葉劍軍

（貴州省測繪產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢驗站 貴州貴陽 550001）

0 引言

隨著信息技術(shù)、遙感技術(shù)、無人機技術(shù)以及通信技術(shù)的高速發(fā)展，測繪地理信息技術(shù)的硬件和軟件也得到了長足的進(jìn)步，測繪地理信息產(chǎn)品的形式得到了豐富，生產(chǎn)效率越來越高，對產(chǎn)品的檢驗周期、方法等提出了更高的要求，測繪產(chǎn)品檢驗工作如何適應(yīng)用戶的需求，提高效率，減少勞動強度，這是當(dāng)前測繪產(chǎn)品檢驗檢測面臨的問題。本文著重討論測繪產(chǎn)品檢驗工作中外業(yè)檢查工作檢查點數(shù)據(jù)采集問題。

1 外業(yè)檢查采集數(shù)據(jù)的儀器設(shè)備

在檢查各類測繪地理信息產(chǎn)品中，數(shù)學(xué)精度是必不可少的一個參數(shù)，在正常情況下，數(shù)學(xué)精度都是通過外業(yè)采集數(shù)據(jù)，經(jīng)過計算和對比而獲得。目前，最常采用的儀器是全站儀、GNSS（或RTK）、數(shù)字水準(zhǔn)儀等。隨著國產(chǎn)儀器的發(fā)展和進(jìn)步，三維激光掃描儀也逐步成熟，而且介紹也逐步降低，為廣泛應(yīng)用成為可能。三維激光掃描系統(tǒng)主要由三維激光掃描儀、計算機、電源系統(tǒng)、支架及系統(tǒng)配套軟件構(gòu)成，此系統(tǒng)核心是三維激光掃描儀，它是由激光發(fā)射器、接收器、時間計數(shù)器、馬達(dá)控制可旋轉(zhuǎn)的濾光器、控制電路、微電腦、CCD機以及軟件組成，是測繪領(lǐng)域繼GPS技術(shù)之后的一次技術(shù)革命。它突破了傳統(tǒng)的單點測量方法，具有高效率、高精度的優(yōu)勢，能夠提供掃描物體表面的三維點云數(shù)據(jù)，因此，可用于獲取高精度高分辨率的數(shù)字地形模型，可以快速，大量的采集空間點位信息。由于具有快速性、不接觸性、實時動態(tài)、主動性、高密度、高精度、數(shù)字化、自動化等特點，因此也被稱為從單點測量進(jìn)化到面測量的革命性技術(shù)突破，廣泛應(yīng)用于與位置有關(guān)的各行業(yè)。按照載體的不同，三維激光掃描儀又分為機載、車載、地面和手持型幾類，因此，用三維激光掃描儀進(jìn)行外業(yè)數(shù)據(jù)采集檢查測繪產(chǎn)品數(shù)字精度是可行的，也是本文討論的重點。

無人機傾斜攝影、機載三維激光掃描也可用于外業(yè)采集，但考慮到辦理空域等手續(xù)時間不可控，成本較高，所以本文不討論這個方案。

2 外業(yè)數(shù)據(jù)采集

在測繪地理信息產(chǎn)品批確定后，即按照檢驗規(guī)程進(jìn)行抽樣檢查。外業(yè)數(shù)學(xué)精度檢測一般采用全站儀、GNSS（或RTK）等設(shè)備在現(xiàn)場作業(yè)，根據(jù)檢驗規(guī)程要求，檢查點應(yīng)分布均勻合理，所以工作量是相當(dāng)大的。另外，我省以山區(qū)為主，各縣城、鄉(xiāng)鎮(zhèn)、村莊內(nèi)部建筑密度高，高差大，樹木等均有遮擋，GNSS基準(zhǔn)網(wǎng)站雖然全省覆蓋，但還是有些地區(qū)有通訊死角、房檐死角、樹冠遮蓋等情況，給外業(yè)工作帶來了一定的困難，當(dāng)然，也能通過輔助措施，如在地勢較高，通訊信號較好的地點再布點，通過GNSS網(wǎng)絡(luò)測定點位坐標(biāo)，作為檢查已知點使用，但工作效率顯然受到影響，如果是大面積的項目，工作效率是難以提高的，因此，本文討論增加三維激光掃描儀采集數(shù)據(jù)，作為較大規(guī)模的項目外業(yè)采集手段，根據(jù)項目情況精度要求，可以選用車載和地面兩手方式。只要能提高外業(yè)采集的效率，就能整體提高檢測工作的效率，因此，外業(yè)工作的加快就可以縮短時間周期和外業(yè)資金成本，盡可能將外業(yè)時間縮短，將外業(yè)采集的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)輸?shù)絻?nèi)業(yè)，內(nèi)業(yè)進(jìn)行同步處理。

