新型基础测绘在地理信息数据更新中的应用——以中山市为例

吴泽洪

中山市自然资源信息中心 广东 中山 528403

基础测绘以促进国民经济发展为目标，长期为社会各项专业测绘提供基础地理信息数据。随着测绘技术的进步以及社会各行业对测绘资料的新需求，构建新型基础测绘体系已经成为新时代基础测绘转型的必由之路[1]。2021年1月，《中山市基础测绘“十四五”规划（2021-2025）》经中山市政府批准同意印发，《规划》提出“十四五”期间要加强全市基础地理信息数据更新和三维地理信息数据建设，为各级政府、部门在管理和决策中提供准确的基础地理信息数据支撑。

在这个时代背景下，中山市自然资源局统筹开展中山市新一轮基础地理信息数据获取工作，以填补中山市产业平台范围内的基础地理信息数据需求，为各级政府决策、社会经济发展提供基础数据支撑。

1 实践区域概况

中山市是广东省地级市，珠江口西岸都市圈城市之一。本项目覆盖范围主要包括中山市火炬开发区、石岐街道、东区、南区、小榄镇、古镇镇、黄圃镇、港口镇、横栏镇、大涌镇、神湾镇、坦洲镇、东升镇、三乡镇等地区，具体位置和面积以建设单位提供的位置图为准，工作面积约784.2km2（见图1）。

图1 项目工作范围

2 项目技术流程设计

2.1 总体技术路线

项目基于直升机平台，采用倾斜航摄仪和机载激光雷达系统集成的同步数据采集方案，实现一次航飞获取倾斜影像和LiDAR点云两套数据。采用空间数据一体化在线协同生产作业云平台，实现任务和内容协同，基于航飞采集的数据进行倾斜三维实景模型、DEM、DSM、TDOM和1：500地形图测图生产。

项目的主要工作内容有：准备工作、像控点布设及测量、航飞数据采集、倾斜摄影实景三维模型、数字高程模型（Digital Elevation Model：DEM）、数字表面模型（Digital Surface Model：DSM）、真正射影像（True Digital Orthophoto Map：TDOM）、1∶500地形图测图、倾斜摄影实景单体三维模型成果生产、质量检查等。

总体技术路线图如2图所示。

图2 总体技术路线

2.2 数据采集

2.2.1 像控点布设测量

通过实地测量验证，基于中山市连续运行卫星定位城市测量综合服务系统（ZSCORS可满足像控点RTK测量要求。采用基于ZSCORS的GNSS-RTK测量方式施测，无需事先进行基础控制测量，其中像控点精度要求平面位置中误差不低于5cm，高程中误差不低于5cm。按照工作范围及满足航摄飞行任务和项目成果精度要求，在7 8 4.2 km2的项目作业范围内，均匀布设像控点，像控点布设密度约5个/km3，并根据现场实际情况进行调整。具体技术流程如图3所示。

图3 像控点布设测量流程图

2.2.2 航飞数据采集

倾斜摄影测量技术是通过堕胎传感器从不同角度继续宁采集，快速、高效地获取丰富的数据信息，从而反映地面的客观情况，满足人们对三维信息的需求[2]。本项目采用AS350有人直升机平台，搭载航图大师多视角航空摄影仪和Optech Galaxy Prime激光雷达仪进行倾斜摄影和激光雷达数据采集，同时获取面积约784.2km2区域的倾斜影像和机载LiDAR激光点云数据，实现一次航飞两套数据的创新性数据采集模式。倾斜航空摄影与机载激光数据一体化全域数据采集流程如图4所示。

图4 倾斜航空摄影与机载激光数据一体化全域数据采集技术流程

其中针对倾斜航空摄影工作，项目测区范围内基准面垂直影像分辨率不低于3cm，高差较大的山区等困难区域可适当放宽，最终成果满足下视影像地面分辨率优于5cm，784.2km2的倾斜航空摄影五镜头影像和同步POS数据。

针对机载激光扫描数据采集工作，与倾斜航空摄影同时，获取项目测区范围内平均地面点云密度≥16点/m2，覆盖面积784.2km2，同时获取机载POS数据。

2.3 数据处理及成果生产

2.3.1 空三处理

倾斜影像空中三角测量是以倾斜摄影获取的影像像点的坐标为依据，按照最小二乘法函数，利用少量地面像控点的坐标为平差条件，求解像控点的地面坐标。倾斜影像空三整体流程主要分为影像特征点提取与匹配、构建自由网以及带控制数据的倾斜影像光束法区域网平差的三个步骤，精确的空三处理结果是进行三维建模的基础。

