“數(shù)字城市”中數(shù)據(jù)資源體系建設(shè)

梁均軍，程宇翔

（1. 重慶市地理信息中心，重慶 401121）

數(shù)字城市[1-4]是以測繪、遙感、三維、規(guī)劃等數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，綜合應用地理信息系統(tǒng)、全球定位系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)、遙感等技術(shù)，搭建起來的為城市的功能機制、基礎(chǔ)建設(shè)、社會發(fā)展等提供動態(tài)監(jiān)測、自動采集、輔助決策等服務(wù)的綜合平臺。作為數(shù)字城市的靈魂和基石，能否合理、穩(wěn)定、可持續(xù)地進行數(shù)據(jù)資源體系建設(shè)，關(guān)系到數(shù)字城市建設(shè)的成敗。

1 數(shù)據(jù)資源建設(shè)流程

1.1 數(shù)據(jù)采集

數(shù)據(jù)采集是整個數(shù)據(jù)資源體系建設(shè)的基礎(chǔ)。如圖1所示，它主要是利用國家測繪地理信息局組織完成的航攝影像，進行外業(yè)像控點測量、外業(yè)調(diào)繪、內(nèi)業(yè)空三、數(shù)據(jù)采集、編輯、檢查等工作，制作數(shù)字區(qū)縣范圍內(nèi)的數(shù)字線劃圖、數(shù)字高程模型和數(shù)字正射影像圖，它是地理實體數(shù)據(jù)庫、三維模型數(shù)據(jù)庫、行業(yè)專題數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)和來源。

1.2 數(shù)據(jù)建庫

1.2.1 基礎(chǔ)數(shù)據(jù)建庫

基礎(chǔ)數(shù)據(jù)建設(shè)[5-8]是對地形圖數(shù)據(jù)進行數(shù)據(jù)梳理和提取，并將提取結(jié)果進行構(gòu)面、賦樓層、合并注記，最后進行數(shù)據(jù)符號化入庫?；A(chǔ)數(shù)據(jù)建庫流程如圖2。

1.2.2 地理實體數(shù)據(jù)建庫

地理實體框架數(shù)據(jù)[9,10]是在基礎(chǔ)數(shù)據(jù)建設(shè)基礎(chǔ)上，提取行政區(qū)劃、交通、水系、居民地、地名等能夠從宏觀上構(gòu)建區(qū)域輪廓的核心要素，建成的覆蓋全區(qū)的要素化數(shù)據(jù)庫。同時，輔以地理調(diào)查、共享交換、網(wǎng)絡(luò)監(jiān)測等手段進行數(shù)據(jù)糾正和補充，如圖3。

1.2.3 行業(yè)專題數(shù)據(jù)建庫

結(jié)合各委辦局收集的相關(guān)資料進行數(shù)據(jù)空間化處理，同時對其中涉及到的社會、經(jīng)濟等相關(guān)屬性信息進行屬性錄入，建立行業(yè)專題數(shù)據(jù)庫。可以利用手持GPS、超站儀、iPad、智能手機等進行外業(yè)調(diào)查，對數(shù)據(jù)進行補充和校驗，如圖4。

1.2.4 三維模型數(shù)據(jù)建庫

采用DLG數(shù)據(jù)成果和外業(yè)采集的照片相結(jié)合，利用三維建模軟件3DS MAX或CREATOR等進行模型制作并貼上真實材質(zhì)，制作完成三維精細模型。將通過航測方法采集的三維矢量數(shù)據(jù)及大比例尺地形數(shù)據(jù)，生成高精度數(shù)字高程模型，并用SKYLINE自帶的BUILD程序?qū)⑷S地形數(shù)據(jù)和正射影像數(shù)據(jù)進行數(shù)據(jù)融合，生成三維地形MPT，如圖5所示。

1.3 質(zhì)量控制

數(shù)據(jù)建設(shè)完成后，必須提請質(zhì)量管理部門進行數(shù)據(jù)質(zhì)檢。圖6為質(zhì)量控制流程圖。

1）精度檢查。精度檢查著重于數(shù)據(jù)坐標系的吻合程度、數(shù)據(jù)誤差的精確程度，精度偏移量控制在50 m以內(nèi)。

2）拓撲檢查。拓撲檢查主要針對數(shù)據(jù)的幾何信息進行檢查，包括懸掛點檢查、線面重疊壓蓋檢查等。

3）完整性檢查。完整性檢查主要檢查數(shù)據(jù)名稱、來源等各種必填信息是否完整，跟幾何信息是否匹配，以及三維模型紋理和模型是否正確等。

4）邏輯矛盾檢查。邏輯矛盾檢查主要是檢查不同要素之間由于版本不同而產(chǎn)生的互相壓蓋問題，如道路、水系穿房屋等。對于交通、水系等，還要對其數(shù)據(jù)的完整性和連貫性進行檢查，保證主干道和干流構(gòu)成骨架網(wǎng)。

5）保密檢查。平臺需要更新的矢量數(shù)據(jù)和影像數(shù)據(jù)，必須按照國家保密規(guī)定對其進行解密處理。對敏感的關(guān)鍵字地名和影像位置要進行刪除和置換處理。

