摘要： 對建設用地重新規劃是緩解經濟發展壓力， 提高經濟發展速度的一種方式， 對建設用地的重新規劃需要竣工復測， 而跨海大橋及連接線工程由于線形復雜且長、 受氣候影響大、 安全系數低導致竣工復測更為不易。 本文以浙江省三門灣、 臺州灣、 樂清灣大橋及接線工程(“三灣工程” )項目為例， 詳細介紹了 GNSS、 無人機傾斜攝影測量及三維建模等現代測量技術在跨海大橋及連接線工程建設用地竣工復測中的應用， 期望為其他同類項目竣工復測提供參考。

　　關鍵詞： GNSS; 傾斜攝影測量; 三灣工程; 竣工測量

　　引言

　　近幾年， 道路、 橋梁等交通基礎設施的建設連通了全國， 促進了各地的城市化建設， 實現了經濟的巨大飛躍。 但是隨著城市化道路的不斷發展， 原有道路橋梁的質量與能力等已不能滿足經濟發展的需求[1，2]， 因此需要對其建設用地進行竣工復測，進而重新規劃。 竣工測量是指各種工程建設竣工、驗收時所進行的測繪工作， 竣工測量的最終成果就是竣工總平面圖， 它包括反映工程竣工時的地形現狀、 地上與地下各種建筑物以及各類管線平面位置與高程的總現狀地形圖和各類專業圖等。 相對于內陸而言， 位于沿海地區的跨海大橋， 測量條件更為艱苦， 由于海域寬闊， 控制點只能布設在已施工完成的承臺上， 制約了控制網的設計[3，4]。

　　兩向接線工程中則需要同時負責雙向工程， 跨海大橋的雙向連接工程難度更是大大增加�？绾４髽蚣斑B接線工程存在以下技術難點： ①傳播誤差大。 水準高程控制測量誤差傳播存在累計屬性， 與距起算點的距離呈正相關， 跨海大橋及連接線工程等線形工程累計誤差驚人[5]; ②投影變形嚴重。 在高斯投影中， 測區離中央子午線越遠， 高度越大， 投影長度變形越大。 跨海大橋及連接線工程由于線路長、 范圍廣導致投影變形嚴重[6]; ③地形復雜， 氣候惡劣。 跨海大橋處于陸海相交的海域環境中， 地質情況復雜， 海上風浪等自然氣候條件惡劣[7]。隨著無人機航攝、 全球衛星導航系統( GlobalNavigation Satellite System， GNSS)、 三維建模等現代測量技術在測繪及竣工測量中的廣泛應用[8～ 15]， 跨海大橋及連接線工程的問題也有了更好的解決方法。

　　文獻[8～ 10]分別探究了三維激光掃描技術在現代幾何式立面結構建筑、 地鐵車站線形建筑及異形建筑中的應用， 但是由于跨海大橋所處環境的特殊性， 對于站載式激光掃描儀而言， 其站點難以選擇， 無法對跨海大橋的全面結構進行描繪; 文獻[11～13] 探究了無人機傾斜攝影技術在城市建筑中的應用， 城市建筑大多屬于現代幾何式立面結構建筑， 而跨海大橋及接線工程屬于線形結構工程， 可選特征較為稀少， 相較于城市建筑而言， 傾斜攝影技術應用難度更大; 文獻 [14， 15] 則探究了無人機技術在道路測量與管線測量等線形結構建筑中的應用， 但是僅僅利用了無人機技術， 無法對無人機傾斜攝影在線形結構產生的累計誤差進行消除。

　　鑒于此， 本文以浙江省三門灣、 臺州灣、 樂清灣大橋及接線工程(以下簡稱“三灣工程” ) 項目為例， 綜合運用 GNSS 控制測量與無人機傾斜攝影等現代測量技術， 探究了現代測量技術在跨海大橋及連接線工程建設用地竣工復測中的應用， 解決了跨海大橋及連接線工程中在地形復雜的情況下傳播誤差大、 變形嚴重等問題， 而且本次項目無人機傾斜攝影的三維建模成果能夠滿足 1∶500 大比例尺竣工復測地形測圖精度要求。

