新型基礎(chǔ)測繪背景下城市地理信息數(shù)據(jù)成果體系探討

耿 丹 ，王 丹 ，李 娜

1.建設(shè)綜合勘察研究設(shè)計(jì)院有限公司，北京 100007；

2.自然資源部 城市空間信息重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京 100007；

3.北京市大數(shù)據(jù)中心，北京 100101

0 引 言

城市測繪是我國測繪事業(yè)的核心組成部分，是城市規(guī)劃建設(shè)管理不可或缺的支撐和保障，也是智慧城市和數(shù)字孿生建設(shè)的重要基礎(chǔ)性工作[1]。城市地理信息數(shù)據(jù)成果不僅與國家、城市政府和公眾的利益以及公共安全等密切相關(guān)，也影響著國家、省級(jí)和城市層面的信息共享以及不同城市之間的信息共用。

以實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)型升級(jí)、創(chuàng)新發(fā)展為目標(biāo)的新型基礎(chǔ)測繪，具有理念新、成果新、服務(wù)新、技術(shù)新和機(jī)制新等特征。發(fā)展適合高層次應(yīng)用需求的新型地理信息數(shù)據(jù)成果，是新型基礎(chǔ)測繪理念落地的重要環(huán)節(jié)和舉措。相應(yīng)地，城市測繪地理信息成果體系也應(yīng)有所繼承和發(fā)展，主要體現(xiàn)在兩個(gè)方面，一是研發(fā)滿足更高層次應(yīng)用需求的城市地理信息數(shù)據(jù)成果或產(chǎn)品；二是結(jié)合新需求、新技術(shù)和國際經(jīng)驗(yàn)[2-3]對(duì)傳統(tǒng)的城市地理信息數(shù)據(jù)成果進(jìn)行升級(jí)改造。這方面盡管已有一些研究和實(shí)踐，但尚有許多問題需要解決，如城市地理信息數(shù)據(jù)成果到底應(yīng)包括哪些？一些傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)成果還要不要繼續(xù)生產(chǎn)？這些成果在新型基礎(chǔ)測繪背景下應(yīng)該如何改善和提升？本文擬對(duì)這些問題進(jìn)行初步探討，并提出一些建議。

1 城市地理信息數(shù)據(jù)成果發(fā)展需求

當(dāng)前我國城市測繪生產(chǎn)實(shí)踐中的地理信息數(shù)據(jù)成果主要包括數(shù)字線劃圖（DLG）、數(shù)字正射影像圖（DOM）、數(shù)字高程模型（DEM）、數(shù)字表面模型（DSM），以及三維模型、實(shí)景三維影像等[1]。在新型基礎(chǔ)測繪背景下，面向城市規(guī)劃、工程建設(shè)與管理、公共安全與應(yīng)急管理和公眾服務(wù)等各類高層次應(yīng)用需求，結(jié)合近年來信息技術(shù)的發(fā)展和已有測繪技術(shù)手段升級(jí)改造，更加精準(zhǔn)地描述和表達(dá)城市規(guī)劃建設(shè)管理所需的地物特征信息，并對(duì)各類數(shù)據(jù)進(jìn)行科學(xué)有效的組織管理，以驅(qū)動(dòng)城市地理信息數(shù)據(jù)向語義化、實(shí)體化、結(jié)構(gòu)化的全面升級(jí)，是新時(shí)期城市地理信息數(shù)據(jù)成果開發(fā)和應(yīng)用的新命題。城市地理信息數(shù)據(jù)成果應(yīng)著重在以下幾方面有所發(fā)展。

1.1 數(shù)據(jù)內(nèi)容特征

1）一致性。應(yīng)統(tǒng)籌城市級(jí)各類政務(wù)管理和公眾服務(wù)需求，兼顧當(dāng)前傾斜攝影、激光雷達(dá)測量、衛(wèi)星導(dǎo)航定位、BIM數(shù)據(jù)集成、地面?zhèn)鞲斜O(jiān)測等數(shù)據(jù)采集處理技術(shù)的時(shí)間和經(jīng)濟(jì)效能，從專題類型、幾何屬性、語義屬性、顆粒度等方面準(zhǔn)確定義實(shí)體三維模型、實(shí)景三維影像等新型成果的數(shù)據(jù)內(nèi)容，調(diào)整和升級(jí)DLG等傳統(tǒng)成果的數(shù)據(jù)內(nèi)容，協(xié)調(diào)各類成果對(duì)地物特征進(jìn)行描述和表達(dá)所采用維度的一致性。

