飛馬D200在建設(shè)項(xiàng)目“測驗(yàn)合一”中的研究應(yīng)用

一、項(xiàng)目背景

在中央全面深化改革的大旗下，浙江省提出“最多跑一次”改革，并不斷深化其內(nèi)涵來撬動(dòng)社會(huì)各方面的改革。在建筑工程領(lǐng)域，浙江省建設(shè)廳聯(lián)合該省發(fā)改、檔案、公安、財(cái)政等10個(gè)省級(jí)部門和單位，提出“竣工測驗(yàn)合一”的改革工作。充分了發(fā)揮測繪等專業(yè)機(jī)構(gòu)、專業(yè)人員、專業(yè)設(shè)備的技術(shù)優(yōu)勢(shì)，提升竣工核實(shí)驗(yàn)收的科學(xué)性、可靠性，提升了竣工核實(shí)驗(yàn)收監(jiān)管效果。這一政策也體現(xiàn)了對(duì)近年來提出的“聯(lián)合測繪”改革的完美沿襲，即建設(shè)項(xiàng)目業(yè)主在項(xiàng)目審批、工程建設(shè)、竣工驗(yàn)收過程中委托一家同時(shí)具備相應(yīng)測繪資質(zhì)的單位開展土地測繪、規(guī)劃測繪、房產(chǎn)測繪等涉及行政審批相關(guān)的測繪技術(shù)服務(wù)工作。以上 “最多跑一次”、“測驗(yàn)合一”、“聯(lián)合測繪”等政府熱點(diǎn)改革的提出和實(shí)踐均體現(xiàn)了政府在工程建設(shè)和驗(yàn)收審批過程中，簡化辦事流程、提高行政審批效率、加快項(xiàng)目建設(shè)進(jìn)程、減輕企業(yè)負(fù)擔(dān)、構(gòu)建測繪服務(wù)機(jī)構(gòu)公平競爭平臺(tái)的決心。

建筑工程項(xiàng)目驗(yàn)收“最多跑一次”，將分散在多個(gè)部門的建設(shè)項(xiàng)目竣工審批事項(xiàng)一次性申報(bào)辦理，是建筑工程驗(yàn)收審批改革的創(chuàng)舉。實(shí)施過程中也面臨以下客觀問題：一是審批部門無法掌握現(xiàn)場具體情況。改革要求“一般情況下，有關(guān)部門不再進(jìn)行實(shí)體工程現(xiàn)場核實(shí)收”，但現(xiàn)行制圖技術(shù)對(duì)于實(shí)地進(jìn)行了過度的簡化抽象，與審批需要豐富的場景和細(xì)節(jié)信息需求矛盾突出，需要一種不前往現(xiàn)場也能掌握現(xiàn)場詳細(xì)、真實(shí)情況的解決方案。二是中介機(jī)構(gòu)培育過程的質(zhì)量保障問題。行政審批測繪工作本身對(duì)技術(shù)要求不高，但對(duì)行政性文件規(guī)范理解要求很高，，需要采用一定技術(shù)手段把控測繪成果的整體質(zhì)量，并構(gòu)建一個(gè)便捷、有效、針對(duì)性強(qiáng)的溝通平臺(tái)促進(jìn)新進(jìn)測繪單位（人員）的快速培育。三是行政部門對(duì)測繪成果的信任問題。行政審批使用的測繪成果作為審批的重要依據(jù)，一旦成果質(zhì)量出現(xiàn)問題，可能會(huì)直接影響或改變審批結(jié)論，行政管理部門需要掌握實(shí)地情況做出政策性定性判斷。

為此，項(xiàng)目基于室內(nèi)外一體化實(shí)景三維輔助建設(shè)項(xiàng)目竣工驗(yàn)收，完成了應(yīng)用平臺(tái)開發(fā)建設(shè)，旨在減少新形勢(shì)下建設(shè)項(xiàng)目審批錯(cuò)漏，提高行政服務(wù)效率。項(xiàng)目已在浙江省多個(gè)區(qū)縣開展試點(diǎn)，并列入了寧波市2018年智慧城市試點(diǎn)項(xiàng)目。本文以寧波某住宅建設(shè)項(xiàng)目為例，該項(xiàng)目占地面積約32萬m²，建筑面積約60萬平方米。采用飛馬D200無人機(jī)和室內(nèi)移動(dòng)掃描系統(tǒng)，通過傾斜攝影和移動(dòng)掃描得到的城市三維模型和建設(shè)項(xiàng)目規(guī)劃方案、施工圖在統(tǒng)一的空間基準(zhǔn)進(jìn)行比對(duì)，實(shí)現(xiàn)審批人員不用到達(dá)項(xiàng)目現(xiàn)場也能輕松查看建設(shè)項(xiàng)目每個(gè)角落的具體情況。同時(shí)，由此建立的城市基礎(chǔ)數(shù)據(jù)可作為通用成果供所有審批部門使用。