3 利用5G網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸

5G即第五代移動電話通信標(biāo)準(zhǔn)，也稱第五代移動通信技術(shù)。據(jù)查，5G網(wǎng)絡(luò)理論下行峰值速率1.2Gbps，實際下行峰值速率500Mbps及以上，上行速率約為100Mbps。目前，最快的相位式掃描儀Surphaser三維激光掃描儀最高速度達(dá)到120萬點/s，任意一個被測云點P的三維坐標(biāo)。

加上掃描點的反射強度I，每個點的數(shù)據(jù)不超過20個字節(jié)，因此，每秒的最快掃描的數(shù)據(jù)不超過：

120萬×20個字節(jié)=2400萬字節(jié)≈23Mbps。

利用5G網(wǎng)絡(luò)實時傳輸采集的點云數(shù)據(jù)是完全滿足需要的。

我國5G網(wǎng)絡(luò)正在加速建設(shè)，兩年后完全能夠覆蓋80%以上區(qū)域。首先覆蓋的主要是大中城市及城鎮(zhèn)，偏遠(yuǎn)鄉(xiāng)鎮(zhèn)可能會滯后一點，但開展大規(guī)模測繪的區(qū)域一般都在城鎮(zhèn)，因此，可采用外業(yè)采集數(shù)據(jù)→實時傳輸→內(nèi)業(yè)實時處理→提取所需特征點→計算數(shù)學(xué)精度→存儲多余特征點→建立三維類云數(shù)據(jù)庫（檢驗數(shù)據(jù)庫）的流程，外業(yè)只需要2~3人（一個駕駛員，1~2個專業(yè)技術(shù)人員）即可完成大面積的外業(yè)采集任務(wù)，提高外業(yè)采集效率，減少外業(yè)成本支出。

工作流程如下：

圖1 作業(yè)流程

建立一套快速數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，不僅解決了大面積4D產(chǎn)品的外業(yè)數(shù)學(xué)精度檢查問題。還可用于大壩形變、礦山監(jiān)測和地形復(fù)雜難到達(dá)的目標(biāo)進(jìn)行測量和監(jiān)測作業(yè)。

4 建立檢驗數(shù)據(jù)庫

大家都知道現(xiàn)在最熱門的一個詞“大數(shù)據(jù)（bigdata）”，或稱巨量資料。數(shù)據(jù)也是一種資源，我們每一次在外業(yè)采集的數(shù)據(jù)都把它進(jìn)行篩選清洗，然后分類存儲，建立檢驗數(shù)據(jù)庫，對今后的檢驗工作將起到事半功倍的效果。

數(shù)據(jù)來源：外業(yè)采集數(shù)據(jù)，如利用全站儀施測的檢查點，GNSS觀測數(shù)據(jù)，水準(zhǔn)測量的成果，經(jīng)檢查合格的控制網(wǎng)點成果，被檢資料中經(jīng)認(rèn)定為合格的數(shù)據(jù)等等。

數(shù)據(jù)分類：對收集的數(shù)據(jù)按照獲取方式進(jìn)行分類，如全站儀施測點、GNSS采集的點、RTC方式采集的點、被檢驗成果的控制網(wǎng)點、三維激光掃描儀的掃描點、內(nèi)業(yè)加密點等等。

數(shù)據(jù)分級：假設(shè)以當(dāng)前檢查頻率最高的四種比例尺為例（1：500、1：1000、1：2000、1：1萬），將數(shù)據(jù)的等級分為1、2、3、4等4個級別，1級數(shù)據(jù)可適用于1：500-1：1萬（及以下）所有比例尺成果的檢驗，2級數(shù)據(jù)可用于1：1000-1：1萬比例（及以下）成果的檢驗，3級數(shù)據(jù)可用于1：2000-1：1萬（及以下）比例尺成果檢驗，4級數(shù)據(jù)可用于1：1萬及以下比例尺成果的檢驗?？筛鶕?jù)這個原則將數(shù)據(jù)的精度等級進(jìn)行分類入庫。

數(shù)據(jù)建庫和維護(hù)：對收集的各類數(shù)據(jù)按照等級、點的屬性、類別建庫。每一次檢查都會增加新的數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)庫逐步豐富。在外業(yè)檢查或內(nèi)業(yè)檢查中對大范圍發(fā)生變化的區(qū)域作剔除處理，盡可能地保持?jǐn)?shù)據(jù)庫的現(xiàn)勢性。被剔除的數(shù)據(jù)仍然保留在原始庫中，對以后作城市變遷調(diào)查分析可能會有它的價值。

5 結(jié)語

無論測繪地理信息成果的形式如何變化，但在檢驗工作中，數(shù)學(xué)精度的檢驗仍然是一個重要的檢驗參數(shù)。利用三維激光掃描儀采集數(shù)據(jù)是一種高效的采集方式，值得嘗試，隨著數(shù)據(jù)的不斷增加，再加入地名、地物等其他要素則數(shù)據(jù)庫的價值將會更大。