2）語義化。新型地理信息服務(wù)將會(huì)從定位、幾何服務(wù)為主，轉(zhuǎn)變?yōu)樵黾痈鞣N語義服務(wù)的內(nèi)容，傾斜攝影等表面模型數(shù)據(jù)必須進(jìn)行語義結(jié)構(gòu)化改造才能提供相關(guān)語義服務(wù)[4]。因此應(yīng)根據(jù)應(yīng)用需求，基于語義分割的方法對(duì)城市地物的類別、幾何概括程度和屬性信息的詳細(xì)程度進(jìn)行科學(xué)合理的劃分和定義，在類別和詳細(xì)程度的劃分和定義時(shí)應(yīng)設(shè)置若干級(jí)別，以滿足不同層級(jí)應(yīng)用對(duì)地物特征信息精細(xì)度的需求。

3）多元化。在定義城市地理信息數(shù)據(jù)成果的基本類型時(shí)，應(yīng)充分考慮制作各類地理信息數(shù)據(jù)產(chǎn)品所能利用的地理信息源，如地理實(shí)體數(shù)據(jù)對(duì)建筑信息模型（BIM）、點(diǎn)云等信息的利用；DLG數(shù)據(jù)對(duì)DEM數(shù)據(jù)中高程信息的利用等。同時(shí)還需兼顧數(shù)據(jù)成果類型間的信息融合和加工轉(zhuǎn)化關(guān)系，如DSM轉(zhuǎn)化為DEM、結(jié)構(gòu)化的實(shí)景三維影像轉(zhuǎn)化為DLG等，有利于各類數(shù)據(jù)成果的一致性和統(tǒng)一組織。

1.2 技術(shù)規(guī)格參數(shù)

為滿足新應(yīng)用的需求，現(xiàn)有城市地理信息數(shù)據(jù)成果的技術(shù)規(guī)格和指標(biāo)需要完善。傳統(tǒng)地形圖比例尺概念需要突破，技術(shù)規(guī)格參數(shù)應(yīng)更科學(xué)有效，充分準(zhǔn)確地描述各類新型數(shù)據(jù)成果的高空間分辨率、高時(shí)間分辨率和高準(zhǔn)確度特征；三維模型及實(shí)景三維影像的技術(shù)規(guī)格參數(shù)除一般的展示和簡單應(yīng)用性能外，更應(yīng)體現(xiàn)其實(shí)體化程度和分析計(jì)算等方面的新能力。

DLG一直是紙質(zhì)地圖時(shí)代最基本最常用的測繪成果，衡量其規(guī)格的最主要特征參數(shù)是地圖比例尺。對(duì)于DOM、DEM和DSM，目前我國有關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)及生產(chǎn)實(shí)踐中都是按與DLG類似的方式以比例尺作為其主要規(guī)格特征，并在此基礎(chǔ)上提出地面分辨率及平面精度要求。

比例尺反映的是地圖中地物的綜合程度和精確程度，可以分為制圖比例尺和顯示比例尺，對(duì)紙質(zhì)地圖而言這兩者是一致的[5]。為在有限和固化的地圖空間（圖幅）表達(dá)盡可能多的內(nèi)容，并保持地圖的圖面負(fù)載和易讀性，需要通過地圖綜合對(duì)地圖要素進(jìn)行取舍、概括，結(jié)果是導(dǎo)致地圖信息的損失[6]。

本質(zhì)區(qū)別于傳統(tǒng)地理信息數(shù)據(jù)的是，新型基礎(chǔ)測繪背景下的城市地理信息數(shù)據(jù)應(yīng)更注重描述和表達(dá)地理實(shí)體的真實(shí)特征。因在實(shí)際應(yīng)用中，傳統(tǒng)制圖比例尺會(huì)約束實(shí)體目標(biāo)的精準(zhǔn)表達(dá)，可根據(jù)所描述地物對(duì)象的特征和數(shù)據(jù)應(yīng)用需求，確定各類地理信息數(shù)據(jù)的基本顆粒度（即分辨率）級(jí)別和合理高精度指標(biāo)，并通過研制相應(yīng)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)予以規(guī)定。我國現(xiàn)行部分基礎(chǔ)測繪成果的精度標(biāo)準(zhǔn)低于一些發(fā)達(dá)國家，隨著當(dāng)前高分遙感、無人機(jī)測繪、機(jī)載激光掃描測量（LiDAR）、衛(wèi)星導(dǎo)航定位動(dòng)態(tài)測量（GNSS-RTK）、BIM等技術(shù)在測繪生產(chǎn)實(shí)踐中的普遍應(yīng)用，有必要通過技術(shù)規(guī)格指標(biāo)的設(shè)定適當(dāng)提高地理信息數(shù)據(jù)測定的精準(zhǔn)度。

