淺談數(shù)字城市建設(shè)中信息化測繪的應(yīng)用

肖志高，吳朝輝（湖南省第二測繪院，湖南長沙410000）

淺談數(shù)字城市建設(shè)中信息化測繪的應(yīng)用

肖志高，吳朝輝（湖南省第二測繪院，湖南長沙410000）

數(shù)字城市建設(shè)是當(dāng)前城市建設(shè)的主流趨勢，信息化測繪在數(shù)據(jù)收集、分析和處理中發(fā)揮著積極作用，本文就數(shù)字城市建設(shè)中，信息化測繪的發(fā)展對策及運(yùn)用策略進(jìn)行了探討，旨在進(jìn)一步闡述信息化測繪在數(shù)字城市建設(shè)中的重要性和實(shí)用性。

數(shù)字城市建設(shè)；信息化測繪；應(yīng)用

1 引言

在信息技術(shù)快速發(fā)展的推動下，以往分散的、局部的、獨(dú)立的城市信息化逐漸朝著整合、整體與集成的方向發(fā)展，促使數(shù)字城市演變成整體化、空間化發(fā)展的一個必經(jīng)階段。當(dāng)在建設(shè)數(shù)字城市方面取得一定的成效后，應(yīng)用城市測繪成果的深度、廣度不僅能得到有效提升，更加適應(yīng)大眾化需求，還能使城市測繪作用的發(fā)揮更加淋漓盡致。同時，城市測繪是一項重要的基礎(chǔ)性條件，會沖擊城市的功能、活動形態(tài)。所以在相當(dāng)長一段時期里，城市測繪都會受到來自數(shù)字城市的影響，包括工藝、技術(shù)、成果等各個方面。

2 數(shù)字城市信息化測繪概述

2.1 數(shù)字城市含義

數(shù)字城市，作為數(shù)字中國、數(shù)字地球的延伸，與前兩者一樣，擁有戰(zhàn)略性的發(fā)展目標(biāo)。數(shù)字城市作為城市空間信息基礎(chǔ)設(shè)施與職能部門的集成，包含了城市建設(shè)規(guī)劃、市政公用設(shè)施、消防、電信、環(huán)保等各個方面。作為數(shù)字城市建設(shè)的基礎(chǔ)，空間信息基礎(chǔ)設(shè)施如果缺少空間信息基礎(chǔ)，就談不上任何建設(shè)。城市空間信息基礎(chǔ)設(shè)施提供了精確的、實(shí)時的基礎(chǔ)地理信息服務(wù)于各個行業(yè)與職能部門。所以，城市空間信息基礎(chǔ)也會對其產(chǎn)生直接的影響。

2.2 數(shù)字化測繪含義

數(shù)字城市發(fā)展需要大量的空間數(shù)據(jù)以及大規(guī)模的基礎(chǔ)信息設(shè)施作為基礎(chǔ)條件，因此，也是一項非常浩大的系統(tǒng)工程，在其運(yùn)作環(huán)節(jié)需要各個行業(yè)部門的共同參與與支持。在城市測繪發(fā)展的過程中，每一個部門都需要明確優(yōu)勢條件和責(zé)任，關(guān)注與數(shù)字城市發(fā)展的相關(guān)信息，進(jìn)而發(fā)展城市地理信息產(chǎn)業(yè)。在數(shù)字城市測繪模式工作中，其最主要的特點(diǎn)就是具備了整體性與系統(tǒng)性。數(shù)字城市測繪模式的整體性主要是指在數(shù)字城市發(fā)展的過程中，涉及了城市測繪的各個環(huán)節(jié)，這樣不僅有利于加快國家經(jīng)濟(jì)與綜合實(shí)力的增長，也是提升城市居民經(jīng)濟(jì)水平與城市發(fā)展的有機(jī)整體。數(shù)字城市測繪模式的系統(tǒng)性主要指可以將產(chǎn)品概念的集成逐漸轉(zhuǎn)向?yàn)槿嵝曰?、集成化、智能化方向推進(jìn)。

