多技术融合的城市基本地形图更新模式研究

多技术融合的城市基本地形图更新模式研究

沈吉宝

甘肃省测绘工程院 甘肃兰州 730000

摘要：随着城镇化进程的加快，我国重要基础设施建设取得了显著的成效。在地理信息产业与“互联网+”高度融合的背景下，综合运用低空遥感、机载LiDAＲ、地面激光扫描等先进测绘技术，解决数据获取、数据处理、质量检查等方面存在的效率提升难题，构建一种高效、地空一体化、多尺度的基于数据库的城市基本地形图更新模式，对类似项目具有重要的参考意义。本文就多技术融合的城市基本地形图更新模式展开探讨。

关键词:多技术融合;低空遥感;机载LiDAＲ;地面激光扫描

引言

近年来，随着城镇化速度的加快，城市地面物质形态变化迅速，原有静态的或定期更新地形数据库的模式已严重滞后于城市的发展变化。基本比例尺地形图数据如何才能跟上城市的发展步伐，实现快速有效的更新，已成为城市测绘工作者需要解决的难题之一。

1多技术融合的地空协同地形图更新模式

综合运用低空遥感、机载LiDAＲ、地面激光扫描等先进测绘技术，搭建以“提质增效”为显著特征的地空协同地形图更新模式，提升1：500地形图测绘和1：2000地形图生产效率。空中手段主要基于低空遥感、机载LiDAＲ低成本、高效率等优点，挖掘其在大比例尺(1：500、1：2000)地形图测绘中的应用深度;地面手段主要体现为:①在质检阶段，引入地面激光扫描技术，提出基于点云的地形图精度检测方法;②在内业数据加工阶段，依托格网化更新方式和“粗”编“精”编相结合的缩编模式提质增效。

本文研究内容分为以下5个方面：(1)基于无人机技术的大比例尺地形图测绘:①依托无人技术快速获取正射影像图，利用影像图成果辅助测图;②利用无人机设备悬挂三镜头倾斜相机，通过Smart3D软件建立实景模型，加载实景三维模型和正射影像数据，实现二三维联动一体化地形测绘。(2)基于机载LiDAR技术的1：2000地形图测绘:解决海量点云存储问题、海量点云数据高速显示、建筑物投影差改正等技术难题，实现1：2000数字线划图的快速生成。(3)基于点云的地形图精度的检测方法:①采用基于CORS和ICP算法的地面激光扫描仪快速测量地形的方法实现测站间精确配准，为快速获取精确点云数据提供技术支撑;②依托基于深度图识别的建筑物角点提取算法和基于近邻域分析的高程点拟合算法，构建基于点云的地形图精度的检测方法。(4)基于工程测量数据的面向地理要素的自适应空间数据增量更新方式:传统的地形图更新模式会造成数据生产完成即陈旧的问题，不利于已有测绘成果的利用。为避免重复测绘，建立基于工程数据的面向地理要素的数据库动态更新机制。(5)采用“粗”编“精”编相结合的缩编模式:首先在降低地图可视化标准及综合缩编程度的前提下，进行1∶500数据的全自动、粗略缩编，然后有针对性地进行规范化、精细化、人机协同式综合缩编。

2城市基本地形图的更新方法

2.1利用摄影测量获取的遥感影像进行更新

依据传感器平台（或摄影距离）进行分类，摄影测量可以分为航天卫星摄影测量、航空摄影测量、地面摄影测量、近景摄影测量和显微摄影测量，其中各城市基础地形图更新的遥感影像主要是应用卫星影像和航空影像。遥感影像通过几何校正、正射校正、裁剪与拼接处理、图像增强等处理后，与待更新的城市基础地形图进行叠加分析处理，找到变化区域。然后利用遥感影像进行内业更新采集，即在矢量编辑软件中，将待更新矢量数据、变化检测结果导入，使用变化检测结果快速定位变化区域，并基于遥感影像，对发生变化的地物进行更新。

2.2利用大比例尺基本地形图和工程资料进行缩编和嵌合

对于已有可利用的测绘数字化资料的区域充分利用1:500航测数字图、地形测量。地籍测量、竣工测量、管线及建筑红线验线等资料进行实时更新,变化面积超过50%以上且有大比例尺的基本地形图的区域,采取缩编的手段。由于测绘技术的发展各生产部门的测绘产品为数字化产品于是很方便地进入地形图数据库和进行专题内容的嵌合,采取编绘和嵌合的方法精度可以得到保证,而且生产成本较低,但由于利用资料有限,难以实现全“覆盖”,从而导致许多地方得不到更新,致使现势性得不到较好的保障。这种方法适用于主城规划区的实时动态更新,还必须辅助其它手段才能确保更新的全面。

2.3利用城市业务测绘成果进行更新

建设项目选址勘察时需要进行现状地形测量、规划验收时需要进行竣工测量、土地办证时需要进行宗地测量、房产办证时需要进行地籍测量，这些城市日常建设项目测量时产生大量测绘图件。通过内业处理，将各类业务测量成果图转换成符合基本地形要求的数据，实现基本地形图的更新。

2.4内外业一体化数字测图

由于城市建设的加快，为了满足项目局部用图的急需，对于规划建设所关注的重点热点区域,如新建的道路、涵洞、桥梁、具有特征意义的建筑物、河滩等没有大比例尺工程图和现势性较好的影像资料可利用的，需要进行外业重点修测。采取的主要方法是利用内外业一体化测图技术,实现地物的快速更新，这种方法能及时准确地反映地物的变化，但只适用于较小面积的地形变化更新,工序比较复杂，外业工作量大。

2.5基于点云的城市地形图精度检测方法

采用基于CORS和ICP算法的地面激光扫描仪快速测量地形的方法，实现测站间精确配准，为快速获取精确点云数据提供技术支撑。根据点云高精度、可量测、可视化等特点，可用于地形图的点位精度评价、高程点精度评价、间距精度评价、地理精度评价，经应用验证:点位平面中误差为±0.048m，高程中误差为±0.058m，点位间距中误差为±0.052m，满足规范要求。此外，效率显著提高，劳动强度极大降低，尤其是对于农田、池塘、居民区等地形的质量检查有着很好的效果，拓展了地面激光扫描技术的应用领域。

3各种更新方式的对比分析

遥感影像能全面反映某一时间节点上城市地形的现状，地形更新的精度主要取决于利用的遥感影像的空间分辨率，而且成图比例尺越大，外业的工作量也越大，适合于中、小比例尺地形图的定期更新；数字化测图通过巡查能及时反映城市地形的变化，地形更新的精度也高，但内、外业工作量都比较大，适合于各类比例尺的定期或实时更新；日常业务测量成果能实时反映城市地物的变化，且工作量和成本都比较低，地形更新的精度也高，但其分布零散、不能全面反映城市的整体变化情况，适合于作为辅助手段应用于大比例尺地形图的更新；缩编则取决于其利用的较大比例尺地形图的更新情况，一般在城市大比例尺更新较为完善的情况下，作为辅助手段应用于中、小比例尺地形图的更新；数字栅格地图转绘法的更新情况主要取决于其利用的数字栅格地图（DRG），适合于城市不同比例尺地形图的定期更新。

结语

随着测绘技术的发展，城市基本地形图数据的获取方式也越来越丰富，要实现基础地理信息系统更新与城市的发展变化完全同步目前仍存在很多技术困难，为此,必须尽快建立和完善更新机制，并不断探索切实可行的基础测绘产品更新模式。

参考文献

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