1.3 數(shù)據(jù)組織方式

我國現(xiàn)行有關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定DLG、DOM/TDOM、DEM和DSM數(shù)據(jù)均以圖幅為數(shù)據(jù)組織和管理單元。然而城市廣泛使用的1∶500～1∶2000比例尺DLG通常以城市行政區(qū)劃、管理服務(wù)單元（如社區(qū)、特殊管理區(qū)域、城市管理網(wǎng)格）、統(tǒng)計(jì)單元等為數(shù)據(jù)應(yīng)用單元[7]；規(guī)則或不規(guī)則格網(wǎng)則是DEM和DSM數(shù)據(jù)應(yīng)用中的核心技術(shù)要素[8-9]。因此我們建議DLG、DOM/TDOM、DEM和DSM數(shù)據(jù)的組織和管理單元不應(yīng)局限于圖幅，可根據(jù)應(yīng)用需求采用格網(wǎng)、行政區(qū)劃或其他具體應(yīng)用單元進(jìn)行數(shù)據(jù)組織。

隨著地理實(shí)體新型數(shù)據(jù)成果的開發(fā)和應(yīng)用，未來DLG和影像與柵格數(shù)據(jù)成果可直接以地理實(shí)體對(duì)象為索引進(jìn)行組織，以實(shí)現(xiàn)各類數(shù)據(jù)成果的一體化管理維護(hù)，從而構(gòu)建系統(tǒng)全面的新型基礎(chǔ)測繪地理信息數(shù)據(jù)成果體系。

2 實(shí)體數(shù)據(jù)庫及衍生成果

2.1 地理實(shí)體數(shù)據(jù)庫

地理實(shí)體是現(xiàn)實(shí)世界客觀存在的事物或現(xiàn)象，如建筑物、構(gòu)筑物、道路、水域、綠地、農(nóng)田、城市管理部件及行政區(qū)劃、管理服務(wù)單元（社區(qū)、特殊管理區(qū)域、城市管理網(wǎng)格）、統(tǒng)計(jì)單元等。地理實(shí)體數(shù)據(jù)庫是新型基礎(chǔ)測繪的重要和特色成果[10-11]，是構(gòu)建城市地理信息數(shù)據(jù)成果體系基礎(chǔ)性、關(guān)鍵性的信息資源，是城市三維空間信息應(yīng)用的底板，其規(guī)劃設(shè)計(jì)的科學(xué)性及可實(shí)施性將決定其為城市地理信息應(yīng)用賦能的效果和效率。

地理實(shí)體具有空間特征、時(shí)間特征和專題特征（圖1），地理實(shí)體數(shù)據(jù)庫就是由描述這些特征的語義化、結(jié)構(gòu)化、對(duì)象化時(shí)空數(shù)據(jù)構(gòu)成的數(shù)據(jù)庫。從空間特征看，地理實(shí)體本質(zhì)上是三維目標(biāo)體，可用幾何數(shù)據(jù)來表達(dá)位置、大小、形狀及相互空間關(guān)系；從專題特征看，地理實(shí)體具有不同的類型及該類型所具有的專門個(gè)體特性，可使用相應(yīng)的屬性數(shù)據(jù)來描述；從時(shí)間特征看，地理實(shí)體的空間特征、專題特征都會(huì)隨時(shí)間發(fā)生變化，數(shù)據(jù)獲取的時(shí)點(diǎn)及相應(yīng)的動(dòng)態(tài)更新、處理和管理尤為重要。

