測繪地理信息科技融合新技術(shù)助力空間規(guī)劃編制

黃勇　張勇　肖讓

【摘要】隨著我國“建立國家空間規(guī)劃體系”這一發(fā)展戰(zhàn)略提出后，陸續(xù)在一些經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)和中等發(fā)達(dá)等地區(qū)開展了試點(diǎn)工作，需具體包括高山、平原、丘陵等相關(guān)地區(qū)，深入研究了空間規(guī)劃的關(guān)鍵技術(shù)與方法。而通過相關(guān)實(shí)踐可以表明，將測繪地理信息技術(shù)與大數(shù)據(jù)、云計(jì)算、建筑信息模型、虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)以及物聯(lián)網(wǎng)等全新科技進(jìn)行有效融合，可以使空間規(guī)劃和編制得到充分助力。本文對(duì)此展開分析工作，具體探討了測繪地理信息技術(shù)與云計(jì)算、大數(shù)據(jù)以及人工智能等全新科學(xué)技術(shù)的融合，希望能夠?yàn)橄嚓P(guān)研究人員起到一些參考和借鑒。

【關(guān)鍵詞】測繪地理信息;科技融合;空間規(guī)劃編制

【DOI】10.12334/j.issn.1002-8536.2022.10.024

引言：

長時(shí)間以來，我國在國土空間管理工作當(dāng)中，還存在多規(guī)銜接復(fù)雜、規(guī)劃立法薄弱以及部門協(xié)調(diào)困難等相關(guān)問題。而在我國提出“建立國家空間規(guī)劃體系”以后，也對(duì)省級(jí)空間規(guī)劃試點(diǎn)方案進(jìn)行了有效實(shí)施，具體提出了以主體功能區(qū)規(guī)劃作為基礎(chǔ)統(tǒng)籌的各類空間性規(guī)劃方案，并對(duì)多規(guī)合一這一實(shí)施理念進(jìn)行了有效推進(jìn)，這使規(guī)劃體制得到了深化改革與創(chuàng)新，并對(duì)統(tǒng)一的空間規(guī)劃體系進(jìn)行了充分建立，使我國國土空間的整體治理水平得到了全面提升。

1、云計(jì)算與測繪地理信息技術(shù)的融合

云計(jì)算主要是指按照使用量付費(fèi)的一種模式，此模式可以提供更為便捷的網(wǎng)絡(luò)訪問，而且還具有按需和可用等特點(diǎn)，能夠進(jìn)入到具體的計(jì)算資源共享池當(dāng)中，從而快速提供此類資源，可以減少管理工作量，加強(qiáng)與服務(wù)供應(yīng)商之間的交互?，F(xiàn)如今，地理信息的應(yīng)用范圍和領(lǐng)域已變得更加廣泛，而用戶對(duì)數(shù)據(jù)共享也有了更高的意愿和需求，這需要有效重構(gòu)和更新空間信息。具體來說，測繪地理信息需要從傳統(tǒng)的單一底圖數(shù)據(jù)提供向綜合信息服務(wù)進(jìn)行轉(zhuǎn)變。例如，需要對(duì)多規(guī)合一進(jìn)行有效實(shí)行，在具體的空間規(guī)劃編制過程當(dāng)中，針對(duì)空間規(guī)劃強(qiáng)度測算、環(huán)境承載能力評(píng)價(jià)以及國土空間開發(fā)適宜性評(píng)價(jià)等，都需要在地理信息服務(wù)平臺(tái)上有效實(shí)現(xiàn)異構(gòu)數(shù)據(jù)多元空間分析以及信息在線處理等功能，因此需要對(duì)云計(jì)算進(jìn)行合理采用，從而為用戶提供更為高效和靈活的服務(wù)。隨著城市空間信息量的不斷增加，為了有效實(shí)現(xiàn)城市的多規(guī)合一，對(duì)空間規(guī)劃進(jìn)行科學(xué)編制與組織實(shí)施，需要結(jié)合其主體功能區(qū)定位，有效融合云計(jì)算和測繪地理信息技術(shù)，從而進(jìn)一步推動(dòng)社會(huì)與經(jīng)濟(jì)的穩(wěn)定發(fā)展。測繪地理信息領(lǐng)域可通過大型云計(jì)算平臺(tái)來有效處理空間信息數(shù)據(jù)，并架構(gòu)服務(wù)產(chǎn)品，開發(fā)商業(yè)模式，這使云平臺(tái)能夠?yàn)橛脩舨渴鸷吞峁└鼮閮?yōu)質(zhì)的服務(wù)。在日后將會(huì)有更多的公有云和私有云誕生，其可在不同模式下提供相應(yīng)服務(wù)，從而有效實(shí)現(xiàn)空間規(guī)劃編制的創(chuàng)新發(fā)展[1]。

