信息化測(cè)繪在城市更新基礎(chǔ)數(shù)據(jù)調(diào)查中的應(yīng)用研究

陳偉銳

（廣東國(guó)垚信息科技有限公司，廣東 廣州 510000）

0 引言

在市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)繁榮、科技事業(yè)興盛的背景之下，我國(guó)城市建設(shè)步伐明顯加快，各種類型、功能的建筑拔地而起，常住人口總數(shù)攀升，激發(fā)區(qū)域經(jīng)濟(jì)活力的同時(shí)，也給基礎(chǔ)數(shù)據(jù)更新調(diào)查帶來(lái)一定難度。應(yīng)用信息化測(cè)繪技術(shù)可以顯著提升空間、土地、人口等數(shù)據(jù)的采集效率，從而為智慧交通、城市安防、綠色建筑等工程的平穩(wěn)運(yùn)行奠定良好基礎(chǔ)，因此，有必要對(duì)其內(nèi)涵、優(yōu)勢(shì)以及應(yīng)用策略等進(jìn)行展開(kāi)論述。

1 信息化測(cè)繪技術(shù)內(nèi)涵及發(fā)展階段概述

縱觀信息化測(cè)繪技術(shù)發(fā)展歷程，會(huì)發(fā)現(xiàn)計(jì)算機(jī)技術(shù)發(fā)展脈絡(luò)始終貫穿其中。20 世紀(jì)80 年代，二者初次產(chǎn)生碰撞交融，小型機(jī)開(kāi)始出現(xiàn)在測(cè)繪成圖領(lǐng)域，北京市測(cè)繪設(shè)計(jì)研究所首創(chuàng)推出的“DGJ”系統(tǒng)出現(xiàn)，成為一代信息測(cè)繪的代表，可以滿足自動(dòng)化數(shù)據(jù)生產(chǎn)需求，實(shí)踐采集、處理等工序難度顯著降低，數(shù)據(jù)接口也具有高度開(kāi)放的特征，可與光電測(cè)距儀、經(jīng)緯儀等設(shè)備相兼容，信息化初見(jiàn)雛形。進(jìn)入20 世紀(jì)80—90 年代以后，信息化測(cè)繪概念進(jìn)入普及階段，以PC 機(jī)為依托的新測(cè)繪技術(shù)得到推廣，地形圖數(shù)字化趨勢(shì)愈發(fā)明朗，相應(yīng)的信息化成圖系統(tǒng)功能也更加完善，清華大學(xué)EPS 系統(tǒng)、陜西測(cè)繪局CMAPED 系統(tǒng)逐步進(jìn)入市場(chǎng)，外業(yè)測(cè)繪工作量明顯降低，可以與工程CAD 互為補(bǔ)充，保障測(cè)圖精度、速率。20 世紀(jì)90 年代以后，信息化測(cè)繪正式進(jìn)入成長(zhǎng)階段，新型測(cè)圖系統(tǒng)建成周期縮短，與GIS 的結(jié)合度也愈發(fā)緊密[1]。21 世紀(jì)發(fā)展至今，信息化測(cè)繪體系愈發(fā)成熟和完善，高分辨率遙感影像技術(shù)、航空攝影技術(shù)以及數(shù)字表面模型等先進(jìn)技術(shù)、算法更加豐富，測(cè)繪工序也更加自動(dòng)化和智能化，有助于保障數(shù)字城市建設(shè)進(jìn)程、充實(shí)數(shù)字城市內(nèi)涵，為基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的更新采集工作提供便利。