圖1 地理實(shí)體特征及描述Fig.1 Characteristics and description of geo-entity

地理實(shí)體的類型是重要的專題特征，可結(jié)合現(xiàn)有基礎(chǔ)地理信息要素分類，面向具體應(yīng)用需求，通過語義分割的方法進(jìn)行地理實(shí)體對(duì)象的擴(kuò)展和類型劃分。不同類型地理實(shí)體，數(shù)據(jù)獲取、處理、表達(dá)和應(yīng)用服務(wù)要求可能不同，類型維度需突破傳統(tǒng)制圖比例尺概念及要素幾何表達(dá)形式等限制，分類的顆粒度大小可與地理實(shí)體數(shù)據(jù)的采集方式及應(yīng)用需求等相協(xié)調(diào)。

新型基礎(chǔ)測繪要按照一次測繪、統(tǒng)一建庫、按需組裝的原則獲取、管理、更新和表達(dá)地理實(shí)體數(shù)據(jù)[7]。實(shí)現(xiàn)路徑為對(duì)不同地域不同類型地理實(shí)體對(duì)象，以基本顆粒度、合理高精度，實(shí)施無比例尺測繪，調(diào)查基本屬性，記錄測量時(shí)點(diǎn)，獲得由地理實(shí)體三維幾何特征數(shù)據(jù)、基本屬性數(shù)據(jù)和時(shí)點(diǎn)信息組成的時(shí)空數(shù)據(jù)，構(gòu)建地理實(shí)體數(shù)據(jù)庫，并根據(jù)地理實(shí)體的變化對(duì)數(shù)據(jù)和數(shù)據(jù)庫及時(shí)進(jìn)行更新[1]。在構(gòu)建地理實(shí)體數(shù)據(jù)庫方面，英國OS MasterMap的地形層（Topography Layer）可供借鑒[2]，該數(shù)據(jù)庫包括管理界限、建筑物、土地、道路、地形、水體等9大專業(yè)類型的4.5億個(gè)地理實(shí)體要素，每個(gè)要素具有為所屬專業(yè)類型明確定義的若干項(xiàng)幾何、語義、與其他要素的關(guān)系等方面的屬性信息和全生命期不變的唯一要素編碼，各項(xiàng)屬性信息的用途（如制作三維可視化產(chǎn)品）、獲取方法和更新頻率都依據(jù)統(tǒng)一的建庫標(biāo)準(zhǔn)。

獲取地理實(shí)體數(shù)據(jù)并建庫是一項(xiàng)規(guī)模大、實(shí)施復(fù)雜的任務(wù)，需要細(xì)致周密的謀劃和落實(shí)。探索和實(shí)踐初期可充分利用現(xiàn)有滿足精準(zhǔn)度要求的基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)、實(shí)景三維影像等成果，處理生成地理實(shí)體數(shù)據(jù)并建庫，今后隨著需求的清晰和標(biāo)準(zhǔn)、技術(shù)等方面的成熟逐步更新完善地理實(shí)體數(shù)據(jù)庫。

2.2 地理實(shí)體數(shù)據(jù)庫的衍生成果

1）實(shí)體三維模型。地理實(shí)體數(shù)據(jù)庫需要建立數(shù)據(jù)語義邏輯關(guān)系。數(shù)據(jù)應(yīng)按地上地下一體化、室內(nèi)室外一體化、陸地水域一體化的全空間模式進(jìn)行組織，并建立地理實(shí)體三維語義模型[12]。同時(shí)，可基于地理實(shí)體數(shù)據(jù)庫和具體應(yīng)用需求，對(duì)地理實(shí)體三維語義模型進(jìn)行實(shí)例化獲得實(shí)體三維模型。

實(shí)體三維模型應(yīng)作為新型基礎(chǔ)測繪一種重要的數(shù)據(jù)成果，且該成果是基于語義特征的高度實(shí)體化、結(jié)構(gòu)化、可視化三維模型，具備可計(jì)算、可分析等能力[13]，在這方面開放地理信息聯(lián)盟（OGC）的CityGML標(biāo)準(zhǔn)值得借鑒。目前，CityGML3.0版的概念模型已發(fā)布[14]，對(duì)核心模型做了重要修訂，不再采用幾何特征和語義特征交叉定義的方式，其中幾何特征信息只描述空間對(duì)象的位置、形狀、大小，不解釋說明空間對(duì)象是什么，語義和幾何分層定義更加清晰一致，同時(shí)為增強(qiáng)與IndoorGML、IFC、RDF等標(biāo)準(zhǔn)之間的交互性，以方便集成各類數(shù)據(jù)源建設(shè)符合CityGML標(biāo)準(zhǔn)的實(shí)體三維模型數(shù)據(jù)，該版本更新和擴(kuò)展了一些模塊。

