論基礎(chǔ)測繪在數(shù)字城市建設(shè)中的應(yīng)用

王愛武

（湖南省第二測繪院 湖南長沙 410019）

論基礎(chǔ)測繪在數(shù)字城市建設(shè)中的應(yīng)用

王愛武

（湖南省第二測繪院 湖南長沙 410019）

由于近年來云計算、互聯(lián)網(wǎng)等技術(shù)的不斷發(fā)展，城市的建設(shè)工作邁向了數(shù)字城市的前進(jìn)方向。想要建設(shè)數(shù)字城市，就要對地理信息的測繪提出更高的要求。本文從測繪技術(shù)在數(shù)字城市建設(shè)中的重要性出發(fā)，對基礎(chǔ)測繪技術(shù)在數(shù)字城市建設(shè)的中的應(yīng)用進(jìn)行了分析。

測繪技術(shù)；數(shù)字城市；應(yīng)用研究

1 引言

隨著時代的發(fā)展，科技的不斷進(jìn)步，測繪技術(shù)也受到了一定的影響，新的測繪技術(shù)被不斷研發(fā)出來，這使得測繪工作的效率獲得了明顯的改善，工作人員的測繪水平也有了很大的提高。作為一種體現(xiàn)政府公共服務(wù)的重要表現(xiàn)形式，一定要正確使用測繪技術(shù)，使其更好地發(fā)揮出在城市規(guī)劃中的作用，使國家能夠一直處于可持續(xù)發(fā)展的狀態(tài)，最后變得更加繁榮、富強(qiáng)。

2 數(shù)字化城市建設(shè)的意義

數(shù)字化城市建設(shè)是在新時代，新背景下我國城市建設(shè)的主要方向。數(shù)字化城市建設(shè)顧名思義就是利用數(shù)字化、信息化的科技和技術(shù)進(jìn)行城市建設(shè)和城市規(guī)劃，數(shù)字化城市建設(shè)的主要內(nèi)容包括城市的基礎(chǔ)的地理信息、基礎(chǔ)設(shè)施的信息和城市基礎(chǔ)功能的信息等的建設(shè)，數(shù)字化城市建設(shè)的主要目標(biāo)是為了通過數(shù)字化城市建設(shè)實現(xiàn)數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化和可視化城市建設(shè)，而且數(shù)字化城市建設(shè)也是城市建設(shè)未來城市建設(shè)的終極目標(biāo)，但是數(shù)字化城市建設(shè)需要依賴網(wǎng)絡(luò)信息技術(shù)和智能控制的技術(shù)，隨著我國的科學(xué)技術(shù)的不斷完善和發(fā)展，數(shù)字化城市的建設(shè)效率和建設(shè)成果也必將有所提升。

3 技術(shù)測繪在數(shù)字城市建設(shè)中的應(yīng)用

3.1 構(gòu)建時空信息云平臺

①從共享思維向協(xié)作思維升級。地理構(gòu)架的建設(shè)也伴隨著數(shù)據(jù)的共享，它們之間進(jìn)行的過程是弱雙向或單向的。時空信息云平臺的構(gòu)建是需要地理構(gòu)架與數(shù)據(jù)進(jìn)行良好的雙向共享與協(xié)作，是信息化逐漸邁向智能化的過程。所以在平臺上的構(gòu)建上，不但要能“引進(jìn)來”，也要可以“走出去”。所以構(gòu)建過程中，要實現(xiàn)雙向的互動模式，從而達(dá)到共贏的目標(biāo)。②從空間數(shù)據(jù)向時空數(shù)據(jù)升級。當(dāng)前的基礎(chǔ)地理數(shù)據(jù)的成果已經(jīng)更加完善，已有的行業(yè)空間也較之前也有了一定的拓展。大時空的數(shù)據(jù)平臺就是通過不同部門時間維度的數(shù)據(jù)與物聯(lián)網(wǎng)中相關(guān)的數(shù)據(jù)進(jìn)行科學(xué)有效的整合。③從共享服務(wù)平臺向智能服務(wù)平臺升級。當(dāng)前的搜索服務(wù)和地圖發(fā)展更加迅速，運用人工智能或機(jī)器人的方法，對大數(shù)據(jù)的挖掘進(jìn)行強(qiáng)化。④一切為服務(wù)。各種軟件的出現(xiàn)為服務(wù)帶來了極大的方便。軟件的基礎(chǔ)設(shè)施與服務(wù)基礎(chǔ)是處于云計算和硬件之中的。軟件的升級過程是云計算和硬件與服務(wù)同時進(jìn)行。軟件的平臺可以對時空的數(shù)據(jù)進(jìn)行儲存，還可以完成時空數(shù)據(jù)的開發(fā)框架，使平臺的服務(wù)更具有綜合性的特點。

