可量測實景影像在數(shù)字城管中的應用

楊沾吉

(深圳市福田區(qū)城市管理局，廣東深圳518000)

可量測實景影像在數(shù)字城管中的應用

楊沾吉

(深圳市福田區(qū)城市管理局，廣東深圳518000)

簡要介紹可量測實景影像技術，探討基于可量測實景影像技術的數(shù)字化城市管理部件數(shù)據(jù)采集與建庫，并介紹基于此技術的福田區(qū)城市管理部件數(shù)據(jù)采集及建庫項目工作應用情況，認為基于可量測實景影像的城市部件普查方案，對于其他城市開展數(shù)字化城管部件數(shù)據(jù)采集具有重要的借鑒意義，建立的實景影像數(shù)據(jù)庫不僅可以為數(shù)字城管、智慧城管，還可以為數(shù)字城市提供信息服務。

可量測實景影像;數(shù)字城管;部件普查

一、引 言

福田區(qū)數(shù)字城市管理工作始于2006年，是在深圳市城管局統(tǒng)一技術框架下完成的。雖然福田轄區(qū)大部分是建成區(qū)，但隨著近幾年城市現(xiàn)代化進程的加快，尤其是深圳地鐵等工程的開工建設，使得越來越多的城市部件位置、屬性信息發(fā)生了變化。由于原來的數(shù)字城管系統(tǒng)中沒有考慮城市管理對象(包括部件信息)的實時更新，因此原來的部件數(shù)據(jù)庫已無法適應現(xiàn)今數(shù)字化城市管理的要求。為此，2011年福田區(qū)啟動了部件數(shù)據(jù)采集建庫和城管綜合信息更新系統(tǒng)項目的建設工作，目的是完善福田區(qū)部件數(shù)據(jù)庫，并建立城管綜合信息實時更新系統(tǒng)。

深圳是建設部第一批數(shù)字城市管理試點城市，使用的是二維電子地圖，缺乏直觀性，而且定位模糊也時常會影響案件派遣的準確性。2009年國家測繪局［1］發(fā)布了可量測實景影像行業(yè)技術文件，為數(shù)字城管部件數(shù)據(jù)采集開辟了一個全新的技術途徑?？闪繙y實景影像(digital measurable image，DMI)是近年迅速發(fā)展起來的高效的測繪技術，隨著社會信息化的快速發(fā)展和不同用戶個性化需求的增加，傳統(tǒng)4D產品(DEM、DOM、DLG和DRG)已不能滿足空間信息服務所要求的大信息量、高精度和可視化的需求［2］?？闪繙y實景影像數(shù)據(jù)作為5D產品，具有現(xiàn)勢性、完整性、可判讀、可測量和可挖掘等特征［3］?？闪繙y實景影像系統(tǒng)擅長采集道路兩邊的通視部件數(shù)據(jù)，如燈桿、行道樹、廣告牌、交通設施等(這些部件通常占普查部件總量的70%以上)，并能夠提供豐富的空間位置信息和較高分辨率的影像數(shù)據(jù)，采集效率高且可以降低勞動強度。因此，福田區(qū)部件數(shù)據(jù)采集建庫和城管綜合信息更新系統(tǒng)項目采用了這一技術。

二、基于可量測實景影像技術的部件數(shù)據(jù)采集與建庫

可量測實景影像是采用移動測量技術(mobile mapping system，MMS)采集的，具有內、外方位元素和時間參數(shù)的地面實景影像以及應用接口的統(tǒng)稱［4］。移動測量系統(tǒng)通過集成的GPS、CCD相機和INS/DR(慣性導航系統(tǒng)或航位推算系統(tǒng))等傳感器和設備，在行進中獲取具有位置、姿態(tài)和時間等參數(shù)的影像和相關的空間信息［5］。