建立地理實(shí)體數(shù)據(jù)庫和實(shí)體三維模型時(shí)，應(yīng)積極利用建筑和基礎(chǔ)設(shè)施等工程竣工時(shí)點(diǎn)的BIM數(shù)據(jù)[15]，通過BIM和GIS的集成與融合豐富成果內(nèi)容、提升成果質(zhì)量。

2）數(shù)字地形圖。目前的DLG作為數(shù)字地圖時(shí)代的線劃地形圖成果，內(nèi)容、規(guī)格、表達(dá)等方面基本沿用了紙質(zhì)線劃地形圖的相應(yīng)規(guī)定。DLG包含的地理信息要素仍以傳統(tǒng)的地形要素為主，地物的取舍和綜合很大程度上仍受傳統(tǒng)比例尺和圖幅大小的束縛。如城市廣泛使用的1∶500～1∶2000比例尺DLG缺乏城市行政區(qū)劃或管理服務(wù)單元（如社區(qū)）信息，缺少必要的地址等信息。DLG數(shù)據(jù)基本上還是二維的，盡管一些DLG數(shù)據(jù)中可能含有部分高程或Z坐標(biāo)，但缺乏完整的三維空間信息及其語義化的結(jié)構(gòu)表達(dá)。因此，新型基礎(chǔ)測繪背景下，數(shù)字地形圖在內(nèi)容、規(guī)格、表達(dá)及制作方式上需要調(diào)整和完善。

關(guān)于內(nèi)容與規(guī)格，除現(xiàn)有基礎(chǔ)地理信息要素外，應(yīng)增加滿足公共應(yīng)用需求的必要信息，如各級(jí)行政區(qū)劃和社區(qū)等管理服務(wù)單元的界線信息、單體建筑物的地址信息等。建議根據(jù)地理實(shí)體的本體特征對(duì)地理信息要素分類進(jìn)行必要的調(diào)整補(bǔ)充，把需要注記的信息作為相應(yīng)實(shí)體或?qū)ο蟮膶傩孕畔?，而不?yīng)將注記作為單獨(dú)的地理信息要素來表達(dá)，地址應(yīng)該作為單體建筑物等必備的基本屬性信息。比例尺可繼續(xù)作為數(shù)字地形圖的最主要特征參數(shù)，但在數(shù)據(jù)采集與表達(dá)時(shí)，應(yīng)突破固定比例尺概念，淡化比例尺特征。

關(guān)于表達(dá)與制作方式，數(shù)字地形圖應(yīng)發(fā)揮其數(shù)字成果的特點(diǎn)和作用，未來應(yīng)主要基于地理實(shí)體數(shù)據(jù)庫，根據(jù)具體應(yīng)用需求做相應(yīng)的數(shù)據(jù)與制圖處理制作，表達(dá)和展示其包含的各類地理信息要素及其基本屬性（地址及有關(guān)專題特征等）。其中高程信息可利用基于高精度DEM數(shù)據(jù)源制作的等高線數(shù)據(jù)。當(dāng)利用地理實(shí)體數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)進(jìn)行制圖表達(dá)時(shí)，應(yīng)根據(jù)制圖比例尺選擇目標(biāo)類型及精細(xì)度，進(jìn)行準(zhǔn)確度匹配、綜合取舍和制圖處理。當(dāng)需要硬拷貝輸出時(shí)，可參照傳統(tǒng)紙質(zhì)地圖制作方式進(jìn)行相應(yīng)處理。

3 影像與格網(wǎng)數(shù)據(jù)成果

3.1 DOM和TDOM

DOM是重要的基礎(chǔ)地理信息成果形式?，F(xiàn)行德國標(biāo)準(zhǔn)《Photogrammetrische Produkte-Teil 3：Anforderungen an Orthophoto》DIN 18740-3：2015及德國有關(guān)DOM制作標(biāo)準(zhǔn)均以影像地面分辨率作為DOM的基本質(zhì)量參數(shù)。目前，德國在官方地形制圖信息系統(tǒng)（ATKIS）框架下生產(chǎn)影像地面分辨率分別為0.2 m和0.4 m的DOM產(chǎn)品，平面坐標(biāo)中誤差分別為0.4 m和0.8 m，航攝影像獲取周期不超過3年，某些州還生產(chǎn)影像地面分辨率為0.1 m的DOM產(chǎn)品[3]。英國OS MasterMap影像層（Imagery Layer）的地面分辨率為0.25 m[2]。