2、大數(shù)據(jù)與測繪地理信息技術(shù)的融合

在大數(shù)據(jù)應(yīng)用過程當(dāng)中需要有效創(chuàng)新處理模式，使決策能力得到增強(qiáng)，具有良好的洞察發(fā)現(xiàn)力，合理優(yōu)化流程，從而具有更為海量和多樣化的信息資產(chǎn)。通過運(yùn)用大數(shù)據(jù)，可以使人們的管理模式得到全面優(yōu)化，并實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的深度挖掘與分析。數(shù)據(jù)往往具有地理屬性以及位置關(guān)聯(lián)性，所以通過將地理信息與傳統(tǒng)數(shù)據(jù)進(jìn)行有效融合，可以使一般數(shù)據(jù)的地理智商得到大幅度提高。現(xiàn)如今，我國各個(gè)地區(qū)，在對(duì)空間發(fā)展戰(zhàn)略進(jìn)行制定時(shí)，需要有效編制空間規(guī)劃。具體而言，對(duì)于國民經(jīng)濟(jì)以及社會(huì)發(fā)展而言，空間規(guī)劃是一項(xiàng)戰(zhàn)略性、綜合性以及綱領(lǐng)性的規(guī)劃工作，也是我國現(xiàn)代化體系建設(shè)的重要內(nèi)容之一。在空間規(guī)劃工作當(dāng)中，通過實(shí)現(xiàn)多規(guī)合一，可以使市場資源配置的重要作用得到充分發(fā)揮，對(duì)區(qū)域內(nèi)的產(chǎn)業(yè)、人口、空間、生態(tài)、土地以及環(huán)境等相關(guān)要素進(jìn)行系統(tǒng)性評(píng)估，從而使我國的主體功能發(fā)展導(dǎo)向得到有效貫徹，對(duì)不同地區(qū)的實(shí)際發(fā)展需求進(jìn)行全面統(tǒng)籌，最終對(duì)發(fā)展目標(biāo)進(jìn)行確定，使發(fā)展空間得到有效管控。而為了使此類目標(biāo)得到有效實(shí)現(xiàn)，需要充分落實(shí)空間規(guī)劃，在此過程當(dāng)中也會(huì)有大量的數(shù)據(jù)信息產(chǎn)生。例如，在對(duì)某縣域空間規(guī)劃進(jìn)行編制時(shí)，需要對(duì)基礎(chǔ)資料進(jìn)行獲取，具體包括當(dāng)?shù)卦诮?jīng)濟(jì)以及社會(huì)發(fā)展過程當(dāng)中的所有歷史資料。這也形成了多數(shù)據(jù)語義、多空間分辨率、多平臺(tái)以及多種格式的數(shù)據(jù)形態(tài)，特別是空間數(shù)據(jù)挖掘以及地理知識(shí)服務(wù)。這對(duì)各類數(shù)據(jù)的智能管理也提出了更高要求，因此需要對(duì)云計(jì)算技術(shù)進(jìn)行有效應(yīng)用，合理處理相關(guān)數(shù)據(jù)，從而使大數(shù)據(jù)的處理需求得到有效滿足[2]。

