鎮(zhèn)快速發(fā)展如何動(dòng)態(tài)或定期更新地形圖提供了借鑒意義。