根據(jù)建設部頒布的《城市市政綜合監(jiān)管系統(tǒng)管理部件和事件分類、編碼及數(shù)據(jù)要求》(CJ/T 214—2007)，城市管理部件包括公用設施類、道路交通類、市容環(huán)境類、園林綠化類、房屋土地類、其他設施類及擴展部件類7大類。部件普查內容包括城市部件的位置、歸屬部門、使用性質、目前狀況、所在單元網(wǎng)格等部件屬性。

基于可量測實景影像技術的部件采集以移動道路測量技術為主，在獲取部件空間位置的同時還可以獲取絕大多數(shù)部件的可量測影像。對少量不能采用移動道路測量系統(tǒng)獲取的部件，可采用常規(guī)測量手段進行補充。對采用常規(guī)測量手段進行測量的部件，必須同時拍攝部件照片。對GPS信號弱的區(qū)域，則采用手持式GPS和全站儀進行部件補充調查?；诳闪繙y實景影像庫的采集主要分為外業(yè)采集和內業(yè)處理兩個過程。外業(yè)采集時主要完成各項傳感器數(shù)據(jù)的收集，而內業(yè)是對這些數(shù)據(jù)的加工處理，為原始影像進行集成和地理參考處理，并通過影像挑選、質量檢查等各道工序，最終形成滿足要求的可量測實景影像庫。

城市管理部件影像數(shù)據(jù)庫，可以方便地進行電子地圖、部件普查數(shù)據(jù)和實物的比對，形成一個閉環(huán)的城市部件普查數(shù)據(jù)質量檢查體系。由于這些部件影像庫具有坐標信息，因此可以廣泛地應用于城市數(shù)字網(wǎng)格系統(tǒng)，為管理員、協(xié)管員、事件處理者提供現(xiàn)場部件影像資料的查詢，也可以為數(shù)字城市提供信息服務。

三、福田區(qū)部件數(shù)據(jù)采集建庫應用實例

1.實現(xiàn)路線

福田區(qū)基于可量測實景影像測量城市部件采集建庫嚴格按照建設部關于數(shù)字城管建設中城市部件的分類標準及相關行業(yè)規(guī)范、要求執(zhí)行。具體包括:

1)前期準備工作。搜集基礎數(shù)據(jù)，然后對項目實施區(qū)域進行實地調研，并基于調研結果進行數(shù)據(jù)采集路線規(guī)劃、數(shù)據(jù)采集區(qū)域規(guī)劃和實施時間規(guī)劃等。

2)可量測實景影像的采集與制作。按照前期規(guī)劃好的路線對項目實施區(qū)域進行可量測實景影像的采集，符合技術標準后轉入內業(yè)處理。內業(yè)處理主要是對可量測實景影像與GPS數(shù)據(jù)、慣性導航系統(tǒng)數(shù)據(jù)進行匹配和集成，通過GPS差分技術及GPS-INS集成糾偏技術提高空間數(shù)據(jù)精度。

3)基于可量測實景影像的數(shù)據(jù)提取。通過測圖軟件對可量測實景影像進行依時序的瀏覽，發(fā)現(xiàn)城市管理部件后，便可在可量測實景影像對上分別選定該部件的同名像點。同名像點選定后，就可以量算出該城管部件的坐標值，并可依據(jù)此坐標值在空間數(shù)據(jù)庫中新建該部件的記錄。

4)利用深圳CORS進行補測。由于過往車輛、植被遮擋等導致部件數(shù)據(jù)缺失的，筆者利用深圳CORS進行了部件補測。

5)建立部件、實景影像數(shù)據(jù)庫。按照部件分類調查部件屬性，經(jīng)主管部門確認后錄入部件數(shù)據(jù)庫。整理采集的影像、視頻數(shù)據(jù)，結合電子地圖、行政區(qū)劃、單元網(wǎng)格等建立福田區(qū)部件實景影像庫。