3 數(shù)字城市測繪技術(shù)分析

3.1 GPS測量技術(shù)

GPS技術(shù)是基于衛(wèi)星服務(wù)的高新導(dǎo)航定位技術(shù)，GPS系統(tǒng)又稱為全球定位系統(tǒng)，該系統(tǒng)主要包括空間部分、地面控制部分和用戶裝置部分等三部分，其中空間部分由24顆空間衛(wèi)星組成，地面控制部分由控制站、監(jiān)控監(jiān)測站、通訊系統(tǒng)等組成，用戶裝置部分由信號接收系統(tǒng)、衛(wèi)星天線和用戶設(shè)備等組成。最早的GPS系統(tǒng)主要應(yīng)用于軍事領(lǐng)域，隨著經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展的需要，GPS系統(tǒng)逐漸進(jìn)入了民用領(lǐng)域，如汽車導(dǎo)航、測量工程等。尤其是在測量領(lǐng)域，GPS技術(shù)被廣泛應(yīng)用于大地測量、海洋測量、工程測量與權(quán)屬測繪等。相比于傳統(tǒng)的測量技術(shù)，GPS技術(shù)在測量工程中有著更為顯著的優(yōu)點(diǎn)，如測量范圍廣、精準(zhǔn)度高、實(shí)時測量、操作簡單等。

3.2 GPSRTK技術(shù)分析

GPSRTK具有實(shí)時動態(tài)定位的特點(diǎn)，在GPS的基礎(chǔ)上，進(jìn)行改進(jìn)，配置好RTK技術(shù)，促使GPSRTK系統(tǒng)可以接收多臺接收機(jī)的信號，其中一臺設(shè)置為基準(zhǔn)站，剩余都標(biāo)記為移動站，經(jīng)過改進(jìn)后，GPSRTK技術(shù)中的基準(zhǔn)站、移動站，可以同時跟蹤多個衛(wèi)星，實(shí)現(xiàn)全天候的數(shù)據(jù)測量，進(jìn)而獲得測量點(diǎn)的三維坐標(biāo)。GPSRTK技術(shù)應(yīng)用到房地產(chǎn)測繪中，減少了測繪的工作量，基準(zhǔn)站中，采用RTK天線，經(jīng)過傳感器、控制器、調(diào)制解調(diào)器，將信號傳送到GPSRTK系統(tǒng)內(nèi)，最終經(jīng)過計算機(jī)處理獲取精度非常高的房地產(chǎn)的測繪數(shù)據(jù)。

3.3 GIS

地理信息管理系統(tǒng)主要是對城市基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)進(jìn)行采集和更新，其核心的業(yè)務(wù)地理信息管理系統(tǒng)流程圖如圖1所示，具體流程如下：第一步，先接到一個測繪項目，管理部門需要對其進(jìn)行測繪。第二步，管理人員在數(shù)據(jù)庫中得到基本數(shù)據(jù)。第三步，測繪人員使用權(quán)屬調(diào)查、外業(yè)測繪、內(nèi)業(yè)測繪更正之前得到的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，最后得出數(shù)據(jù)結(jié)果就是完成的數(shù)據(jù)。第四步，把測繪結(jié)果數(shù)據(jù)上交到成果管理部門。第五步，根據(jù)工作規(guī)定進(jìn)行數(shù)據(jù)的審核。第六步，數(shù)據(jù)審核合格后，部門人員可以把數(shù)據(jù)提交到系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫中，最后做好數(shù)據(jù)的整理和歸檔操作。

圖1 地理信息系統(tǒng)流程圖

3.4 InSAR技術(shù)的應(yīng)用

InSAR技術(shù)可以快速、高效的獲得地面三維坐標(biāo)信息及變化信息，可以快速構(gòu)建城市地形數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)現(xiàn)實(shí)性強(qiáng)，數(shù)據(jù)采集及處理周期大大縮短，其分辨率相對較高，可以作為設(shè)計底圖、用地類型調(diào)查、采集地形要素、檢查測量成果的輔助工具。除此之外，InSAR在地震監(jiān)測是應(yīng)用最為成功的領(lǐng)域之一。地震變形觀測以及災(zāi)后評估中可以充分利用該技術(shù)。通常情況下一旦某個地區(qū)出現(xiàn)地震災(zāi)情，隨后就會出現(xiàn)云雨天氣，這時想要獲得詳實(shí)的災(zāi)后情況就需要利用InSAR技術(shù)，該技術(shù)可以穿云透霧，相關(guān)部門可以根據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)判斷地區(qū)受災(zāi)情況，快速準(zhǔn)確的對地震災(zāi)情進(jìn)行評估。