3、人工智能與測繪地理信息技術(shù)的融合

人工智能主要是對(duì)人的智能進(jìn)行模擬、擴(kuò)展以及延伸的相關(guān)理論、技術(shù)和方法。人工智能是計(jì)算機(jī)科學(xué)當(dāng)中的一個(gè)重要分支，可對(duì)智能實(shí)質(zhì)進(jìn)行了解，并產(chǎn)生全新的與人類智能相似的方式。具體來說，人工智能主要通過計(jì)算機(jī)對(duì)人的某些思維過程以及智能行為進(jìn)行模擬。在空間規(guī)劃編制過程當(dāng)中，地理信息底層是空間規(guī)劃編制的重要基礎(chǔ)，同時(shí)還需要有效開展空中全景測量工作，其具體需要對(duì)遙感影像、傾斜攝影測量技術(shù)等進(jìn)行應(yīng)用。而通過對(duì)人工智能的機(jī)器學(xué)習(xí)方法進(jìn)行有效運(yùn)用，可在常規(guī)解譯精度的基礎(chǔ)上有效提取特征和區(qū)分類別，使數(shù)據(jù)處理的智能化和自動(dòng)化程度得到有效提高。通過運(yùn)用人工智能技術(shù)可以快速處理海量的地理信息基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，其具體包括衛(wèi)星影像建模、三維激光點(diǎn)、云數(shù)據(jù)處理相關(guān)方式，可為空間規(guī)劃的編制提供有效助力。

4、虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)與測繪地理信息技術(shù)的融合

虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)也被稱之為人工環(huán)境或靈境技術(shù)，其可通過計(jì)算機(jī)來有效生成相關(guān)的模擬環(huán)境，從而對(duì)虛擬世界進(jìn)行創(chuàng)建與體會(huì)。具體來說，通過對(duì)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)進(jìn)行應(yīng)用，可以進(jìn)行多元信息融合以及交互式的信息仿真，其具有三維動(dòng)態(tài)視景以及實(shí)體行為，可以使用戶在該環(huán)境當(dāng)中得到沉浸。增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)需要對(duì)攝影機(jī)影像位置和角度進(jìn)行實(shí)時(shí)計(jì)算，并要結(jié)合相關(guān)圖像、3D模型以及視頻等技術(shù)，可在屏幕上將虛擬世界與現(xiàn)實(shí)世界進(jìn)行有效結(jié)合和互動(dòng)。針對(duì)VR與AR兩種視覺技術(shù)的差異進(jìn)行分析，其中VR視覺主要建立在虛擬環(huán)境，而AR視覺則是建立在現(xiàn)實(shí)環(huán)境。在具體編制和實(shí)施空間規(guī)劃工作時(shí)需要具有大量地圖，而通過VR和AR技術(shù)，可以有效實(shí)現(xiàn)地理信息的可視化目標(biāo)，從而使傳統(tǒng)運(yùn)用地圖描述地理現(xiàn)象的做法得到打破，避免在視覺角度由于電子地圖等給非專業(yè)人員產(chǎn)生錯(cuò)誤理解。與此同時(shí)，通過運(yùn)用VR和AR技術(shù)，還能夠?qū)εc現(xiàn)實(shí)相貼近的視覺場景進(jìn)行構(gòu)建，此場景十分逼真，一方面可以使人們對(duì)未來發(fā)展的真實(shí)狀態(tài)進(jìn)行直觀看到，使其對(duì)地理信息內(nèi)涵進(jìn)行充分了解，而另一方面還可運(yùn)用可視化技術(shù)，使人與未來之間的交互體驗(yàn)得到豐富。在實(shí)際運(yùn)用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)時(shí)，首先可通過傾斜攝影測量技術(shù)來為真三維成果進(jìn)行提供，使城市的本來面貌得到真實(shí)還原之后，則可通過VR和AI技術(shù)對(duì)城市在暴雨災(zāi)后的三圍立體全景圖進(jìn)行有效模擬，從而為城市的防災(zāi)減災(zāi)等工作開展提供指導(dǎo)。

5、移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)物聯(lián)網(wǎng)與測繪地理信息技術(shù)的融合