2 數(shù)據(jù)資源更新策略

數(shù)字城市資源體系建設(shè)主要采取動靜結(jié)合的更新機制，堅持一致性、確定性和現(xiàn)勢性原則[11]，采取版本更新和動態(tài)更新相結(jié)合的方式開展。同時，從應用反向驅(qū)動數(shù)據(jù)更新，提高數(shù)據(jù)更新的主動性。數(shù)據(jù)更新的主要來源包括周期性的外業(yè)調(diào)繪、工程項目竣工測量、遙感影像采集、公共服務(wù)平臺共享交換、實時網(wǎng)絡(luò)監(jiān)測、動態(tài)地理調(diào)查等，見表1。

表1 數(shù)據(jù)資源更新示意

3 數(shù)據(jù)資源應用

3.1 基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫成果應用

基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫的建設(shè)可以很好地為地理實體數(shù)據(jù)庫、三維模型數(shù)據(jù)庫和行業(yè)專題數(shù)據(jù)庫服務(wù)，同時還可在規(guī)劃編制、新農(nóng)村建設(shè)、項目選址分析、土地確權(quán)與流轉(zhuǎn)等領(lǐng)域形成廣泛應用。

3.2 地理實體數(shù)據(jù)庫成果應用

利用地理實體數(shù)據(jù)庫的建設(shè)成果，通過數(shù)據(jù)取舍和混合搭配制作各種滿足政府和公眾要求的電子地圖，搭建地理信息公共服務(wù)平臺[12]，為各委辦局的日常業(yè)務(wù)工作和公眾的衣、食、住、行等日常生活服務(wù)。圖7為公共服務(wù)平臺經(jīng)典矢量電子地圖展示。

圖7 公眾服務(wù)門戶子系統(tǒng)及電子地圖展示

3.3 行業(yè)專題數(shù)據(jù)庫建設(shè)成果應用

綜合利用數(shù)據(jù)資源體系建成的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)成果和專題數(shù)據(jù)成果，根據(jù)業(yè)務(wù)部門的要求，可以搭建集測繪成果管理、規(guī)劃成果管理、檔案管理、輔助審批功能于一體的規(guī)劃應用示范系統(tǒng)，如圖8。

圖8 規(guī)劃成果一張圖

3.4 三維模型據(jù)庫建設(shè)成果應用

1）三維地形模型?；?︰2 000數(shù)字高程模型數(shù)據(jù)、數(shù)字正射影像數(shù)據(jù)以及地理實體數(shù)據(jù)和地名地址數(shù)據(jù)，可以建成三維地形模型，它能夠非常逼真地展示城市的地形地貌，便于在各部門政務(wù)管理中普及，如圖9。

圖9 三維地形模型

2）三維仿真建筑物模型。在三維地形模型基礎(chǔ)上，添加建筑物成果，以及外業(yè)采集的照片等紋理材料，可以建成城區(qū)的精細三維仿真建筑模型。該模型在城市規(guī)劃、管理、公眾服務(wù)等各個領(lǐng)域應用廣泛，是將來智慧城市的主要載體，如圖10。

圖10 建筑方案輔助審批成果展示

3）地下管線三維模型。綜合利用基礎(chǔ)、專題數(shù)據(jù)庫，還可建立有專業(yè)用途的三維數(shù)據(jù)庫，如管網(wǎng)數(shù)據(jù)的三維建模。三維管網(wǎng)數(shù)據(jù)庫可以有效避免施工爆管事件，對規(guī)劃審批、市政管理、招商引資等工作有重要作用，如圖11。

圖11 地下管線三維模型

[1]王丹.從數(shù)字城市空間信息應用看信息化測繪的服務(wù)特征[J].測繪通報,2008(5)：17-20

[2]鄧軼，趙紅.數(shù)字城市地理空間框架建設(shè)研究[J].測繪通報，2011(9)：74-76

[3]李德仁，邵振峰，楊小敏.從數(shù)字城市到智慧城市的理論與實踐[J].地理空間信息，2011，9(6)：1-5

[4]魏雪梅.數(shù)字黃山地理空間建設(shè)探討[J].地理空間信息，2012,10(4)：34-35

[5]蔣捷，陳軍.基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)庫更新的若于思考[J].測繪通報，2000(5)：1-3

[6]簡燦亮.多尺度空間數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)組織與建設(shè)[J].測繪通報，2002(1)：37-39

[7]陳軍,李志林,蔣捷,等.基礎(chǔ)地理數(shù)據(jù)庫的持續(xù)更新問題[J].地理信息世界，2004，2(5)：1-5

[8]陳軍，趙仁亮，王東華.基礎(chǔ)地理信息動態(tài)更新技術(shù)體系初探[J].地理信息世界，2007(5)：4-9

[9]李維森.淺析數(shù)字城市地理空間框架建設(shè)中的創(chuàng)新[J].測繪通報，2011(9)：1-5

[10]金靖.淺析數(shù)字城市地理空間框架建設(shè)存在的若干問題[J].城市勘測，2012(1)：24-26

[11]白易.地理空間數(shù)據(jù)更新機制和流程探究[J].地理空間信息，2011，9(1)：63-65

[12]張士柱，趙鵬，謝華莉，等.面向數(shù)字城市的地理信息公共服務(wù)平臺[J].地理空間信息，2012，10(1)：18-20