基于720云全景图的新型测绘点之记

张福友，付伟锋

(广东省水利电力勘测设计研究院有限公司，广州 510170)

1 概述

点之记是测绘行业等级控制点的一种信息记录成果，记录了控制点的点名、点号、规格、大小、标石类型、级别、概略位置、概略坐标、交通路线、建设日期、埋设单位、保管单位、占地类型等详细信息[1-2]，是测绘工作中控制测量的一种常见、常用的表格图件。其作为控制点的一种重要附属资料，在测绘工作中发挥着重要的作用。

虽然记录了控制点的很多详细信息，但其自身也存在一些缺点，且随着互联网科技的发展，其重要性和必要性逐渐被削弱了。点之记的使用场景大多数是为了寻找控制点，根据其点位概略图、交通路线、点位说明等信息进行查找，但这些信息往往都是很简洁概略的，信息很有限，有时单凭这些信息是很难找到该控制点的。特别是在建设快速发展的地区，很多交通路网甚至是该点的周边情况发生了翻天覆地的变化，尽管能找到概略位置，也很难找到具体的位置。随着互联网地图服务的深入发展，现在寻找控制点基本不依靠点之记里的路线图，而是采用电子地图，直接输入目的地，可以轻松导航到达。

有鉴于此，本文提出一种基于720云全景图[3-5]制作的新型测绘点之记，利用互联网的优势提升传统点之记的易用性、便捷性、重要性和地位。

2 720云全景图

该新型点之记是基于720云全景图展示系统辅助完成点之记的部署。全景图是一种运用数码相机对现有场景进行多角度环视拍摄之后，再利用计算机进行后期缝合，并加载播放程序来完成的一种三维虚拟展示技术。是由多角度拍摄数张照片后，使用专业三维平台[6]建立数字模型，然后使用全景工具软件制作而成。可以使用IE浏览器在普通电脑上观看，并用鼠标控制观察的角度，可任意调整远近，仿佛置身真实的环境之中，获得全新的感受，也可利用智能手机扫描作品二维码进行观看，打开VR功能多角度移动手机查看。全景图实际上只是一种对周围景象以某种几何关系进行映射生成的平面图片，只有通过全景播放器的矫正处理才能成为三维全景(全景特指水平360°，上下360°全能观看的，能看到“天、地”的全景)。720云是一款专门为全景图展示而建立的系统，在该系统上面，可以对全景图进行展示、美化、部署等操作，让全景图呈现出更丰富的信息。

3 方案设计

本方案采取每个控制点单独制作一幅全景图，整个控制网制作一幅总全景图。每幅全景图上标注可见控制点的点位及本控制点的现场照片及点之记信息表，总全景图标注所有控制点的点位。所有点位均带热点连接功能，可以实现点击后直接跳至该全景图上。同时设置一个电子沙盘，标注控制网中所有控制点位置，以及通视点的连线。

3.1 外业采集

为了让全景图视野尽量开阔以看到更多的控制点，全景照片拍摄[7]宜采用无人机[8]在空中进行拍摄，可以采用如大疆多旋翼无人机搭载全景相机或者普通相机拍摄。飞前检查待测区域，确保拍摄位置无任何障碍及信号干扰，且在目视范围内，启动无人机飞行至控制点正上方或附近悬停，一般高度为50～120 m(视具体情况而定)。把云台调到水平视角(0°)，开始拍照，拍摄1圈，保证相邻照片最少25%重合度。云台在0～30°之间可以每隔10°拍摄1圈，30°至垂直视角(90°)之间可每隔15°拍摄1圈，相邻照片要有40%的画面重合。拍摄时确保飞机悬停位置不变(如图1所示)。

图1 数据采集方法示意

3.2 内业处理

全景图制作采用PTGui软件处理[9-10]，该软件是荷兰New House公司为德国的全景拼接工具Panorama Tools制作的一个用户界面软件(如图2所示)。其主要工作流程为：导入一组原始底片、运行自动对齐控制点、生成并保存全景图片文件。软件能自动读取底片的镜头参数，识别图片重叠区域的像素特征，然后以“控制点”(control point)的形式进行自动缝合，并进行优化融合。在软件的全景图片编辑器上有更丰富的功能，支持多种视图的映射方式，用户也可以手工添加或删除控制点，从而提高拼接的精度。软件支持多种格式的图像文件输入，输出可以选择为高动态范围的图像，拼接后的图像明暗度均匀，基本没有明显的拼接痕迹。

图2 全景图拼接示意

假如不是采用全景相机拍摄，天空部分是无法进行拼接的，需要借助图片处理工具(如photoshop)和天空素材，将其进行替换[11]。注意在选取时需要根据原图的天空色调、亮度、天气情况选取相近的天空素材(如图3所示)，最后导出全景图的长高比例为2∶1。如果采用大疆御2无人机，其自带全景拍摄模式及全景图处理功能，可以一键完成数据采集和全景图制作，但其制作的全景图质量难以保证，会有拼接错误现象。

图3 天空部分修补示意

3.3 系统部署

在使用720云进行发布全景图前，需要注册一个账号，该系统支持一定数量全景图的免费发布，如想获得更多、更全面的功能需要付费。发布全景图可以直接从本地文件导入已经制作好的全景图，导入完成后可点击预览查看生成的全景图，若无问题可以保存作品到根目录或者自定义的文件中，自定义作品标题和类别，最后点击发布作品。

