一城一北斗|胶州湾区域陆海一体基础地理实体生产项目

申报单位：青岛市勘察测绘研究院

联合申报单位：

主要完成人：刘宝华、赵亚波、栾天、王勇、栾学科、韩磊

一、案例简介

海洋是高质量发展的战略要地，中国北斗的全面建成也为建设海洋强国提供了重要的时空定位基础。为助推国家实景三维和新型基础测绘体系建设，落实《青岛市“十四五”基础测绘规划》任务要求，同时为胶州湾的规划、管理、保护和开发利用提供基础测绘依据，故开展陆海统一空间基准下青岛胶州湾区域陆海一体基础地理实体生产项目。项目在陆海统一空间基准下，基于北斗等多星座卫星导航系统，综合运用海陆空多源数据获取手段，通过GNSS无验潮、网络RTK、GNSS高精度数据处理等技术，进行胶州湾海域及周边陆域地理信息数据采集，同时研究了潮间带无人化作业模式、水上水下一体化测量技术、以及基于潮汐特征分析的机载雷达大面积滩涂作业方法等。在此基础上，创新了陆海地理实体分类体系，统一陆海数据标准，构建地理要素与地理实体的映射关系，开展1985国家高程基准及理论最低潮面两套垂直基准的地理实体及数据库的生产，并通过海域DEM、陆域实景三维、水下仿真模型等融合处理技术，构建陆海一体三维场景。

二、技术方案

项目首先收集测区周边已有可利用资料，配置相应作业人员、设备及作业船只，并对作业人员进行了技术与安全保密相关培训交底，根据测区环境及作业手段特点将测区划分为陆域、海域及陆海过渡区域。海域测量以GNSS-RTK方式为主进行导航定位，以GNSS验潮方式为主进行水位控制，并根据测区实际踏勘情况合理布设验潮站，作为补充及检核数据，深水区域采用多波束进行测绘，浅水区域采用单波束进行测绘；陆域测量小面积变化区域采用全野外数字测图方法进行测绘，大面积变化区域采用航测法进行测绘，对无变化区域采用全野外方法进行检测；陆海过渡区域在低潮时利用无人机进行测绘，大面积滩涂搭载激光扫描仪获取激光点云，小面积滩涂或无滩的陡岸搭载倾斜航摄仪进行倾斜摄影测量，利用无人船在高潮时对机载设备未获取到的滩间河道及低洼区域进行补充测绘，全部外业工作在1985国家高程基准下开展。内业利用EPS地理信息工作站对采集的数据进行图库一体生产，对编辑完成1985国家高程基准基准下的地形图数据及数据库进行全面检查，检查合格后转化生成深度基准下的成果图及数据库，最后将两套基准成果按国家规范要求进行分幅，生成DWG格式数据并输出GDB数据库文件。在项目成果数据库基础上，按照《山东省自然资源厅关于印发山东省基础地理实体数据库省市县协同更新管理暂行办法》要求，采用iData 数据工厂完成本项目陆海一体基础地理实体转换生产，地理实体分类与空间身份编码按照山东省自然资源厅下发《新型基础测绘产品制作与服务 第一部分：基础地理实体分类与空间身份编码（试行）》执行。通过大区域水下三维地形构建和渲染，海水水面动态仿真等技术构建海洋三维场景，实现二维向三维的转变。利用“实景三维青岛建设”和本项目现有数据成果，进行实景三维模型成果与水深数据一体化融合，搭建陆海一体三维场景。

三、创新亮点

1）创新海岸带工作模式，实现潮间带无人化作业。根据胶州湾区域特点及各类数据采集装备优势进行测区划分及作业程序设计，引入无人机机载激光雷达＋倾斜摄影、无人船测深等技术手段，以无人化方式进行了潮间带数据采集，大幅提高效率并保障了人员安全。

2）优化无人机载Lidar作业方案，实现潮间带点云覆盖范围最大化。针对胶州湾周边大潮低潮时间窗口短且多在夜间等问题，规划无人机深夜作业，突破空域与潮汐窗口限制，通过潮汐特征分析及多次实践确定最优方案，最大程度获取了潮间带点云数据，点云覆盖比预期扩大了20k㎡。

3）多传感器融合，实践胶州湾跨海大桥水上水下一体化测绘。引入水上水下一体化测量系统、车载三维激光扫描等技术手段，首次完整采集了胶州湾跨海大桥水上水下点云，通过点云配准算法并引入多特征点作为约束条件进行点云融合，实现车载、船载激光点云及多波束测深点云等多源非结构化点云的精确配准，该技术可应用于其他海上建构筑物的建模。4）多星座支持下，应用多波束测深系统进行沿海远距离高精度测深。应用星站差分技术，通过星基增强辅助多波束系统进行持续稳定的导航定位，按不同截止高度角进行噪声抑制，提高PPK紧耦组合解算固定率，获取更高精度的定位和姿态组合解。

5）创新陆海地理实体分类体系，统一陆海数据标准。研究建立了陆海一体地理实体分类，统一了海岸线、潮间带等陆海结合区域数据标准，建立了基础地理信息要素与地理实体之间的转换映射关系，对陆海地理实体进行了分类分级细化，并对项目成果数据进行了实体转换生产及组合实体构建，生产陆海地理实体库，助推新型基础测绘体系建设。

6）搭建陆海一体三维场景，助力实景三维中国建设。项目构建了胶州湾海域DEM，将海域DEM与实景三维青岛成果融合，形成满足新型基础测绘要求的水上实景三维＋水下DEM成果，并在此基础上构建了水上实景三维模型＋水下仿真模型的陆海一体地理场景，为实景三维中国建设向海延伸提供借鉴。