二、飛馬D200在建立“測驗(yàn)合一”平臺(tái)中的技術(shù)路線

整個(gè)項(xiàng)目的實(shí)施包括準(zhǔn)備階段、數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)處理、精度評(píng)價(jià)、系統(tǒng)校核的過程，技術(shù)路線如圖1。

圖 1總體技術(shù)路線

準(zhǔn)備階段

經(jīng)過與不同審批部門的提出的需求進(jìn)一步討論，明確了平臺(tái)最終所要實(shí)現(xiàn)的功能。搜集項(xiàng)目的各類審批圖紙，完成作業(yè)前的設(shè)備檢校、參數(shù)鑒定等準(zhǔn)備工作。

數(shù)據(jù)采集

采用D200無人機(jī)傾斜攝影獲取建筑室外實(shí)景三維空間信息，采用SLAM移動(dòng)掃描系統(tǒng)同步獲取建設(shè)項(xiàng)目地下室和各標(biāo)準(zhǔn)層的影像和點(diǎn)云數(shù)據(jù)。無人機(jī)部分根據(jù)已有資料和精度要求制定航線和飛行計(jì)劃，按照計(jì)劃進(jìn)行數(shù)據(jù)采集。

1）像控點(diǎn)布設(shè)：利用影像上易于辨識(shí)的地面標(biāo)識(shí)如斑馬線、減速帶邊角點(diǎn)等作為像控點(diǎn)，保持實(shí)地70m左右的間隔進(jìn)行均勻布設(shè)控制點(diǎn)。最終測區(qū)內(nèi)共選取11個(gè)控制點(diǎn)、5個(gè)檢查點(diǎn)，分布詳情見圖2。

圖 2測區(qū)控制點(diǎn)與檢查點(diǎn)分布圖

圖 3控制點(diǎn)布設(shè)示意圖

圖 4檢查點(diǎn)布設(shè)示意圖

1）航攝無人機(jī)和相機(jī)：航攝采用飛馬D200無人機(jī)和D-OP300傾斜相機(jī)。在飛行前利用專業(yè)相機(jī)檢校軟件（DCCS數(shù)字相機(jī)檢校系統(tǒng)）輸出檢校報(bào)告，保證最終成圖精度；

2）航高設(shè)計(jì)：根據(jù)本項(xiàng)目要求1.7cm地面分辨率的成果，設(shè)計(jì)航高為120m；

3）航線設(shè)計(jì)：采用飛馬無人機(jī)管家自動(dòng)生成航線規(guī)劃。

4）飛行質(zhì)量：實(shí)際飛行照片總量為4700張，航攝影像完全覆蓋目標(biāo)區(qū)域，旁向和航向重疊度均大于80%。

圖 5 D200現(xiàn)場作業(yè)

5）室內(nèi)掃描

室內(nèi)采用基于SLAM（即時(shí)定位與地圖構(gòu)建，Simultaneous Localization And Mapping）的移動(dòng)測量，相比靜態(tài)激光掃描效率提高30倍以上。在激光SLAM設(shè)備上同步安裝影像傳感器，同時(shí)獲取三維激光點(diǎn)云數(shù)據(jù)和高分辨率影像數(shù)據(jù)，通過點(diǎn)云和影像的融合自動(dòng)構(gòu)建實(shí)景三維可視化模型。

數(shù)據(jù)處理

數(shù)據(jù)處理采用飛馬無人機(jī)管家進(jìn)行數(shù)據(jù)預(yù)處理，Smart3D （現(xiàn)為ContextCapture）和DP-Modeler等軟件建立三維模型。最終的成果能夠真實(shí)反映測區(qū)內(nèi)建筑、交通、水系、植被等地物主要的特征和結(jié)構(gòu)，整體色調(diào)協(xié)調(diào)，效果自然真實(shí)，數(shù)據(jù)具體的流程如圖6。