　　1 工程概況

　　三灣工程位于東經 121° 00′至 121° 40′， 北緯27°50′至 29°40′， 沿線地形復雜多樣， 地處沿海灘涂、 低山丘陵， 地類多以魚塘、 旱地、 園地、 林地等為主。 三灣工程全長 147. 31km， 連接線 18. 71km，分為三部分。 三門灣大橋及接線工程起于寧波象山戴港， 止于三門縣六敖互通， 全長 38. 15km， 其中臺州段境內 6. 73km (均屬三門縣)。

　　臺州灣大橋及接線工程起自三門縣六敖鎮， 接三門灣大橋及接線工程， 途經三門縣、 臨海市、 椒江區、 路橋區和溫嶺市 5 個縣(市、 區)， 終點與樂清灣大橋及接線工程相接， 路線主線長 102. 43km， 連接線長 13. 8km。共設橋梁 92 座、 隧道 10 座。 浙樂清灣大橋及接線工程起點接臺州灣大橋及接線的終點， 止于樂清市南塘鎮， 路線主線長 38. 15km， 連接線長 4. 91km。本著 “權屬合法、 界址清楚、 面積準確” 的原則， 依據相關技術標準， 充分利用已有成果， 以全球衛星導航系統進行控制測量， 采用無人機傾斜攝影測量的方法完成 1∶500 竣工復測地形圖測制， 結合權屬核查情況， 復核本項目的批準用地面積、 安置用地面積和新增用地面積， 為土地專項驗收提供基礎數據， 同時對服務區等單體工程的綠地、 人防等進行測量。

　　2 控制測量基于水準測量與 GNSS 測量的互補性， 采取大范圍使用 GNSS 測量控制， 小范圍使用水準測量細化的方法。 GNSS 測量不受地形影響， 能夠精確測量控制點的空間位置， 因此適用于大范圍的控制點測量， 也能夠將測量區域進行劃分， 減小長距離、大范圍的線形工程在傳播過程中測量誤差的累計，小范圍采用水準測量細化控制測量。

　　利用從浙江省測繪資料檔案館收集的沿線 14個高等級 GNSS 控制點為起算點， 其平面坐標為2000 國家大地坐標系， 高程基準為 1985 國家高程基準(二期)。 全線統一布設 D 級 GNSS 網， 在 D 級GNSS 網下布設 E 級 GNSS 控制點， 作為整個項目框架性的控制， 以滿足像控點和圖根點及界樁測設需求。 其中 D 級 GNSS 控制點 32 個， 平均邊長約5km， E 級 GNSS 控制點約 110 個， 平均邊長為 1km(隧道部分除外)。 本文中 D、 E 級 GNSS 控制網采用靜態相對定位模式測量， 沿線路形成帶狀網， 全網擬采用邊連、 網連式構網， 利用 ZJ CORS 或 TZCORS 采集 D、 E 級控制點的大地高， 其中 D、 E 級GNSS 控制網觀測包括外業觀測、 基線解算與檢核以及 GNSS 網平差計算、 驗算及精度評定。 將大地高成果導入坐標轉換平臺， 選擇獨立似大地水準面精化模型， 求出每個點的精化高程。

　　3 基于傾斜攝影的 1∶500 地形測圖相較于一般地形圖而言， 1∶500 竣工測量地形圖更加詳細， 圖面內容更加復雜， 圖根控制點更加密集， 測量精度更高。 傳統測繪方法在圖面內容測量上存在遺漏問題， 無法對地形進行完全測繪。 無人機傾斜攝影測繪完整、 快速、 詳細， 是外業測繪的理想手段。 但是在線形工程中， 大比例地形圖在同一圖幅中覆蓋范圍小， 受地形影響嚴重， 而且由于存在禁飛區等特殊區域影響， 無人機傾斜攝影測量存在漏洞。