對(duì)于空間規(guī)劃編制而言，其需要具有前瞻性。通過相關(guān)試點(diǎn)實(shí)踐可以表明，將測繪地理信息技術(shù)與物聯(lián)網(wǎng)和移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)進(jìn)行有效融合，可為空間規(guī)劃的編制與實(shí)施起到重要作用。現(xiàn)如今，在空間規(guī)劃編制準(zhǔn)備工作開展過程當(dāng)中，對(duì)相關(guān)數(shù)據(jù)具有更為嚴(yán)格的要求。例如，地理信息數(shù)據(jù)需要具有二維到三維的全部要素，并從米級(jí)上升到厘米級(jí)和亞米級(jí)，同時(shí)還需要包括地上和地下、室內(nèi)和室外，對(duì)信息的實(shí)效性也有了更高要求。

首先，針對(duì)移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)進(jìn)行分析，其主要結(jié)合了移動(dòng)通信與互聯(lián)網(wǎng)，屬于智能移動(dòng)終端，可通過移動(dòng)無線通信方式對(duì)業(yè)務(wù)以及服務(wù)等新興業(yè)務(wù)進(jìn)行有效獲取。移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)具體包括軟件、終端以及應(yīng)用三個(gè)不同層面，其中終端層主要包括平板電腦、智能手機(jī)以及電子書等，而軟件則具體涉及到數(shù)據(jù)庫、中間件、操作系統(tǒng)以及安全軟件等。應(yīng)用層主要是指工具媒體類、商務(wù)財(cái)經(jīng)類以及休閑娛樂類等相關(guān)應(yīng)用與服務(wù)。對(duì)于移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)實(shí)質(zhì)進(jìn)行分析，其主要是將移動(dòng)通信技術(shù)與互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)等進(jìn)行有效結(jié)合，并落實(shí)到具體實(shí)踐的相關(guān)活動(dòng)。隨著我國科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展，移動(dòng)終端技術(shù)以及寬帶無線接入技術(shù)等也得到了廣泛應(yīng)用，這使用戶能夠在互聯(lián)網(wǎng)上對(duì)相關(guān)信息進(jìn)行獲取，并接受具體的服務(wù)。而通過利用近場通信以及導(dǎo)航、定位、接收等相關(guān)集成傳感器，可以向用戶提供具體的移動(dòng)速度、位置、運(yùn)動(dòng)時(shí)間以及行程軌跡等信息數(shù)據(jù)，使測繪地理信息在泛在化以及個(gè)性化等方面的需求得到有效滿足。隨著4G以及5G技術(shù)的快速發(fā)展，使現(xiàn)實(shí)世界和虛擬空間之間的趨同效應(yīng)得到增強(qiáng)，這也使相關(guān)位置服務(wù)的范圍變得更為廣泛，且具有更高的精度。4G使人們的生活得到改變，而5G可以使整個(gè)社會(huì)的發(fā)展得到進(jìn)步。通過將地理信息與移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)進(jìn)行有效融合，可以更好地滿足各地區(qū)在空間規(guī)劃編制方面的發(fā)展需求，并保證科學(xué)合理的實(shí)施空間規(guī)劃。

其次，物聯(lián)網(wǎng)主要通過對(duì)各種信息傳感設(shè)備進(jìn)行使用，從而對(duì)物體或過程互動(dòng)連接以及監(jiān)控等需要的信息進(jìn)行實(shí)時(shí)采集，可以與互聯(lián)網(wǎng)共同形成相應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)體系。互聯(lián)網(wǎng)的目的在于實(shí)現(xiàn)物與人、物與物以及物品與網(wǎng)絡(luò)的有效連接，可以更為方便的進(jìn)行控制、管理與識(shí)別。將測繪地理信息技術(shù)和物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)進(jìn)行有效融合，可以更好的了解用戶資產(chǎn)狀況、人員動(dòng)態(tài)變化、設(shè)備運(yùn)行情況以及相關(guān)地理事件。這對(duì)于了解相關(guān)區(qū)域的現(xiàn)實(shí)狀況和未來發(fā)展具有重要幫助，可通過挖掘物聯(lián)網(wǎng)來實(shí)現(xiàn)空間信息的推理分析，使空間規(guī)劃編制具有的前瞻性得到有效滿足，對(duì)未來發(fā)展進(jìn)行充分預(yù)測。物聯(lián)網(wǎng)可將現(xiàn)實(shí)世界數(shù)位化，在融合測繪地理信息技術(shù)后，將會(huì)具有更為廣泛的應(yīng)用范圍[3]。

