摘要： 對建設(shè)用地重新規(guī)劃是緩解經(jīng)濟(jì)發(fā)展壓力， 提高經(jīng)濟(jì)發(fā)展速度的一種方式， 對建設(shè)用地的重新規(guī)劃需要竣工復(fù)測， 而跨海大橋及連接線工程由于線形復(fù)雜且長、 受氣候影響大、 安全系數(shù)低導(dǎo)致竣工復(fù)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(xiàng)目為例， 詳細(xì)介紹了 GNSS、 無人機(jī)傾斜攝影測量及三維建模等現(xiàn)代測量技術(shù)在跨海大橋及連接線工程建設(shè)用地竣工復(fù)測中的應(yīng)用， 期望為其他同類項(xiàng)目竣工復(fù)測提供參考。

　　關(guān)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(chǔ)設(shè)施的建設(shè)連通了全國， 促進(jìn)了各地的城市化建設(shè)， 實(shí)現(xiàn)了經(jīng)濟(jì)的巨大飛躍。 但是隨著城市化道路的不斷發(fā)展， 原有道路橋梁的質(zhì)量與能力等已不能滿足經(jīng)濟(jì)發(fā)展的需求[1，2]， 因此需要對其建設(shè)用地進(jìn)行竣工復(fù)測，進(jìn)而重新規(guī)劃。 竣工測量是指各種工程建設(shè)竣工、驗(yàn)收時所進(jìn)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(xiàn)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(xiàn)狀地形圖和各類專業(yè)圖等。 相對于內(nèi)陸而言， 位于沿海地區(qū)的跨海大橋， 測量條件更為艱苦， 由于海域?qū)掗煟?控制點(diǎn)只能布設(shè)在已施工完成的承臺上， 制約了控制網(wǎng)的設(shè)計[3，4]。

　　兩向接線工程中則需要同時負(fù)責(zé)雙向工程， 跨海大橋的雙向連接工程難度更是大大增加。跨海大橋及連接線工程存在以下技術(shù)難點(diǎn)： ①傳播誤差大。 水準(zhǔn)高程控制測量誤差傳播存在累計屬性， 與距起算點(diǎn)的距離呈正相關(guān)， 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(yán)重。 在高斯投影中， 測區(qū)離中央子午線越遠(yuǎn)， 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(dǎo)致投影變形嚴(yán)重[6]; ③地形復(fù)雜， 氣候惡劣。 跨海大橋處于陸海相交的海域環(huán)境中， 地質(zhì)情況復(fù)雜， 海上風(fēng)浪等自然氣候條件惡劣[7]。隨著無人機(jī)航攝、 全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)( GlobalNavigation Satellite System， GNSS)、 三維建模等現(xiàn)代測量技術(shù)在測繪及竣工測量中的廣泛應(yīng)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(xiàn)[8～ 10]分別探究了三維激光掃描技術(shù)在現(xiàn)代幾何式立面結(jié)構(gòu)建筑、 地鐵車站線形建筑及異形建筑中的應(yīng)用， 但是由于跨海大橋所處環(huán)境的特殊性， 對于站載式激光掃描儀而言， 其站點(diǎn)難以選擇， 無法對跨海大橋的全面結(jié)構(gòu)進(jìn)行描繪; 文獻(xiàn)[11～13] 探究了無人機(jī)傾斜攝影技術(shù)在城市建筑中的應(yīng)用， 城市建筑大多屬于現(xiàn)代幾何式立面結(jié)構(gòu)建筑， 而跨海大橋及接線工程屬于線形結(jié)構(gòu)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(shù)應(yīng)用難度更大; 文獻(xiàn) [14， 15] 則探究了無人機(jī)技術(shù)在道路測量與管線測量等線形結(jié)構(gòu)建筑中的應(yīng)用， 但是僅僅利用了無人機(jī)技術(shù)， 無法對無人機(jī)傾斜攝影在線形結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的累計誤差進(jìn)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(xiàng)目為例， 綜合運(yùn)用 GNSS 控制測量與無人機(jī)傾斜攝影等現(xiàn)代測量技術(shù)， 探究了現(xiàn)代測量技術(shù)在跨海大橋及連接線工程建設(shè)用地竣工復(fù)測中的應(yīng)用， 解決了跨海大橋及連接線工程中在地形復(fù)雜的情況下傳播誤差大、 變形嚴(yán)重等問題， 而且本次項(xiàng)目無人機(jī)傾斜攝影的三維建模成果能夠滿足 1∶500 大比例尺竣工復(fù)測地形測圖精度要求。

