基礎(chǔ)測(cè)繪在智慧城市建設(shè)中的應(yīng)用

周培誠(chéng)

(廣西壯族自治區(qū)地理信息測(cè)繪院，廣西 柳州 545000)

0 前 言

科技的進(jìn)步及互聯(lián)網(wǎng)新技術(shù)的普及推動(dòng)著現(xiàn)代化城市的高速發(fā)展，如云計(jì)算和智能網(wǎng)絡(luò)化等信息技術(shù)在生活當(dāng)中的廣泛應(yīng)用，智慧城市被定義為利用先進(jìn)信息技術(shù)構(gòu)造的新一代的城市。智慧城市通過配置靈活和高效的各種信息系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)環(huán)保與節(jié)能等的優(yōu)點(diǎn)，從而使城市的管理更顯現(xiàn)代化。目前，智能化帶來的便捷，使其獲得大眾的認(rèn)可，智慧城市也因此成了當(dāng)今各地發(fā)展建設(shè)的理念目標(biāo)。建設(shè)智慧城市的首要基礎(chǔ)是完成收集基礎(chǔ)測(cè)繪信息的數(shù)據(jù)工作，而測(cè)繪技術(shù)可基于云計(jì)算與移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)的相互配合運(yùn)作進(jìn)行工作，完成數(shù)字智能化的測(cè)量工作，從而實(shí)現(xiàn)了利用現(xiàn)代化智能系統(tǒng)優(yōu)化的功能向著節(jié)約資源型城市的轉(zhuǎn)變。在近年來，基礎(chǔ)測(cè)繪新技術(shù)在建筑基礎(chǔ)設(shè)施及地理信息等工程中的應(yīng)用越來越廣泛，為智慧城市建設(shè)所需的數(shù)據(jù)提供了支持，故此測(cè)繪工作的展開對(duì)其在探索智慧城市建設(shè)中的應(yīng)用和實(shí)踐起到關(guān)鍵的步驟及具有重大的意義。最終智慧城市的建成將使城市生活變得更高效、低碳及方便快捷。

耿宗信等[1]著重分析測(cè)繪新技術(shù)在智慧城市建設(shè)之中應(yīng)用的重要意義，進(jìn)而探討如何在智慧城市建設(shè)之中有效應(yīng)用測(cè)繪新技術(shù)，并提出可行性意見。侯躍強(qiáng)[2]在基于基礎(chǔ)測(cè)繪的介紹之下，分析其數(shù)字城市建設(shè)中的使用，以及技術(shù)未來的發(fā)展進(jìn)行探討。劉浩佳[3]從測(cè)繪技術(shù)在智慧城市建設(shè)中的重要性出發(fā)，對(duì)云平臺(tái)的構(gòu)建方法進(jìn)行分析， 為智慧城市的建設(shè)提供了方法研究。李景皓等[4]從測(cè)繪技術(shù)在智慧城市中充當(dāng)?shù)慕巧胧郑瑢?duì)測(cè)繪技術(shù)在智慧城市規(guī)劃中的應(yīng)用和發(fā)展趨勢(shì)做細(xì)致的研究，進(jìn)而展望智慧城市發(fā)展的前景。就現(xiàn)有的研究，測(cè)繪技術(shù)在數(shù)字化及智慧城市建設(shè)中的應(yīng)用還大多是停留在文字及使用方法的表面上的論述。對(duì)其測(cè)繪技術(shù)的工作原理和工程實(shí)例上的推廣介紹尚還較少，為此，本文基于前人的研究基礎(chǔ)之上，對(duì)基礎(chǔ)測(cè)繪技術(shù)在河北省保定市雄安新區(qū)建設(shè)智慧城市的過程中進(jìn)行做簡(jiǎn)要的論述。