在新型基礎(chǔ)測繪背景下，宜進(jìn)一步強(qiáng)化DOM的地位，將其作為一種主要數(shù)據(jù)成果，實(shí)現(xiàn)國土全覆蓋并動(dòng)態(tài)更新。結(jié)合公共應(yīng)用需求和當(dāng)前高分遙感、航攝及無人機(jī)測繪等技術(shù)能力，研究確定基于影像地面分辨率而不是比例尺的產(chǎn)品規(guī)格及精度指標(biāo)等。DOM可以按影像地面分辨率分為0.1、0.2、0.5、1 m等規(guī)格。同時(shí)，對(duì)建筑密集區(qū)域，建議利用傾斜攝影測量或其他方式制作高分辨率（如0.1 m或0.2 m）的真正射影像圖（TDOM），并將其作為新型基礎(chǔ)測繪的基本數(shù)據(jù)成果之一。

3.2 DEM和DSM

DEM為地面高程信息的數(shù)字化表達(dá)。DSM則是地物表面的數(shù)字化表達(dá)，除高程信息外，還包括植被表面、房屋或設(shè)施表面等信息。對(duì)DSM進(jìn)行加工去掉房屋、設(shè)施、植被等地物表面信息，可以獲得DEM。這兩種成果可采用規(guī)則格網(wǎng)或不規(guī)則格網(wǎng)數(shù)據(jù)進(jìn)行組織和表達(dá)，核心特征參數(shù)應(yīng)該是格網(wǎng)尺寸（對(duì)規(guī)則格網(wǎng)）或不規(guī)則點(diǎn)密度（對(duì)不規(guī)則格網(wǎng)），格網(wǎng)點(diǎn)或不規(guī)則點(diǎn)的高程精度應(yīng)在顧及地面起伏和地表覆蓋特征下與參數(shù)相關(guān)聯(lián)。目前，德國在官方地形制圖信息系統(tǒng)（ATKIS）框架下生產(chǎn)格網(wǎng)尺寸為1 m、2 m的DEM/DSM產(chǎn)品，格網(wǎng)點(diǎn)高程中誤差可達(dá)0.1～0.25 m[3]。

當(dāng)前，LiDAR、航攝及無人機(jī)測繪等技術(shù)發(fā)展迅速，為高效高精度建立DEM、DSM提供了可靠和經(jīng)濟(jì)的手段。在新型基礎(chǔ)測繪背景下，對(duì)DEM和DSM應(yīng)給予同等對(duì)待，可根據(jù)公共應(yīng)用需求和技術(shù)供給能力，研究基于規(guī)則格網(wǎng)尺寸而不是比例尺，確定產(chǎn)品規(guī)格及精度等質(zhì)量指標(biāo)，合理確定其高程精度，取消現(xiàn)行技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)中同一比例尺DEM、DSM的分級(jí)。同時(shí)，利用制作DEM的數(shù)據(jù)源制作基本等高距為1、2、5 m的等高線數(shù)據(jù)，為數(shù)字地形圖提供高精度的高程信息。

3.3 實(shí)景三維影像

傾斜攝影測量技術(shù)的快速發(fā)展，推動(dòng)了實(shí)景三維影像的生產(chǎn)和應(yīng)用。目前，實(shí)景三維影像生產(chǎn)的主流方法是采用五鏡頭傾斜相機(jī)，基于無人機(jī)或有人機(jī)平臺(tái)進(jìn)行影像數(shù)據(jù)獲取，經(jīng)處理得到描述現(xiàn)實(shí)世界表面的Mesh模型?；贛esh模型進(jìn)行單體化建模，可獲得地物的單體化模型，實(shí)現(xiàn)地物的單獨(dú)管理和編輯[16]。