　　1 工程概況

　　三灣工程位于東經(jīng) 121° 00′至 121° 40′， 北緯27°50′至 29°40′， 沿線地形復(fù)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(nèi) 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(zhèn)， 接三門灣大橋及接線工程， 途經(jīng)三門縣、 臨海市、 椒江區(qū)、 路橋區(qū)和溫嶺市 5 個縣(市、 區(qū))， 終點(diǎn)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(shè)橋梁 92 座、 隧道 10 座。 浙樂清灣大橋及接線工程起點(diǎn)接臺州灣大橋及接線的終點(diǎn)， 止于樂清市南塘鎮(zhèn)， 路線主線長 38. 15km， 連接線長 4. 91km。本著 “權(quán)屬合法、 界址清楚、 面積準(zhǔn)確” 的原則， 依據(jù)相關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)， 充分利用已有成果， 以全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)進(jìn)行控制測量， 采用無人機(jī)傾斜攝影測量的方法完成 1∶500 竣工復(fù)測地形圖測制， 結(jié)合權(quán)屬核查情況， 復(fù)核本項(xiàng)目的批準(zhǔn)用地面積、 安置用地面積和新增用地面積， 為土地專項(xiàng)驗(yàn)收提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)， 同時對服務(wù)區(qū)等單體工程的綠地、 人防等進(jìn)行測量。

　　2 控制測量基于水準(zhǔn)測量與 GNSS 測量的互補(bǔ)性， 采取大范圍使用 GNSS 測量控制， 小范圍使用水準(zhǔn)測量細(xì)化的方法。 GNSS 測量不受地形影響， 能夠精確測量控制點(diǎn)的空間位置， 因此適用于大范圍的控制點(diǎn)測量， 也能夠?qū)�測量區(qū)域進(jìn)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(zhǔn)測量細(xì)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(diǎn)為起算點(diǎn)， 其平面坐標(biāo)為2000 國家大地坐標(biāo)系， 高程基準(zhǔn)為 1985 國家高程基準(zhǔn)(二期)。 全線統(tǒng)一布設(shè) D 級 GNSS 網(wǎng)， 在 D 級GNSS 網(wǎng)下布設(shè) E 級 GNSS 控制點(diǎn)， 作為整個項(xiàng)目框架性的控制， 以滿足像控點(diǎn)和圖根點(diǎn)及界樁測設(shè)需求。 其中 D 級 GNSS 控制點(diǎn) 32 個， 平均邊長約5km， E 級 GNSS 控制點(diǎn)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(wǎng)采用靜態(tài)相對定位模式測量， 沿線路形成帶狀網(wǎng)， 全網(wǎng)擬采用邊連、 網(wǎng)連式構(gòu)網(wǎng)， 利用 ZJ CORS 或 TZCORS 采集 D、 E 級控制點(diǎn)的大地高， 其中 D、 E 級GNSS 控制網(wǎng)觀測包括外業(yè)觀測、 基線解算與檢核以及 GNSS 網(wǎng)平差計算、 驗(yàn)算及精度評定。 將大地高成果導(dǎo)入坐標(biāo)轉(zhuǎn)換平臺， 選擇獨(dú)立似大地水準(zhǔn)面精化模型， 求出每個點(diǎn)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(xì)， 圖面內(nèi)容更加復(fù)雜， 圖根控制點(diǎn)更加密集， 測量精度更高。 傳統(tǒng)測繪方法在圖面內(nèi)容測量上存在遺漏問題， 無法對地形進(jìn)行完全測繪。 無人機(jī)傾斜攝影測繪完整、 快速、 詳細(xì)， 是外業(yè)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(yán)重， 而且由于存在禁飛區(qū)等特殊區(qū)域影響， 無人機(jī)傾斜攝影測量存在漏洞。