2.福田區(qū)部件數(shù)據(jù)調查情況

此次可量測實景影像部件數(shù)據(jù)采集共完成7大類128小類部件普查，普查面積72.75 km2，完成1∶1000圖幅291幅，調查部件總數(shù)達253 884個(如圖1所示)，地址數(shù)量16 522。和2006年結果相比，總部件數(shù)量減少36 352個，市政主要部件數(shù)量增加22 276個(見表1)。這一結果一方面說明部件損壞很嚴重，達到12.5%;另一方面說明市區(qū)政府加大了市政基礎設施建設投入，如代表平安城市建設的監(jiān)控電子眼和市容美化的花架花缽。外業(yè)實測檢查結果(見表2)表明，部件定位精度滿足國家有關技術規(guī)范要求。

圖1 福田區(qū)部件分布圖(截至2011年)

表1 市政主要部件前后變化表

表2 部件定位精度統(tǒng)計表

3.福田區(qū)可量測實景影像應用

福田區(qū)可量測實景影像數(shù)據(jù)庫將地理信息、圖片和部件基礎信息有機融合，以可視的方式提供了部件管理交換手段，在獲取部件位置信息的同時，可以直觀地看到周邊環(huán)境信息。以可見即可得的簡單操作方式獲取影像中部件的位置、長度、面積等量測信息，不僅可以滿足城市管理的需求，也可以為數(shù)字化城市提供信息服務。

在城市管理方面，可以量測部件的位置(如圖2所示)，可以量測部件的規(guī)格，有利于城管執(zhí)法取證(如圖3所示)，可以標注感興趣的部件或地物(如圖4所示);在數(shù)字城市服務方面，可以提供交通標識位置信息(如圖5所示)，可以和電子地圖匹配，提供三維實景導航服務(如圖6所示)，也可以以巡航方式瀏覽可量測實景影像(如圖7所示)，真實再現(xiàn)道路兩側及周邊信息，增強了用戶的體驗感。

圖2 城市管理部件位置量測

圖3 城市管理部件規(guī)格量測

圖4 城市管理部件標注

圖5 交通標識位置信息服務

圖6 與電子地圖匹配的三維實景影像導航

圖7 基于可量測實景影像的街景巡航

四、結束語

可量測實景影像技術為數(shù)字化城市管理提供了可視、可量測、可挖掘的近地面立體影像，并與高分辨率遙感影像無縫銜接，從天上到地上構成了全景化的城市空間信息平臺。福田區(qū)的應用實例表明，可量測實景影像是數(shù)字城管、智慧城管部件數(shù)據(jù)采集的重要技術手段，完全可以滿足國家有關部件定位精度的技術要求，由此得到的部件及影像數(shù)據(jù)庫不僅能夠提高城市管理案件派遣準確率，縮短案件流轉時間，提升城市管理的效率，還可以進一步面向公眾提供影像服務，提高公眾的城市管理參與度，發(fā)揮更大的社會效益。

［1］ 國家測繪局.CH/Z 1002—2009可量測實景影像［S］.北京:測繪出版社，2009.

［2］ 李德仁.論可量測實景影像的概念與應用——從4D產品到5D產品［J］.測繪科學，2007，34(4):5-7.

［3］ 李德仁，沈欣.論基于實景影像的城市空間信息服務——以影像城市·武漢為例［J］.武漢大學學報:信息科學版，2009，34(2):127-130.

［4］ 李德仁，郭晟，胡慶武，等.GIS引擎——“真圖”數(shù)據(jù)解決方案［J］.地理信息世界，2008(3):5-10.

［5］ 胡慶武，郭晟，柳鄭華，等.基于可量測實景影像的數(shù)字公路體系研究［J］.公路，2010(2):95-101.

Digital Measurable Image in the Digital Urban Management

YANG Zhanji

0494-0911(2012)08-0036-03

P208

B

2012-07-23

楊沾吉(1964—)，男，山東海陽人，高級工程師，主要從事大地測量與地理信息系統(tǒng)應用工作。