基礎測繪在智慧城市建設中的應用

周培誠

(廣西壯族自治區(qū)地理信息測繪院，廣西 柳州 545000)

0 前 言

科技的進步及互聯(lián)網(wǎng)新技術的普及推動著現(xiàn)代化城市的高速發(fā)展，如云計算和智能網(wǎng)絡化等信息技術在生活當中的廣泛應用，智慧城市被定義為利用先進信息技術構造的新一代的城市。智慧城市通過配置靈活和高效的各種信息系統(tǒng)，實現(xiàn)環(huán)保與節(jié)能等的優(yōu)點，從而使城市的管理更顯現(xiàn)代化。目前，智能化帶來的便捷，使其獲得大眾的認可，智慧城市也因此成了當今各地發(fā)展建設的理念目標。建設智慧城市的首要基礎是完成收集基礎測繪信息的數(shù)據(jù)工作，而測繪技術可基于云計算與移動互聯(lián)網(wǎng)的相互配合運作進行工作，完成數(shù)字智能化的測量工作，從而實現(xiàn)了利用現(xiàn)代化智能系統(tǒng)優(yōu)化的功能向著節(jié)約資源型城市的轉變。在近年來，基礎測繪新技術在建筑基礎設施及地理信息等工程中的應用越來越廣泛，為智慧城市建設所需的數(shù)據(jù)提供了支持，故此測繪工作的展開對其在探索智慧城市建設中的應用和實踐起到關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]著重分析測繪新技術在智慧城市建設之中應用的重要意義，進而探討如何在智慧城市建設之中有效應用測繪新技術，并提出可行性意見。侯躍強[2]在基于基礎測繪的介紹之下，分析其數(shù)字城市建設中的使用，以及技術未來的發(fā)展進行探討。劉浩佳[3]從測繪技術在智慧城市建設中的重要性出發(fā)，對云平臺的構建方法進行分析， 為智慧城市的建設提供了方法研究。李景皓等[4]從測繪技術在智慧城市中充當?shù)慕巧胧?，對測繪技術在智慧城市規(guī)劃中的應用和發(fā)展趨勢做細致的研究，進而展望智慧城市發(fā)展的前景。就現(xiàn)有的研究，測繪技術在數(shù)字化及智慧城市建設中的應用還大多是停留在文字及使用方法的表面上的論述。對其測繪技術的工作原理和工程實例上的推廣介紹尚還較少，為此，本文基于前人的研究基礎之上，對基礎測繪技術在河北省保定市雄安新區(qū)建設智慧城市的過程中進行做簡要的論述。

1 智慧城市的特征及建設的主要內(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)字城市的所有特點及優(yōu)點，可以理解為是在互聯(lián)網(wǎng)和物聯(lián)網(wǎng)的共同協(xié)同作用下進行發(fā)展建設起來的。智慧城市的建設本質(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，但實質(zhì)上還是由基礎物質(zhì)提供保障，通過各種技術有效相結合為城市的，其管理和運行實現(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，同時智慧城市與物聯(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)的相互結合?？梢詾榻ㄔO一個新型的城市生活系統(tǒng)，實現(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：在生活當中，充分發(fā)揮智能自動系統(tǒng)對各種信息進行簡化處理后再服務于社會，如現(xiàn)代生活的科技、空間信息的反饋及定位技術的綜合使用(云計算技術、遙感技術及地理信息技術)實現(xiàn)系統(tǒng)信息化的管理和城市智能化的建設。

2 基礎測繪技術的工作原理及實例

基礎測繪工作要遵循統(tǒng)籌規(guī)劃、分級管理、定期更新、安全保障的原則(保證基礎測繪成果安全)。同時基礎測繪使用數(shù)字化的技術，包括測繪、網(wǎng)絡及3 S等技術，在用于城市的測量時，可為城市的合理規(guī)劃提供技術及指導上的支持。另外，還可運用于大地、房建、地形及交通基礎設施建設等多方面的測量，可完成不同種類的測繪。例如，針對房建和交通設施上的建設使用的工作內(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，放樣測量及驗收的工作步驟，以完成數(shù)字城市建設的規(guī)劃。本文介紹幾種測繪技術的工作原理及在建設雄安新區(qū)中的應用。

2.1 水準儀在智慧城市建設中的應用

水準測量的原理是利用水準儀提供的一條水平視線，測出兩地面點之間的高差，然后根據(jù)已知點的高程和高差，推算出另一個點的高程。高差法是利用水準儀測量，如圖1所示，已知地面上A點的高程為HA，欲測定B點的高程HB，需要先測出A與B兩點間的高差hAB，為此在A與B之間安置一臺水準儀，再在A和B兩點上各豎立一根水準尺。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點對于A點的高差為：hAB=a-b。最后，B點的高程可表示為：HB=HA+hAB。

圖1 水準測量原理示意

2017年，國務院作出建設雄安新區(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構的新型智慧城市。目前雄安新區(qū)大規(guī)模的開工建設已拉開序幕，一大批重大基礎設施項目相繼如火如荼進行中，為此雄安新區(qū)的智能基礎設施體系也正在逐漸形成。建設基本前期工作包括有，道路、給水管道、電線纜、排水管、燃氣管道、大型機場的建設及土地平整等的基礎建設均涉及到了測繪儀器的使用。如水準儀在基坑工程中的應用(如圖2)，已知A點樁頂標高為±0.00，后視A點讀數(shù)a=1.217 m，前視B點讀數(shù)b=5.426 m，則B點的標高=0+(1.217-5.426)，故可求得出現(xiàn)基坑已完成開挖的深度。

圖2 水準儀測量基坑深度示意

2.2 3S技術在智慧城市建設中應用

3S技術集遙感技術(RS)、地理信息系統(tǒng)(GIS)及全球定位系統(tǒng)(GPS)于一體,如遙感技術工作原理是通過物體所反射的光譜進行探測。而城市空間數(shù)據(jù)作為智慧城市的基礎部分，其包含著地理空間信息、交通控制信息、現(xiàn)狀構筑物信息、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行收集數(shù)據(jù)，在計算機軟硬件的支持下，運用系統(tǒng)工程和信息科學的理論，科學管理和綜合分析具有空間內(nèi)涵的地理數(shù)據(jù)，以提供科學性的管理和決策及規(guī)劃等所需信息的技術系統(tǒng)。

如隨著城市化進程的推進，未開發(fā)土地的面積也隨時發(fā)生改變，因而也往往會按照相關要求對土地變更，這時就可利用動態(tài) GPS(RTK)技術具有的精度高和速度快的優(yōu)點對原有土地的地理坐標、權屬及類型等數(shù)據(jù)進行變更。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、及時的查閱，這體現(xiàn)了3S技術在土地管理方面的應用。另外，3S技術在城市園林綠化信息采集中的應用，通常采用手持 GPS、RS來進行綠化調(diào)查并以GIS為綠化信息建庫平臺實現(xiàn)3S技術集成，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)的建設中進行了實踐及推廣，取得了良好的效果。

3 測繪技術在智慧城市建設中應用發(fā)展趨勢

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

4 結 語

為適應現(xiàn)代智慧城市的發(fā)展要求，跟上信息化時代步伐，充分重視和應用測繪技術對促進城市信息化、智能化和智慧化發(fā)展有著極為重要的現(xiàn)實意義，這可謂是現(xiàn)代智慧城市發(fā)展的一味催化劑。對此，應不斷加強并推廣測繪技術在智慧城市建設中的應用，充分發(fā)揮智慧城市的各個優(yōu)點，更好地服務于城市人民。

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