　　因此本文采用無人機(jī)傾斜攝影建模與傳統(tǒng)測繪的組合方法完成 1∶500 大比例尺竣工復(fù)測地形圖的繪制。首先進(jìn)行無人機(jī)傾斜攝影建模， 對測繪內(nèi)容進(jìn)行核查， 對不滿足 1∶500 竣工測量地形圖要求的區(qū)域使用傳統(tǒng)測繪方法進(jìn)行復(fù)測， 在禁飛區(qū)等無法航測的區(qū)域也需要傳統(tǒng)測繪方法進(jìn)行查漏補(bǔ)缺。 無人機(jī)傾斜攝影測量與傳統(tǒng)測繪之間需要通過像控點(diǎn)進(jìn)行拼接， 采用 ZJ CORS 或 TZ CORS 系統(tǒng)進(jìn)行像控點(diǎn)測量， 利用各種方式采集到的數(shù)據(jù)制作測區(qū)真正射影像， 完成 1∶500 大比例尺竣工復(fù)測地形圖的繪制。其中， 像控點(diǎn)的選擇較為嚴(yán)格， 應(yīng)選擇在航攝像片上影像清晰、 目標(biāo)明顯的像點(diǎn)， 實(shí)地選點(diǎn)時，也應(yīng)考慮側(cè)視相機(jī)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(yīng)當(dāng)做選擇目標(biāo)。 目標(biāo)成像不清晰、 與周圍環(huán)境色差小、 與地面有明顯高差的目標(biāo)會影響空三內(nèi)業(yè)的刺點(diǎn)誤差， 因此均不能用作像控點(diǎn)， 而且由于是跨海大橋這種線形工程，對于像控點(diǎn)的選擇更為嚴(yán)格， 需避免像控點(diǎn)選擇處于近似直線上， 因?yàn)樵谌�維建模中需要連續(xù)影像的拼接， 不處于同一直線上的三個點(diǎn)才能恢復(fù)一個平面， 完成連續(xù)影像的拼接， 無形中對線形工程像控點(diǎn)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(diǎn)， 科學(xué)規(guī)劃觀測順序， 以分層次、 從局部到整體、 再從整體到局部的數(shù)據(jù)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(jī)傾斜攝影系統(tǒng)配備了五個不同朝向的相機(jī)， 傾斜攝影角度為 45°。 在拍攝曝光的瞬間， 五個相機(jī)所拍攝的角度不一致， 那么就必然會出現(xiàn)光線反差、 強(qiáng)度等的不一致， 這樣就有可能導(dǎo)致同一地物影像在不同相機(jī)下的色彩、 明暗程度出現(xiàn)差異， 最終影響到三維真實(shí)場景的精度和效果。 因此影像預(yù)處理是航攝影像從不可見到可見、 實(shí)現(xiàn)其色彩還原的重要步驟。 在數(shù)碼航攝中， 影像預(yù)處理對后期成果的影響在于處理速度和勻光勻色的調(diào)校。為了獲得最好的數(shù)據(jù)， 在影像質(zhì)量檢查階段和Mosaic 階段對影像顏色進(jìn)行調(diào)整， 改善攝區(qū)局部因?yàn)樘鞖庥绊憣?dǎo)致的有霧、 反差較大等顏色問題， 以消除因?yàn)殪F氣、 反差等因素的影像。