发布完成后，可对作品进行编辑，常用的基础设置有修改作品名称、备注简介、全局设置、全局开关等功能。每幅全景图可以设置好开场视角，同时还可在全景图上标注热点，便于浏览时快速切换至其他全景图。可设置电子沙盘(即全景图视图目录)，方便快速查找目标全景图，同时可在电子沙盘上展示各全景图之间的相对位置关系。还可以嵌入图片、文字、标尺、视频等信息以及进行足迹标记或其他注记等。

该系统部署要结合控制网的相关特点和信息进行，在部署时需要注意以下几点：电子沙盘可采用控制点通视网图代替，且背景图可采用已有高清正射影像或卫星影像，让使用者可以清晰判断出其具体位置，及每个点之间的通视情况；每个全景图中尽量标出其他可见的控制点位置并设置热点，便于快速切换至该控制点对应的全景图；在每个全景图合适的位置嵌入现场地面拍摄的标石照片、规格照片已经传统点之记扫描件等，便于使用者掌握该点的具体信息；在场景目录中以区域为第1级目录，以控制点为第2级目录，便于查找浏览。

4 应用

4.1 项目概述

安徽桐城抽水蓄能电站位于安徽省桐城市境内，地处省会合肥经济圈中心城市和皖江城市带附近，距合肥的直线距离约为80 km(公路里程为138 km)，距安庆的直线距离约40 km(公路里程为105 km)，距500 kV文都变电站约40 km，电站接入系统和受、送电条件良好，地理位置十分优越。电站在承担安徽电网调峰任务的同时，也作为合肥省会经济圈负荷中心的调峰兼保安电源。

2020年，该项目进入全面施工阶段。建立了一个二等平面施工控制网[12]，标石采用强制对中观测墩埋设，整个施工区域均匀布设了25个控制点。由于该项目体量大，施工工作分成了多个标段，每个标段施工单位都不相同，甚至一个标段有多个施工队共同完成，在控制点的交付使用方面存在重复移交等现象，为施工开展带来很多不便。因此，该控制网采用本文提出的方案制作了一个新型测绘点之记，可以很大程度方便施工人员使用控制点。

4.2 全景图准备

该新型测绘点之记采用大疆精灵4无人机进行拍摄，在每个控制点上方20～50 m处拍摄1个全景图，同时库区和进场公路区域中心上方100 m左右各拍摄1个总全景图，一共拍摄了27个全景图。将所有全景图上传到720云系统上提前建好的项目里，每个全景图设置好名称、初始视角、通视点的热点、嵌入现场照和点之记扫描图、足迹标注等信息(如图4所示)。

图4 控制点全景图配置示意

4.3 电子沙盘制作

将所有控制点的具体位置展到91卫图助手[13]上，然后将控制网内所有基线边连起来，最后导出一张图片备用；在720云系统上将该图片导入作为电子沙盘的底图，将25个控制点的全景图的链接标注到对应位置上，并根据该点的全景图调整好视角方向(如图5所示)。

图5 电子沙盘配置示意

4.4 视图目录制作

将目录设置为两级，第一级有“库区”和“进场公路”两个，第二级分别是在第一级里面的所有全景图，如“库区”里有TC1-TC20及库区总图共21个，“进场公路”里有TC21-TC25及进场公路总图共6个，如图6中红色框所示。

图6 视图目录配置示意

4.5 系统综述

系统建立好后，可以通过分享链接或者二维码至手机或者平板终端，只要有网络均可打开浏览该控制网点之记情况。刚打开系统时，呈现出来的界面为库区总图，界面右上方为电子沙盘，沙盘里面有25个热点链接对应着相关控制点的全景图，且每个热点有方向指示，对应着每个全景图的真实方向。界面下方为视图目录，点击后可以跳至相应控制点的全景图。界面全景图中具体的位置有库区所有全景图的热点，每个该热点的位置为真实位置，点击后也可以跳至相应控制点的全景图。同时还有一个一级目录的链接热点，点击后可在“库区”和“进场公路”两个全景总图间切换(见图7)。

图7 主页界面示意

每个控制点的全景图上也有相关可视的其他控制点全景图的热点，点击后也可跳至相应控制点全景，同时在其正下方还有现场近景照和点之记扫描照片的链接按钮，点击后可以弹出现场近景照和该点的点之记扫描照片(如图8、图9所示)。

图8 现场近景照示意

图9 点之记扫描示意

该系统的使用只需一台有网络的手机或者平板即可，在野外找点时非常方便。系统除了保留每个控制点的点之记所有信息外，还可以通过点位标注信息导航到目的地。可以通过电子沙盘清楚了解控制点之间的相对位置关系、通视情况，便于有目的地找点。通过空中拍摄的全景图可以直观了解控制点的周围地形地貌地物特征和交通情况，辅助找点。点位的近景照片和点之记扫描照，从细节方面帮助测绘人员找点。总之，有该系统的辅助，控制点的寻找和利用将如虎添翼。

5 结语

本文提出的基于720云全景图的新型测绘点之记，是传统点之记的一种升级版，借助全景图、通信网络、全景浏览系统等手段丰富点之记的内涵和信息量，它能便捷、高效、直观地辅助测绘人员寻找和使用控制点，为点之记效能的发挥增添了新的元素。

随着科技的发展和网络通讯的进步，很多传统测绘工作都可以借助新的技术和设备来完成。全景图本来不是为测绘而诞生的，但其却在点之记制作方面发挥了重要的作用。由此可见，测绘行业可以借助其他行业的先进技术和设备提升自身的技术含量，为测绘技术革新增添动力。本文仅此提出一种新的思路，希望为广大测绘同仁带来一些启迪。