1 智慧城市的特征及建設(shè)的主要內(nèi)容

智慧城市以低碳環(huán)保為理念，集現(xiàn)代化城市與數(shù)字城市的所有特點(diǎn)及優(yōu)點(diǎn)，可以理解為是在互聯(lián)網(wǎng)和物聯(lián)網(wǎng)的共同協(xié)同作用下進(jìn)行發(fā)展建設(shè)起來的。智慧城市的建設(shè)本質(zhì)上利用互聯(lián)網(wǎng)資源共享和精確定位系統(tǒng)的現(xiàn)代科技作為后盾，但實(shí)質(zhì)上還是由基礎(chǔ)物質(zhì)提供保障，通過各種技術(shù)有效相結(jié)合為城市的，其管理和運(yùn)行實(shí)現(xiàn)人們心目中的理想、信息及綠色化，為城市的可持續(xù)發(fā)展打下必要的基礎(chǔ)，同時(shí)智慧城市與物聯(lián)網(wǎng)又相互依連，這是由于智慧城市的發(fā)展依托互聯(lián)網(wǎng)的牽頭，而互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展又靠物聯(lián)網(wǎng)提供基礎(chǔ)支持，為此，城市的發(fā)展離不開物聯(lián)網(wǎng)和互聯(lián)網(wǎng)的相互結(jié)合。可以為建設(shè)一個(gè)新型的城市生活系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)以人為本及資源的合理配置提供有利的條件。智慧城市的最大特點(diǎn)是各種信息的融合然后加以利用。因此，智慧城市的主要內(nèi)容：在生活當(dāng)中，充分發(fā)揮智能自動(dòng)系統(tǒng)對(duì)各種信息進(jìn)行簡(jiǎn)化處理后再服務(wù)于社會(huì)，如現(xiàn)代生活的科技、空間信息的反饋及定位技術(shù)的綜合使用(云計(jì)算技術(shù)、遙感技術(shù)及地理信息技術(shù))實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)信息化的管理和城市智能化的建設(shè)。

2 基礎(chǔ)測(cè)繪技術(shù)的工作原理及實(shí)例

基礎(chǔ)測(cè)繪工作要遵循統(tǒng)籌規(guī)劃、分級(jí)管理、定期更新、安全保障的原則(保證基礎(chǔ)測(cè)繪成果安全)。同時(shí)基礎(chǔ)測(cè)繪使用數(shù)字化的技術(shù)，包括測(cè)繪、網(wǎng)絡(luò)及3 S等技術(shù)，在用于城市的測(cè)量時(shí)，可為城市的合理規(guī)劃提供技術(shù)及指導(dǎo)上的支持。另外，還可運(yùn)用于大地、房建、地形及交通基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)等多方面的測(cè)量，可完成不同種類的測(cè)繪。例如，針對(duì)房建和交通設(shè)施上的建設(shè)使用的工作內(nèi)容，主要體現(xiàn)在基坑的高程和距離上，在選定的區(qū)域內(nèi)，通過使用規(guī)劃專用的地圖，放樣測(cè)量及驗(yàn)收的工作步驟，以完成數(shù)字城市建設(shè)的規(guī)劃。本文介紹幾種測(cè)繪技術(shù)的工作原理及在建設(shè)雄安新區(qū)中的應(yīng)用。

2.1 水準(zhǔn)儀在智慧城市建設(shè)中的應(yīng)用

水準(zhǔn)測(cè)量的原理是利用水準(zhǔn)儀提供的一條水平視線，測(cè)出兩地面點(diǎn)之間的高差，然后根據(jù)已知點(diǎn)的高程和高差，推算出另一個(gè)點(diǎn)的高程。高差法是利用水準(zhǔn)儀測(cè)量，如圖1所示，已知地面上A點(diǎn)的高程為HA，欲測(cè)定B點(diǎn)的高程HB，需要先測(cè)出A與B兩點(diǎn)間的高差hAB，為此在A與B之間安置一臺(tái)水準(zhǔn)儀，再在A和B兩點(diǎn)上各豎立一根水準(zhǔn)尺。根據(jù)儀器的水平視線，分別讀取A及B尺上的讀數(shù)a和b，則B點(diǎn)對(duì)于A點(diǎn)的高差為：hAB=a-b。最后，B點(diǎn)的高程可表示為：HB=HA+hAB。

圖1 水準(zhǔn)測(cè)量原理示意

2017年，國(guó)務(wù)院作出建設(shè)雄安新區(qū)的指示，其主要目的是疏解北京功能，探索人口經(jīng)濟(jì)密集地區(qū)優(yōu)化開發(fā)新模式，調(diào)整優(yōu)化京津冀城市布局和空間結(jié)構(gòu)的新型智慧城市。目前雄安新區(qū)大規(guī)模的開工建設(shè)已拉開序幕，一大批重大基礎(chǔ)設(shè)施項(xiàng)目相繼如火如荼進(jìn)行中，為此雄安新區(qū)的智能基礎(chǔ)設(shè)施體系也正在逐漸形成。建設(shè)基本前期工作包括有，道路、給水管道、電線纜、排水管、燃?xì)夤艿馈⒋笮蜋C(jī)場(chǎng)的建設(shè)及土地平整等的基礎(chǔ)建設(shè)均涉及到了測(cè)繪儀器的使用。如水準(zhǔn)儀在基坑工程中的應(yīng)用(如圖2)，已知A點(diǎn)樁頂標(biāo)高為±0.00，后視A點(diǎn)讀數(shù)a=1.217 m，前視B點(diǎn)讀數(shù)b=5.426 m，則B點(diǎn)的標(biāo)高=0+(1.217-5.426)，故可求得出現(xiàn)基坑已完成開挖的深度。