3.2 空間數(shù)據(jù)的提供

3.2.1 GIS技術(shù)

（1）GIS技術(shù)能夠幫助數(shù)字化城市建設(shè)收集和處理數(shù)據(jù)，GIS構(gòu)成一般如圖1所示。數(shù)字化城市建設(shè)與傳統(tǒng)的城市建設(shè)最大的差別就在于數(shù)字化城市建設(shè)能夠?qū)⒊鞘薪ㄔO(shè)的所有數(shù)據(jù)進(jìn)行收集、分類和存儲，GIS技術(shù)對于數(shù)字化城市建設(shè)中這一功能的實現(xiàn)有著非常重要的意義。①GIS技術(shù)就是關(guān)于城市數(shù)據(jù)收集和處理的技術(shù)，將其和數(shù)字化城市建設(shè)相結(jié)合是體現(xiàn)該技術(shù)價值的關(guān)鍵，而且也能夠體現(xiàn)數(shù)字化城市建設(shè)的理念和特征；②GIS技術(shù)的數(shù)據(jù)收集和處理功能，對于數(shù)字化城市的建設(shè)的幫助和指導(dǎo)意義是任何一個技術(shù)都不能比擬的，尤其是對于數(shù)字化城市建設(shè)中的數(shù)據(jù)構(gòu)成有著重要的作用；③隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展和進(jìn)步，三維GIS技術(shù)已經(jīng)得到了發(fā)展和應(yīng)用，在三維GIS技術(shù)的支持下，更多、更加全面的數(shù)據(jù)處理功能能夠被使用。

圖1 GIS組成一般模式示意圖

（2）GIS技術(shù)能夠為數(shù)字化城市建設(shè)規(guī)劃提供重要的技術(shù)支持和幫助。城市建設(shè)規(guī)劃是任何一種城市建設(shè)模式的根本要求，同時也是城市建設(shè)的第一步，只有進(jìn)行了數(shù)字化城市建設(shè)規(guī)劃，數(shù)字化城市的建設(shè)效率和建設(shè)成果才能夠真正滿足社會的需求和城市發(fā)展需求，GIS技術(shù)在這個過程中最主要的作用就是其能夠為數(shù)字化城市的建設(shè)提供重要的技術(shù)支持和幫助，一方面GIS技術(shù)在數(shù)字化城市建設(shè)中的使用為數(shù)字化城市的建設(shè)提供了最基礎(chǔ)的框架結(jié)構(gòu)，這是數(shù)字化城市建設(shè)開展的第一步，另一方面GIS技術(shù)在數(shù)字化城市建設(shè)中的應(yīng)用是數(shù)字化城市建設(shè)的核心和根本，數(shù)字化城市建設(shè)的所有設(shè)計和構(gòu)造都必須要以GIS技術(shù)的使用為前提。

（3）GIS技術(shù)能夠提升數(shù)字化城市的服務(wù)效率。數(shù)字化城市建設(shè)可以提升社會生產(chǎn)和生活提供服務(wù)的質(zhì)量和效率，而基礎(chǔ)測繪技術(shù)得到的數(shù)據(jù)可以為城市服務(wù)奠定基礎(chǔ)。例如，當(dāng)前城市的天然氣分戶采暖小區(qū)數(shù)量日益增多，供天然氣的壓力會逐漸增大，某個小區(qū)突然停氣。天然氣管理部門需要迅速找到破裂地點實施維修，否則事故范圍擴(kuò)大之后有可能引發(fā)爆炸。該小區(qū)各個管道鋪設(shè)部門通過定距離監(jiān)測將事故發(fā)生根源范圍縮小，再鎖定目標(biāo)。每個出事地點周圍的環(huán)境都會發(fā)生一定的變化，如空氣濃度變化、土層變化等，這些信息被探測頭捕捉之后，將其和已經(jīng)繪制好的GIS系統(tǒng)相比對，可以找到周邊環(huán)境變化最大的地方且能夠確定出事地點，將其精確到5m以內(nèi)。由此可見，在GIS技術(shù)的支持和幫助下，城市數(shù)據(jù)的實用效率被提升。

3.2.2 其他

（1）數(shù)字航空數(shù)碼攝影

圖像控制系統(tǒng)的出現(xiàn)和發(fā)展使數(shù)字航空攝影有了巨大的優(yōu)勢，也為其帶來了更好的發(fā)展前景。數(shù)字航空數(shù)碼攝影現(xiàn)今主要以面陣為方向的傳感器和以線陣為方向的傳感器。它們的代表產(chǎn)品分別是UCD和ADS40。同時，我國也對這項技術(shù)進(jìn)行了自主研發(fā)，設(shè)計出了TOPDC和SWDC等用于數(shù)字航空數(shù)碼攝影的相機(jī)。這兩項研究成果已經(jīng)成為了我國分辨率影像最高的設(shè)備，同時它們?yōu)閿?shù)字城市所需的DEM、DLG、DSM等提供了重要的數(shù)據(jù)支持。