自然資源部發(fā)布的《自然資源部信息化建設(shè)總體方案》[17]提出，要逐步推進(jìn)地上地下三維實(shí)景數(shù)據(jù)的管理與應(yīng)用，建立二三維一體化的自然資源和國土空間三維實(shí)景數(shù)據(jù)庫，加強(qiáng)地上地下一體化管理，實(shí)現(xiàn)客觀世界的大場景三維動(dòng)態(tài)可視化管理，并努力實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)實(shí)時(shí)實(shí)景可視化，為自然資源管理和國土空間用途管制提供更直觀、更精準(zhǔn)的應(yīng)用。

因此，在新型基礎(chǔ)測繪背景下，實(shí)景三維影像特別是單體化實(shí)景三維影像，應(yīng)成為一種重要的城市地理信息數(shù)據(jù)成果。當(dāng)前，需要制定滿足城市公共應(yīng)用需求的實(shí)景三維影像產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)，及單體化模型制作技術(shù)規(guī)程，研發(fā)高效的實(shí)景三維影像單體化處理和應(yīng)用服務(wù)關(guān)鍵技術(shù)，建立實(shí)用高效的生產(chǎn)工藝。對(duì)深層次及智能化應(yīng)用，可根據(jù)應(yīng)用需求開展實(shí)景三維影像與實(shí)體三維模型的集成融合相關(guān)研究和應(yīng)用，如對(duì)實(shí)景三維影像進(jìn)行結(jié)構(gòu)化處理，獲得可提供語義服務(wù)的結(jié)構(gòu)化模型，并與實(shí)體三維模型進(jìn)行映射轉(zhuǎn)換。其結(jié)構(gòu)化處理難度較高，包括對(duì)Mesh模型進(jìn)行語義分割、實(shí)例分割和基于人工智能技術(shù)的三維矢量結(jié)構(gòu)線提取等需要突破的技術(shù)環(huán)節(jié)[4]。

4 城市地理信息數(shù)據(jù)成果體系建議

基于前文所梳理的各項(xiàng)數(shù)據(jù)成果，同時(shí)兼顧繼承原有城市地理信息成果體系，新型基礎(chǔ)測繪背景下的城市地理信息數(shù)據(jù)成果體系可分為地理實(shí)體數(shù)據(jù)庫及衍生成果、影像與柵格數(shù)據(jù)成果兩類（圖2）。

圖2 新型城市地理信息數(shù)據(jù)成果Fig.2 Geographic information data for new urban surveying and mapping

這兩類成果中，地理實(shí)體數(shù)據(jù)庫及衍生成果包括地理實(shí)體數(shù)據(jù)庫及由該數(shù)據(jù)庫衍生的實(shí)體三維模型和數(shù)字地形圖；影像與柵格數(shù)據(jù)成果包括DOM、TDOM、DEM、DSM以及實(shí)景三維影像，它們的主要技術(shù)指標(biāo)需要進(jìn)一步提升。根據(jù)需要，可基于地理實(shí)體數(shù)據(jù)庫及有關(guān)影像與格網(wǎng)數(shù)據(jù)制作生成其他所需的數(shù)據(jù)成果。影像與柵格數(shù)據(jù)成果可以地理實(shí)體對(duì)象為索引進(jìn)行組織，以實(shí)現(xiàn)各類數(shù)據(jù)成果的一體化管理維護(hù)，從而構(gòu)建系統(tǒng)全面的新型城市地理信息數(shù)據(jù)成果體系。

5 結(jié) 論

新型基礎(chǔ)測繪背景下，應(yīng)進(jìn)一步研究探索地理實(shí)體數(shù)據(jù)庫和實(shí)體三維模型等新成果的規(guī)格及特征，加快研究構(gòu)建新的城市地理信息數(shù)據(jù)成果體系。同時(shí)通過制定和修訂技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)成果的類型、內(nèi)容、形式、規(guī)格、精準(zhǔn)度、組織管理單元以及成果制作、質(zhì)量檢驗(yàn)和元數(shù)據(jù)等做出明確規(guī)定，以指導(dǎo)新型城市地理信息數(shù)據(jù)成果生產(chǎn)實(shí)踐。

此外，新型城市地理信息數(shù)據(jù)成果的生產(chǎn)、更新、管理及應(yīng)用服務(wù)，離不開先進(jìn)適用的新技術(shù)新方法的采用和新機(jī)制的創(chuàng)新，從而共同構(gòu)建系統(tǒng)全面且適合我國國情的新型城市測繪體系。