圖2 水準(zhǔn)儀測(cè)量基坑深度示意

2.2 3S技術(shù)在智慧城市建設(shè)中應(yīng)用

3S技術(shù)集遙感技術(shù)(RS)、地理信息系統(tǒng)(GIS)及全球定位系統(tǒng)(GPS)于一體,如遙感技術(shù)工作原理是通過物體所反射的光譜進(jìn)行探測(cè)。而城市空間數(shù)據(jù)作為智慧城市的基礎(chǔ)部分，其包含著地理空間信息、交通控制信息、現(xiàn)狀構(gòu)筑物信息、土地開發(fā)信息、各種資源利用以及數(shù)字高程模型信息(DEM)等。在空間數(shù)據(jù)框架中，通過全球定位系統(tǒng)可為城市的空間、地下管道及地下資源等進(jìn)行收集數(shù)據(jù)，在計(jì)算機(jī)軟硬件的支持下，運(yùn)用系統(tǒng)工程和信息科學(xué)的理論，科學(xué)管理和綜合分析具有空間內(nèi)涵的地理數(shù)據(jù)，以提供科學(xué)性的管理和決策及規(guī)劃等所需信息的技術(shù)系統(tǒng)。

如隨著城市化進(jìn)程的推進(jìn)，未開發(fā)土地的面積也隨時(shí)發(fā)生改變，因而也往往會(huì)按照相關(guān)要求對(duì)土地變更，這時(shí)就可利用動(dòng)態(tài) GPS(RTK)技術(shù)具有的精度高和速度快的優(yōu)點(diǎn)對(duì)原有土地的地理坐標(biāo)、權(quán)屬及類型等數(shù)據(jù)進(jìn)行變更。把變更的數(shù)據(jù)共享納入GIS系統(tǒng)中，便可在數(shù)字地圖上顯示出變更的各要素，從而為土地的管理提供方便、及時(shí)的查閱，這體現(xiàn)了3S技術(shù)在土地管理方面的應(yīng)用。另外，3S技術(shù)在城市園林綠化信息采集中的應(yīng)用，通常采用手持 GPS、RS來進(jìn)行綠化調(diào)查并以GIS為綠化信息建庫平臺(tái)實(shí)現(xiàn)3S技術(shù)集成，最后以提高綠化信息的精確度，通過流程再造可以更高效的完成綠化調(diào)查工作。該方法在雄安新區(qū)的建設(shè)中進(jìn)行了實(shí)踐及推廣，取得了良好的效果。

3 測(cè)繪技術(shù)在智慧城市建設(shè)中應(yīng)用發(fā)展趨勢(shì)

自動(dòng)化是現(xiàn)代社會(huì)生活中常見的一種技術(shù)，為此自動(dòng)化測(cè)繪技術(shù)在將來是智慧城市發(fā)展的必然趨勢(shì)。信息技術(shù)在21世紀(jì)大放異彩，應(yīng)用范圍廣泛，在今后相當(dāng)長(zhǎng)的一段時(shí)間內(nèi)有著十分廣闊的應(yīng)用前景。正如前文所述，智慧城市是節(jié)約資源型和高效的城市，而通過自動(dòng)化及信息技術(shù)的有效結(jié)合，使得對(duì)大地或城市生活監(jiān)測(cè)必定能節(jié)省大量的人力物力及提高測(cè)量的效率和準(zhǔn)確性。特別隨著計(jì)算機(jī)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、智能機(jī)器人及測(cè)量?jī)x器系統(tǒng)的更新?lián)Q代，自動(dòng)化測(cè)繪技術(shù)將向著5G技術(shù)、大規(guī)模集成系統(tǒng)自動(dòng)化技術(shù)、數(shù)字化、三維可視化技術(shù)及人工智能化的方向邁進(jìn)，甚至足不出門便可完成測(cè)繪測(cè)量的工作。

4 結(jié) 語

為適應(yīng)現(xiàn)代智慧城市的發(fā)展要求，跟上信息化時(shí)代步伐，充分重視和應(yīng)用測(cè)繪技術(shù)對(duì)促進(jìn)城市信息化、智能化和智慧化發(fā)展有著極為重要的現(xiàn)實(shí)意義，這可謂是現(xiàn)代智慧城市發(fā)展的一味催化劑。對(duì)此，應(yīng)不斷加強(qiáng)并推廣測(cè)繪技術(shù)在智慧城市建設(shè)中的應(yīng)用，充分發(fā)揮智慧城市的各個(gè)優(yōu)點(diǎn)，更好地服務(wù)于城市人民。

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