圖 6數(shù)據(jù)處理流程

精度評(píng)價(jià)

利用基于CORS系統(tǒng)的RTK測量技術(shù)，安裝工程測量有關(guān)規(guī)范圖根點(diǎn)測量要求，對(duì)地面明顯點(diǎn)進(jìn)行了檢測。該區(qū)塊傾斜攝影模型平面均差4.8cm，高程均差3.6cm，基本與竣工測量精度水平相當(dāng)，詳細(xì)結(jié)果見表1。

表 1傾斜攝影模型的平面均差和高程均差情況一覽表

實(shí)景三維輔助建設(shè)審批校核

連接室內(nèi)實(shí)景三維數(shù)據(jù)和無人機(jī)傾斜三維模型將最終的成果導(dǎo)入“測驗(yàn)合一”平臺(tái)。該平臺(tái)采用B/S架構(gòu)開發(fā)，主要包括室內(nèi)外一體化實(shí)景三維地圖服務(wù)平臺(tái)框架、實(shí)景三維地圖典型數(shù)據(jù)、以及規(guī)劃核實(shí)、土地驗(yàn)收、綜合驗(yàn)收、消防核驗(yàn)、綠化驗(yàn)收、人防驗(yàn)收等。主要有：

1）項(xiàng)目概查。采用室內(nèi)外實(shí)景三維與測繪、規(guī)劃、設(shè)計(jì)資料的場景聯(lián)動(dòng)匹配、比對(duì)，檢查現(xiàn)場完工情況、建設(shè)工程與設(shè)計(jì)方案是否存在較大偏離，功能區(qū)劃分的合理性等。

圖 7實(shí)景三維與規(guī)劃測繪圖紙的聯(lián)動(dòng)

2）規(guī)劃方案比對(duì)。室內(nèi)外一體化實(shí)景地圖展示平臺(tái)支持各類規(guī)劃控制線、基礎(chǔ)地形圖與實(shí)景三維地圖的套疊。支持室內(nèi)實(shí)景地圖與測繪、規(guī)劃、設(shè)計(jì)資料的場景聯(lián)動(dòng)匹配、比對(duì)。

圖 8規(guī)劃方案比對(duì)

3）建筑位置核對(duì)。平臺(tái)能夠加載各類各類矢量數(shù)據(jù)，如規(guī)劃控制線、基礎(chǔ)地形圖等，將最新真實(shí)清晰的室內(nèi)外一體化的實(shí)景地圖和建設(shè)項(xiàng)目規(guī)劃方案、施工圖在統(tǒng)一的空間基準(zhǔn)進(jìn)行套合，幫助審批人員輕松查看建設(shè)項(xiàng)目每個(gè)角落的具體情況，作為通用成果供所有審批部門使用。同時(shí)，可以和規(guī)劃、建筑、機(jī)電等設(shè)計(jì)方案的詳細(xì)比對(duì)，對(duì)測繪成果對(duì)錯(cuò)漏和部分粗差的校核。