本项目采用国产软件重建大师，支持单张照片1.5亿像素，6万张照片一次性导入，超大数据一次导入，支持可视化在线分割空三区块，解决单次空三的数据量限制，同时多引擎运行进行空三解算，保证空三稳定通过。同时支持多人在线协同刺点，将单一排他任务变成多人协同任务，线性提高刺点生产效率

2.3.2 实景三维模型生产

倾斜影像实景三维模型生产主要基于软件进行，主要生产过程包括生产数据准备、数据导入、倾斜数据空三处理、重建框架设置和模型整理、更新修饰，生产满足质量要求的实景三维模型成果（见图5）。

图5 基于倾斜影像数据的三维建模流程

2.3.3 数字表面模型与数字高程模型生产

利用机载LiDAR点云数据，通过激光点云滤波和分类、数据内插等，提取地表点点云和地面点点云，构建数字表面模型DSM和数字高程模型DEM，通过图幅拼接和裁切、质量检查等步骤获取最终DSM、DEM成果（见图6）。

图6 DSM、DEM生产流程图

2.3.4 真正射影像TDOM生产

本项目的真正射影像TDOM以三维模型为基础进行微分纠正，所有地物都进行了垂直纠正，建筑物等拼接处不会存在明显的偏差。在模型成果生成完毕以后在软件中设置参数生产出5cm分辨率的TDOM成果，随后按镇街进行裁剪拼接、匀光匀色和成果优化生产出TDOM产品。

2.3.5 1：500地形图生产

本项目1：500地形图测绘利用倾斜摄影测图，基于实景三维模型和LiDAR点云数据，按照协同生产作业的模式开展。基于倾斜摄影实景三维模型进行地形图数据采集，利用倾斜影像进行前方交会测图，同时利用航摄阶段获取的高密度机载LiDAR点云数据进行地形图辅助测图，极大提高内业测图的成果丰富度和成图数据精度，减少外业工作。并搭建智云协作平台，将传统的集中测绘转变为共享经济模式下的按需测绘、跨域协作测绘，减少人力消耗的同时提高数据整合效率和数据安全性。

2.3.6 实景单体化三维模型生产

实景三维模型实际为一个连续的不规则三角网，难以实现单个建筑模型的查询、统计、分析等精细化管理和深度应用，通过建筑模型的单体化，可以进一步深化倾斜建模成果的应用。综合考虑技术要求及应用需求，对任务区全域的建筑逻辑单体化，并对重点区域和重点建设工程竣工验收范围进行建筑物理单体化。

建筑逻辑单体化使用前期生产的倾斜摄影实景三维模型和地形图测图成果房屋面数据，通过软件渲染方式实现，不涉及数据生产。通过提前创建场景配置文件，采用LOD快速加载实景三维模型，并在场景中加载房屋面数据，通过数据预处理后进行三维场景渲染，带年纪生成后的单体化模型可以查询到相应属性。

建筑物理单体化采用重建单体化的方式实现，通过人机交互的方法，在倾斜三维模型基础上进行建筑物的边界提取、纹理自动匹配和三维模型重构。主要技术流程包括：数据准备、预处理、作业区分块与工程配置、人机交互建模、纹理自动映射与修编、模型检查和成果整理。

2.4 数据成果质量检查及精度评定

项目依照ISO9001∶2015质量管理体系要求，建立了完善的质量管理体系，规定了质量方针、质量目标、质量管理体系要求职责和权限。项目对测绘成果质量控制实行“两级检查、一级验收”制度。数据质量检查方法包括计算机自动检查、计算机辅助检查和人工检查。计算机自动检查主要包括数据完整性、必填字段、值域、空间拓扑等，计算机辅助检查铜鼓人机交互的方式进行，主要包括放大漫游检查、图层叠加检查、数据格式转换检查等，人工检查主要包括资料对比检查、经验判断检查等。

最终精度评定主要是通过预先设定的技术规范对测绘成果进行检查评定，最终检查成果精度满足相关技术规范要求见表1。

表1 成果精度质量检查总体情况

3 结束语

本文简述了中山市利用新型基础测绘技术对中山市部分镇街继续地理信息数据更新的生产过程，同时与传统测绘技术数据生产进行比较分析，基于新型基础测绘技术采集、生产数据的优势明显，在大幅降低人力和时间成本的同时，提高数据精度，基于新型基础测绘技术的地理信息数据生产将会住建成为日后的主流手段。通过新型基础测绘技术推进全市基础地理信息数据更新工作，获取全市域覆盖784.2平方千米范围的数字化地形图和航空影像等数据，实现对全市建设用地和七个重大平台范围全覆盖，实现一次投入、多次受益、多方受益，进一步夯实测绘工作基础，不断丰富基础地理信息资源，为推动全市高质量发展提供了有力支撑和基础保障。