6、與BIM技術(shù)的結(jié)合

建筑信息模型也被稱之為建筑信息化管理和建筑信息制造，可以將其簡稱為BIM，其基礎(chǔ)為建筑工程項(xiàng)目的相關(guān)信息數(shù)據(jù)，可以通過模擬建筑物的真實(shí)信息和數(shù)字信息仿真，利用三維建筑模型來有效實(shí)現(xiàn)設(shè)備管理、工程監(jiān)理、數(shù)字化加工、物業(yè)管理以及工程化管理等功能。BIM具有信息一致性、關(guān)聯(lián)性、完備性、協(xié)調(diào)性、可視化以及優(yōu)化性等特點(diǎn)。工程的設(shè)計(jì)、施工、建設(shè)與監(jiān)理單位等項(xiàng)目參與方，需要在同一平臺(tái)上對(duì)同一建筑信息模型進(jìn)行共享，方便進(jìn)行項(xiàng)目可視化和精細(xì)化建造。BIM與CAD不同，并非只是單純的一款軟件，而是一種十分重要的管理手段，是實(shí)現(xiàn)建筑信息化和精細(xì)化管理的關(guān)鍵工具。BIM可以在一個(gè)模型當(dāng)中集成工程項(xiàng)目在全生命周期當(dāng)中不同階段的資源、過程與信息，通過三維數(shù)字技術(shù)可以對(duì)建筑物的真實(shí)信息進(jìn)行模擬，并為工程的設(shè)計(jì)和施工提供內(nèi)部一致以及相互協(xié)調(diào)的信息模型。隨著我國城市現(xiàn)代化建設(shè)步伐的不斷加快，地下工程數(shù)量也在不斷增加，而且變得十分復(fù)雜。通過相關(guān)試點(diǎn)實(shí)踐可以證明，空間規(guī)劃編制需要對(duì)地下工程進(jìn)行考慮，其與地上工程不同，往往表現(xiàn)為左右縱橫和上下交錯(cuò)，因此無法直觀的進(jìn)行觀察，而且還不能進(jìn)行拆除和重建，復(fù)雜程度要高于地上建筑。所以，通過對(duì)BIM技術(shù)進(jìn)行應(yīng)用，并結(jié)合測繪地理信息技術(shù)，如三維建模、沉降測量以及巷道測量技術(shù)等，對(duì)現(xiàn)有地下建筑以及地下設(shè)施的整體情況進(jìn)行真實(shí)模擬和還原，合理開展空間規(guī)劃工作。在具體實(shí)施空間規(guī)劃工作時(shí)，可以利用BIM技術(shù)，對(duì)地下工程建設(shè)與設(shè)施運(yùn)行過程的全生命周期進(jìn)行真實(shí)反映，數(shù)字化表達(dá)物理特性和功能特性，以此來為地下工程的設(shè)計(jì)、管理、施工以及運(yùn)營提供有力依據(jù)。

7、測繪地理信息技術(shù)在空間規(guī)劃中的應(yīng)用

7.1土地所有權(quán)與使用權(quán)的區(qū)分

針對(duì)國土空間規(guī)劃進(jìn)行分析，土地所有權(quán)、使用權(quán)是十分重要的一項(xiàng)內(nèi)容。因此，在對(duì)土地兩權(quán)數(shù)據(jù)地圖進(jìn)行獲取時(shí)，可以對(duì)測繪地理信息當(dāng)中的不動(dòng)產(chǎn)測繪技術(shù)進(jìn)行充分利用，并通過航測和GPS定位方式來有效實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)定位，使數(shù)據(jù)得到更為全面和準(zhǔn)確的調(diào)查。除此之外，還可以通過對(duì)GIS技術(shù)的應(yīng)用來獲取地理信息數(shù)據(jù)，有效整合、分析與統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，準(zhǔn)確區(qū)分土地歸屬權(quán)。