4 實(shí)例分析

本文主要選擇市政工程作為案例，分析GPS技術(shù)在工程測繪當(dāng)中的應(yīng)用。市政工程主要是對一些城市的基礎(chǔ)設(shè)施進(jìn)行建設(shè)的工程，主要包括城市交通道路建設(shè)、排水系統(tǒng)建設(shè)、路燈照明設(shè)施建設(shè)、橋梁建設(shè)等。市政工程建設(shè)中涉及到的測繪業(yè)務(wù)主要包括：建設(shè)位置的地形測量、施工測量、竣工測量等等。GPS技術(shù)測量精度高且穩(wěn)定，已廣泛應(yīng)用于市政工程。在很多的市政工程測繪當(dāng)中，還應(yīng)用到了CORS系統(tǒng)技術(shù)進(jìn)行測量。CORS技術(shù)可以說是GPS技術(shù)的升級版，不僅包含了GPS技術(shù)的所有功能優(yōu)勢，而且還結(jié)合計算機(jī)技術(shù)和數(shù)字通信技術(shù)對GPS技術(shù)的測繪數(shù)據(jù)進(jìn)行處理和傳遞，從而進(jìn)行全自動的坐標(biāo)檢測和信息傳遞，實(shí)現(xiàn)了測繪工程的全天候自動化的定位監(jiān)測。

本市政工程測繪采用的技術(shù)為基于CORS網(wǎng)絡(luò)的GPS實(shí)時動態(tài)定位技術(shù)，該技術(shù)能夠?qū)⒋蟮厮疁?zhǔn)面高度轉(zhuǎn)換為正常高度，并實(shí)現(xiàn)兩者之間的相互轉(zhuǎn)換。該測繪工程包括三個作業(yè)區(qū)域，該市政工程的覆蓋面積高達(dá)0.15萬km2，道路交通領(lǐng)域的復(fù)雜，道路設(shè)施眾多，道路兩邊的建筑集中，因此，測繪操作非常大。該市政工程中包含了兩個開發(fā)區(qū)，覆蓋面積為393km2。就這些區(qū)域的地理位置分析可知，開發(fā)區(qū)的交通網(wǎng)絡(luò)較為密集，有很多的狹小街道和擁擠建筑物，測繪難度較大。本次測繪方案如下：

本次測繪共有1256個觀察點(diǎn)，638個位于六個中心區(qū)。

（1）按照公式1，計算CORS-RTK的內(nèi)符合精度：

公式中，△H是回到觀測值和每個測量的算術(shù)平均值之差，N為測點(diǎn)數(shù)量。

（2）為了進(jìn)一步探索CORS-RTK精度，結(jié)果在59測量段與四等水準(zhǔn)高程進(jìn)行了比較，根據(jù)公式（2）～（3）計算外符合精度。

式中Hi，Hj研究測量段的任何測試部分i，j兩端點(diǎn)的高程；H水為i，j兩點(diǎn)的四等水準(zhǔn)高差，n是測量段的數(shù)量。因?yàn)闇y量段之間的距離短，地面是平的，所以測得的數(shù)據(jù)可以認(rèn)為是相對真值，結(jié)合具體的計算得到m米，將其中兩個最大的誤差值剔除，得到m，結(jié)合式（3）計算得到COHS-RTK高度準(zhǔn)0.042m＞m外，由此這說明表明當(dāng)環(huán)境較好時，基于CORS 網(wǎng)絡(luò)確性是 4，也就是說誤差為±3cm。則m△=±0.03×=±的GPS實(shí)時動態(tài)定位技術(shù)的精度可以達(dá)到4。但是如果外界的環(huán)境存在較多的問題，就只能計算出根精度。

5 結(jié)束語

總而言之，在進(jìn)行數(shù)字城市建設(shè)的過程中，其本身就是一個長期且龐大的系統(tǒng)工程，作為掌握城市建設(shè)信息的重要支撐，現(xiàn)代測繪技術(shù)可以說有著不可替代的重要作用。為此，測繪部門應(yīng)當(dāng)充分理解數(shù)字城市建設(shè)的深刻內(nèi)涵，提出有效的對策，運(yùn)用測繪產(chǎn)業(yè)的優(yōu)勢，全面推進(jìn)數(shù)字城市建設(shè)發(fā)展。

[1]張瑞森，李 鵬.淺談數(shù)字城市建設(shè)中基礎(chǔ)數(shù)據(jù)質(zhì)量控制方法[J].河南測繪，2014（2）：31～32.

[2]黃 濤，朱邦華.淺談基礎(chǔ)測繪在“數(shù)字城市”建設(shè)中的重要性[J].河南測繪，2012（1）：17～19.

[3]扎依旦·吐爾遜.基礎(chǔ)測繪在數(shù)字城市建設(shè)中的地位及其應(yīng)用[J].地球，2015（8）：172.

P208

A

2095-2066（2016）24-0020-02

2016-8-3

肖志高（1982-），男，工程師，本科，主要從事數(shù)字城市、地理國情工作。

吳朝輝（1980-），男，工程師，本科，主要從事航空攝影測量，數(shù)字城市基礎(chǔ)數(shù)據(jù)建設(shè)工作。