　　因此本文采用無人機傾斜攝影建模與傳統測繪的組合方法完成 1∶500 大比例尺竣工復測地形圖的繪制。首先進行無人機傾斜攝影建模， 對測繪內容進行核查， 對不滿足 1∶500 竣工測量地形圖要求的區域使用傳統測繪方法進行復測， 在禁飛區等無法航測的區域也需要傳統測繪方法進行查漏補缺。 無人機傾斜攝影測量與傳統測繪之間需要通過像控點進行拼接， 采用 ZJ CORS 或 TZ CORS 系統進行像控點測量， 利用各種方式采集到的數據制作測區真正射影像， 完成 1∶500 大比例尺竣工復測地形圖的繪制。其中， 像控點的選擇較為嚴格， 應選擇在航攝像片上影像清晰、 目標明顯的像點， 實地選點時，也應考慮側視相機是否會被遮擋。

　　對于弧形地物、陰影、 狹窄溝頭、 水系、 高程急劇變化的斜坡、 圓山頂、 跟地面有明顯高差的房角、 圍墻角等以及航攝后有可能變遷的地方， 均不應當做選擇目標。 目標成像不清晰、 與周圍環境色差小、 與地面有明顯高差的目標會影響空三內業的刺點誤差， 因此均不能用作像控點， 而且由于是跨海大橋這種線形工程，對于像控點的選擇更為嚴格， 需避免像控點選擇處于近似直線上， 因為在三維建模中需要連續影像的拼接， 不處于同一直線上的三個點才能恢復一個平面， 完成連續影像的拼接， 無形中對線形工程像控點的選擇更為苛刻。 在合理控制視距差的前提下，采用中視法測量部分測點， 科學規劃觀測順序， 以分層次、 從局部到整體、 再從整體到局部的數據處理思路， 保證了測量精度， 提高了測量效率， 取得了良好的測量成果。

　　無人機傾斜攝影系統配備了五個不同朝向的相機， 傾斜攝影角度為 45°。 在拍攝曝光的瞬間， 五個相機所拍攝的角度不一致， 那么就必然會出現光線反差、 強度等的不一致， 這樣就有可能導致同一地物影像在不同相機下的色彩、 明暗程度出現差異， 最終影響到三維真實場景的精度和效果。 因此影像預處理是航攝影像從不可見到可見、 實現其色彩還原的重要步驟。 在數碼航攝中， 影像預處理對后期成果的影響在于處理速度和勻光勻色的調校。為了獲得最好的數據， 在影像質量檢查階段和Mosaic 階段對影像顏色進行調整， 改善攝區局部因為天氣影響導致的有霧、 反差較大等顏色問題， 以消除因為霧氣、 反差等因素的影像。

　　最后根據實景三維模型與空三成果文件， 以Tile 為單位進行格網正射與貼圖匹配處理， 制作測區真正射影像(TDOM)。 而 1∶500 竣工復測地形圖的繪制則是采用測圖軟件對測區實景三維模型、 空三成果、 糾正畸變差影像等數據進行導入，制作工程文件， 由作業員在工程中進行點、 線、 面測圖， 并按照國標要求賦予圖層與屬性信息。 測圖成果為初級線劃圖， 經軟件導出為 DWG 格式， 采用 CASS 9. 1 軟件進行圖形數據編輯， 繪制 1∶500 竣工復測地形圖。

　　4 總結

　　現代測量技術對跨海大橋及連接線工程有著重大影響， 跨海大橋及連接線工程跨度大、 環境惡劣、 控制點選擇困難， 只有深刻認識現代測量技術， 充分發揮現代測量技術在工程應用中的優勢，才能確保其在跨海大橋及接線工程中應用水平的提升， 推進跨海大橋及連接線工程測量技術的發展。

　　參 考 文 獻

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　　作者：江 瑞1， 胡曉亮∗2

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