（2）高分辨衛(wèi)星遙感

高分辨率的衛(wèi)星遙感技術(shù)是21世紀(jì)商業(yè)遙感領(lǐng)域中最為重要的主流技術(shù)。我國自主研發(fā)的資源三號衛(wèi)星是我國現(xiàn)階段最主要的進(jìn)行測繪的衛(wèi)星，它也可以在測繪的同時對地理資源進(jìn)行調(diào)查?？梢赃\用到1：25000或者更大的比例尺的地圖上，進(jìn)行地圖的實時檢測與更新。衛(wèi)星遙感也有利于國土資源的調(diào)查，對城市林業(yè)、交通、農(nóng)業(yè)、工業(yè)等領(lǐng)域的建設(shè)提供了足夠的數(shù)據(jù)支持。

（3）LiDAR系統(tǒng)

LiDAR系統(tǒng)作為一種新型的傳感器設(shè)備，適用于激光回波的測距上，對數(shù)字表面模型有高精度的測繪，其工作流程如圖2所示。在收集數(shù)據(jù)之后進(jìn)行數(shù)據(jù)的處理，就可以得到城市建設(shè)規(guī)模、電力巡線、植被參數(shù)反演等方面的數(shù)據(jù)。它在影像上還具有多光譜CCD影像的能力，在應(yīng)用的時候還可以為未來的應(yīng)用提供更多的數(shù)據(jù)支持。LiDAR系統(tǒng)是當(dāng)代地理觀測的新技術(shù)，還可以通過三維重建更好的建設(shè)數(shù)字城市。

圖2 LiDAR系統(tǒng)作業(yè)流程圖

（4）傾斜攝影技術(shù)

傾斜式的攝影技術(shù)也是近幾年才出現(xiàn)并發(fā)展的一項新技術(shù)，是根據(jù)傳統(tǒng)航空攝影技術(shù)和數(shù)字地面采集技術(shù)進(jìn)行集成，對二者的局限性進(jìn)行突破，克服了智能垂直拍攝的特點，變?yōu)榭梢匀轿坏倪M(jìn)行拍攝。具體操作上是在一個飛機(jī)平臺上搭載多個拍攝的傳感器，通過不同的角度進(jìn)行拍攝，拍攝角度采取傾斜的角度，用這種方式構(gòu)建了地面上的三維模型。這種拍攝方式通過三維的模式更加真實地反映了地面的實際情況，提高了我國智慧城市建設(shè)的水平，使測繪的精確度得到了更大的提高。

（5）低空攝影測量系統(tǒng)

低空無人機(jī)是先進(jìn)測繪的主要方法之一，這項技術(shù)的應(yīng)用也非常廣泛。地面的遙控就將建筑物的每一側(cè)進(jìn)行了拍攝，它的地面遙控角度一般可達(dá)60°。遙感影像中心的空間分辨率可以達(dá)到0.1m之高，所以，利用低空攝影測量系統(tǒng)獲得的低空的影像作為城市三維模型構(gòu)建的基礎(chǔ)。三維模型的建造是通過三維重建方法進(jìn)行低空影像遙感技術(shù)，再通過紋理的映射可得。在具體操作上，是通過二維空間數(shù)據(jù)的輔助和其對建筑物的測繪，及時了解精確度更高的幾何信息。通過三維可視化的技術(shù)，判斷建筑物的屋頂和墻面是否可見，在利用多航帶影像對其紋理進(jìn)行映射，再通過紋理校正、消隱分析等技術(shù)措施對建筑物的三維模型做最終的構(gòu)建，使其達(dá)到最佳可視效果。

4 結(jié)束語

綜上，我國的現(xiàn)代化建設(shè)水平還在逐年的提高，數(shù)字城市的建設(shè)腳步也越來越大。數(shù)字城市的構(gòu)建可以滿足民眾們對于城市生活的各種需求。在進(jìn)行建設(shè)之時，要更加加強(qiáng)對測繪部門的建設(shè)，將其主體作用充分的發(fā)揮出來，為數(shù)字城市的建設(shè)提供更加科學(xué)更加精確的基礎(chǔ)和保障。

[1]陳鵬，鄒磊.淺論基礎(chǔ)測繪在數(shù)字城市建設(shè)中的地位與作用[J].建材與裝飾旬刊，2012（2）：182～183.

[2]劉蕾，張艷華.淺論基礎(chǔ)測繪在數(shù)字城市建設(shè)中的地位與作用[J].卷宗，2015（1）：282.

[3]彭傳海.數(shù)字城市建設(shè)中基礎(chǔ)測繪的有效應(yīng)用分析[J].科技創(chuàng)新與應(yīng)用，2015（23）：288.

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A

1004-7344（2016）06-0156-02

2016-1-28

王愛武（1968-），男，工程師，本科，主要從事工程測繪工作。