7.2評(píng)析結(jié)果的展示與監(jiān)督檢查

圖紙繪制的準(zhǔn)確性對(duì)國土空間規(guī)劃工作質(zhì)量具有直接影響，為了使規(guī)劃圖紙的繪制精確性得到有效保證，需要對(duì)3D或者GIS等虛擬圖形處理技術(shù)進(jìn)行選擇和使用，從而使三維立體規(guī)劃視圖得到有效制作。通過結(jié)合GIS空間技術(shù)，可以實(shí)時(shí)的動(dòng)態(tài)評(píng)估國土空間規(guī)劃方案，依據(jù)最終評(píng)估結(jié)果來合理調(diào)整和優(yōu)化規(guī)劃方案，這樣不僅能夠使國土空間規(guī)劃的動(dòng)態(tài)性和精確性得到保障，而且還能夠?yàn)橹贫ê驮u(píng)估規(guī)劃方案提供有力的技術(shù)支持。

7.3耕地保護(hù)與建設(shè)用地管理

在耕地保護(hù)和建設(shè)用地管理過程中，需要通過3S技術(shù)來實(shí)時(shí)開發(fā)未得到利用的土地，從而合理配置土地流轉(zhuǎn)、劃定基本農(nóng)田以及增減監(jiān)控等相關(guān)工作。通過應(yīng)用測繪地理信息，可以為國土空間規(guī)劃工作的開展提供及時(shí)提醒，并準(zhǔn)確分析數(shù)據(jù)，科學(xué)合理的規(guī)劃耕地保護(hù)和建設(shè)用地。

7.4國土空間規(guī)劃設(shè)計(jì)

在國土空間規(guī)劃設(shè)計(jì)工作開展過程中，需要對(duì)GIS技術(shù)和RS技術(shù)進(jìn)行合理應(yīng)用，通過運(yùn)用這兩項(xiàng)測繪地理信息技術(shù)，一方面可以使國土空間規(guī)劃科學(xué)性得到提高，而且還能夠保質(zhì)保量的完成外業(yè)工作任務(wù)。近些年來，在國土空間規(guī)劃中，測繪地理信息技術(shù)的應(yīng)用也變得更為廣泛，可以準(zhǔn)確進(jìn)行定位，并有效獲取信息。針對(duì)大量地理信息數(shù)據(jù)，需要全面進(jìn)行分析，通過GIS技術(shù)來有效查詢、評(píng)估和分析相關(guān)空間信息，對(duì)規(guī)劃設(shè)計(jì)方案的可行性進(jìn)行準(zhǔn)確評(píng)價(jià)，合理分析和規(guī)劃土地。在對(duì)多類型土地進(jìn)行空間規(guī)劃時(shí)，可以結(jié)合相關(guān)土地?cái)?shù)據(jù)對(duì)規(guī)劃管理方案進(jìn)行合理制定，有效整合土地資源，合理配置土地資源。此外，測繪地理信息技術(shù)還可在復(fù)雜條件下收集地理信息數(shù)據(jù)，有條理、有針對(duì)的分析土地空間數(shù)據(jù)，為國土空間規(guī)劃管理工作開展和決策制定提供參考依據(jù)。

結(jié)語：

綜上所述，通過將測繪地理信息和現(xiàn)代計(jì)算機(jī)技術(shù)進(jìn)行有效融合，可為城市空間規(guī)劃的編制與實(shí)施起到有效推動(dòng)，從而使我國的經(jīng)濟(jì)與社會(huì)得到快速發(fā)展。而在將測繪地理信息科技與相關(guān)先進(jìn)技術(shù)進(jìn)行融合時(shí)，并非單純的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)融合，而是要有效實(shí)現(xiàn)綜合的多點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)融合模式，從而使各類技術(shù)所具有的優(yōu)勢得到充分發(fā)揮，提高空間規(guī)劃編制工作質(zhì)量，保證相關(guān)空間規(guī)劃的有效實(shí)施，從而全面促進(jìn)我國的健康發(fā)展。

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