圖 9矢量圖的套疊分析

4）控制線核查。將道路紅線、河道藍(lán)線、建筑不可逾越線、消防車道線等各類控制線套疊至實(shí)景地圖，查看各專題要素控制情況。

圖 10實(shí)景三維套紅線示意圖

5）限高控制核查。將建筑高度、女兒墻檐口高度、室外地坪比高、消防登高面高度進(jìn)行核查，判斷是否符合規(guī)劃要求。

圖 11規(guī)劃限高面核查示意圖

6）凈空核查。能夠基于影像和三維實(shí)景模型進(jìn)行直接測量，判別凈空和間距等是否符合有關(guān)規(guī)范要求。

圖 12基于實(shí)景影像的測量示意圖

三、解決的生產(chǎn)問題

在傳統(tǒng)的建設(shè)項(xiàng)目審批方式中，存在較多的弊端，包括：

1）各部門需要多次到達(dá)現(xiàn)場，否則難以掌握現(xiàn)場具體情況；

2）目前市場上中介服務(wù)機(jī)構(gòu)參差不齊，可信度存疑。

3）行政審批對(duì)測繪成果的質(zhì)量并無一套實(shí)用的管控措施。

4）政府各部門存在數(shù)據(jù)壟斷、信息不通、重復(fù)測繪等問題。

本項(xiàng)目實(shí)施可以有效解決新形勢(shì)要求下建設(shè)項(xiàng)目竣工審批過程中的多個(gè)痛點(diǎn)，為減少審批前置，推進(jìn)并聯(lián)審批提供了必要支撐條件，能保障傳統(tǒng)竣工測量向測驗(yàn)合一平穩(wěn)過渡、提高事項(xiàng)的審批效率、促進(jìn)各部門竣工審批標(biāo)準(zhǔn)化和統(tǒng)一監(jiān)管，有效提高基建市場運(yùn)轉(zhuǎn)效率。同時(shí)成果一測多用，可納入時(shí)空信息云平臺(tái)與規(guī)劃、土地、房產(chǎn)、消防、人防、應(yīng)急等專題信息進(jìn)行深度鏈接，在違法建設(shè)督查、不動(dòng)產(chǎn)確權(quán)登記、地下空間開發(fā)利用、資產(chǎn)維護(hù)管理、消防應(yīng)急、社區(qū)網(wǎng)格化管理、室內(nèi)定位導(dǎo)航等多方面具備廣泛的應(yīng)用空間。很好的體現(xiàn)了新形勢(shì)下的建設(shè)項(xiàng)目快速、準(zhǔn)確、成本低的監(jiān)管要求。

圖 13 多部門聯(lián)合的“測驗(yàn)合一”平臺(tái)

四、項(xiàng)目特點(diǎn)及優(yōu)勢(shì)總結(jié)

本項(xiàng)目利用飛馬D200高精度、快速獲取和處理數(shù)據(jù)的能力，將其應(yīng)用于城市快速建設(shè)的項(xiàng)目驗(yàn)收審批中。同時(shí)結(jié)合本公司已有的室內(nèi)掃描技術(shù)，很好地將室內(nèi)三維實(shí)景數(shù)據(jù)與實(shí)際結(jié)合建立室內(nèi)外一體化的城市基礎(chǔ)地理數(shù)據(jù)。在高質(zhì)量數(shù)據(jù)保障的基礎(chǔ)上采用WebGL技術(shù)開發(fā)的“測驗(yàn)合一”平臺(tái)本項(xiàng)目為建設(shè)項(xiàng)目審批提供了一種新的方式，在保證精度同時(shí)提高效率，項(xiàng)目體現(xiàn)的優(yōu)勢(shì)總結(jié)如下：

1.采用D200搭載影像傳感器從不同方位采集地面高分辨率影像構(gòu)建實(shí)景三維模型，與傳統(tǒng)三維建模方法相比具有準(zhǔn)確、真實(shí)、高效、低成本等諸多優(yōu)勢(shì)，保證最終三維模型的精度。同時(shí)這也表現(xiàn)了飛馬D200在建立高精度的城市基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，服務(wù)于城市建設(shè)多個(gè)部門和單位的巨大潛力。

2.本項(xiàng)目在無人機(jī)數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，采用多源數(shù)據(jù)融合技術(shù)。包括結(jié)合近地近景攝影，使室外實(shí)景三維模型更加真實(shí)、準(zhǔn)確、直觀，制作周期短、費(fèi)用低，精度高，彌補(bǔ)了近地面影像數(shù)據(jù)的不足；以及結(jié)合室內(nèi)掃描更加豐富了城市基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，為實(shí)現(xiàn)更多建設(shè)項(xiàng)目審批功能。

3.通過建立一體化的實(shí)景地圖平臺(tái)便于管理部門在“測驗(yàn)合一”初期審批過程中對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差及時(shí)糾正，避免因中介機(jī)構(gòu)市場不成熟造成的審批錯(cuò)誤，保障了傳統(tǒng)竣工測量向測驗(yàn)合一平穩(wěn)過渡。

4.本項(xiàng)目搭建的平臺(tái)有效的提高了事項(xiàng)的審批效率，節(jié)約了行政資源，促進(jìn)各部門竣工審批標(biāo)準(zhǔn)化和統(tǒng)一監(jiān)管。此外，建立室內(nèi)外實(shí)景三維地圖等是城市時(shí)空大數(shù)據(jù)的重要組成部分，本身具備精確的空間信息和豐富的紋理信息，可納入時(shí)空信息云平臺(tái)，后期智慧城市的建設(shè)中多次應(yīng)用。