　　最后根據(jù)實(shí)景三維模型與空三成果文件， 以Tile 為單位進(jìn)行格網(wǎng)正射與貼圖匹配處理， 制作測區(qū)真正射影像(TDOM)。 而 1∶500 竣工復(fù)測地形圖的繪制則是采用測圖軟件對測區(qū)實(shí)景三維模型、 空三成果、 糾正畸變差影像等數(shù)據(jù)進(jìn)行導(dǎo)入，制作工程文件， 由作業(yè)員在工程中進(jìn)行點(diǎn)、 線、 面測圖， 并按照國標(biāo)要求賦予圖層與屬性信息。 測圖成果為初級線劃圖， 經(jīng)軟件導(dǎo)出為 DWG 格式， 采用 CASS 9. 1 軟件進(jìn)行圖形數(shù)據(jù)編輯， 繪制 1∶500 竣工復(fù)測地形圖。

　　4 總結(jié)

　　現(xiàn)代測量技術(shù)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(huán)境惡劣、 控制點(diǎn)選擇困難， 只有深刻認(rèn)識現(xiàn)代測量技術(shù)， 充分發(fā)揮現(xiàn)代測量技術(shù)在工程應(yīng)用中的優(yōu)勢，才能確保其在跨海大橋及接線工程中應(yīng)用水平的提升， 推進(jìn)跨海大橋及連接線工程測量技術(shù)的發(fā)展。

　　參 考 文 獻(xiàn)

　　[ 1 ] 鄧仁彬， 唐惟軍. 我國公路與橋梁施工建設(shè)的現(xiàn)狀及發(fā)展前景 [J]. 黑龍江交通科技， 2017， 40 (7)： 139， 141.Deng Renbin， Tang Weijun. The current situation anddevelopment prospect of highway and bridge construction in China[J]. Communications Science and Technology Heilongjiang，2017， 40 (7)： 139， 141. (in Chinese)

　　[ 2 ] 金水英， 顧津靜， 田澤. 中國高鐵 “走進(jìn)非洲” 對沿線國家經(jīng)濟(jì)發(fā)展的影響 [ J]. 浙江師范大學(xué)學(xué)報 ( 社會科學(xué)版)， 2020， 45 (2)： 47～ 59.Jin Shuiying， Gu Jinjing， Tian Ze. The impact of China's high⁃speed rail “ Entering Africa” on the economic development ofcountries along the routes [ J ]. Journal of Zhejiang NormalUniversity (Natural Sciences)， 2020， 45 (2)： 47 ～ 59. ( inChinese)

　　[ 3 ] 朱明智. GPS 差分定位技術(shù)在橋梁檢測工作中的運(yùn)用 [ J].城市建設(shè)理論研究 (電子版)， 2018， (9)： 72.Zhu Mingzhi. Application of GPS differential positioningtechnology in bridge detection [ J ]. Theoretical Research inUrban Construction， 2018， (9)： 72. (in Chinese)

　　[ 4 ] 張祖杰. 特大型跨海大橋橋面線形幾何水準(zhǔn)測量技術(shù)研究[J]. 公路， 2019， 64 (12)： 105～ 108.Zhang Zujie. Research on geometric level measurementtechnology for bridge deck alignment of mega cross⁃sea bridges[J]. Highway， 2019， 64 (12)： 105～ 108. (in Chinese)

　　[ 5 ] 詹新武， 周世健， 易志華. GPS 靜態(tài)測量在杭州灣跨海大橋中的應(yīng)用 [J]. 地理空間信息， 2007， (3)： 59～ 61.Zhan Xinwu， Zhou Shijian， Yi Zhihua. Application of GPSstatic survey to the construction of bridge in Hangzhou gulf [J].Geospatial Information， 2007， (3)： 59～ 61. (in Chinese)

　　[ 6 ] 郭子珍， 常建增， 余成磊. 不穩(wěn)定條件下遠(yuǎn)距離高精度跨海水準(zhǔn)測量方法探索及實(shí)施 [J]. 測繪通報， 2016， (4)： 138～139.Guo Zizhen， Chang Jianzeng， Yu Chenglei. Exploration andimplementation of long⁃distance high⁃precision cross⁃sea levelmeasurement method under unstable conditions [ J ]. Bulletin ofSurveying and Mapping， 2016， (4)： 138～139. (in Chinese)

　　作者：江 瑞1， 胡曉亮∗2