2 城市基礎(chǔ)數(shù)據(jù)更新調(diào)查的要求及流程

2.1 城市基礎(chǔ)數(shù)據(jù)更新調(diào)查內(nèi)容

城市基礎(chǔ)數(shù)據(jù)更新調(diào)查工作具有顯著的煩瑣性、專業(yè)性特征，其涉及的內(nèi)容范圍是極為廣泛的，主要包含以下6 項(xiàng)：①土地?cái)?shù)據(jù)調(diào)查，需要根據(jù)既有的土地權(quán)屬數(shù)據(jù)、規(guī)劃數(shù)據(jù)等，對(duì)片區(qū)內(nèi)土地利用情況進(jìn)行展開(kāi)調(diào)查，調(diào)查項(xiàng)目包含所有權(quán)、使用權(quán)等的歸屬以及村留用地指標(biāo)等。②房屋數(shù)據(jù)調(diào)查，需要以現(xiàn)場(chǎng)測(cè)繪為依托，綜合調(diào)查宅基地證件、房屋權(quán)利人歸屬等。③人口數(shù)據(jù)調(diào)查，包含流動(dòng)、非流動(dòng)人口數(shù)據(jù)，基礎(chǔ)參數(shù)主要來(lái)源于公安部門。④經(jīng)濟(jì)數(shù)據(jù)調(diào)查，包含街道、村落財(cái)務(wù)收支、地方產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)等數(shù)據(jù)。⑤文化遺存數(shù)據(jù)調(diào)查。⑥公建配套及市政設(shè)施布局情況調(diào)查。

2.2 城市基礎(chǔ)數(shù)據(jù)更新調(diào)查流程及要求

城市基礎(chǔ)數(shù)據(jù)更新調(diào)查工作服務(wù)于環(huán)境監(jiān)測(cè)、拆遷改造等現(xiàn)實(shí)活動(dòng)，各部門結(jié)合地區(qū)實(shí)際情況及任務(wù)需求，制定相應(yīng)的數(shù)據(jù)采集范圍，所有項(xiàng)目范圍集成匯總并同步至各部門工作清單之中，工作人員以此為依據(jù)結(jié)合全站儀、測(cè)距儀等專業(yè)測(cè)繪設(shè)備開(kāi)展數(shù)據(jù)采集。采集回的數(shù)據(jù)依次入庫(kù)并按照一定標(biāo)準(zhǔn)分類，進(jìn)而送入下層開(kāi)展格式、投影標(biāo)準(zhǔn)等的轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換結(jié)果務(wù)必要保證精確，不能出現(xiàn)顏色失真問(wèn)題和分辨率不足問(wèn)題，預(yù)處理完成后還應(yīng)進(jìn)行系統(tǒng)的幾何校對(duì)、拓?fù)錂z查等工作，檢查結(jié)果若不符合入庫(kù)標(biāo)準(zhǔn)，則打回采集層再次處理，圖1 為某地“城中村基礎(chǔ)數(shù)據(jù)更新調(diào)查”項(xiàng)目流程[2]。從該流程中可以看出，城市基礎(chǔ)數(shù)據(jù)更新調(diào)查對(duì)信息測(cè)繪數(shù)據(jù)是有著較高要求的，采集回來(lái)的建筑類、國(guó)土類等數(shù)據(jù)應(yīng)當(dāng)保持一致，格式、分類、代碼等應(yīng)當(dāng)具備統(tǒng)一接口，數(shù)據(jù)傳輸渠道也必須高效暢通，要能夠適應(yīng)城市日新月異的發(fā)展進(jìn)程，正式工作前注意統(tǒng)一測(cè)繪基準(zhǔn)物選取規(guī)范，為數(shù)據(jù)投影變化的交疊應(yīng)用提供便利。

圖1 城中村基礎(chǔ)數(shù)據(jù)調(diào)查入庫(kù)流程

3 信息化測(cè)繪在城市基礎(chǔ)數(shù)據(jù)更新調(diào)查中的運(yùn)用路徑

3.1 基于信息化的內(nèi)外業(yè)一體技術(shù)

在城市基礎(chǔ)數(shù)據(jù)更新調(diào)查工作中，外業(yè)數(shù)據(jù)采集、內(nèi)業(yè)數(shù)據(jù)編撰是兩個(gè)極為關(guān)鍵的部分，舊時(shí)采集設(shè)備功能較為單一，多以電子手簿為主，遇到環(huán)境復(fù)雜區(qū)域時(shí)，還需要手繪草圖，數(shù)據(jù)直觀性、準(zhǔn)確性不佳，很容易出現(xiàn)錯(cuò)漏、重復(fù)等問(wèn)題，測(cè)繪數(shù)據(jù)的質(zhì)量很難得到保障。IT 技術(shù)發(fā)展以來(lái)以移動(dòng)終端為依托的野外測(cè)圖系統(tǒng)逐漸進(jìn)入市場(chǎng)，實(shí)時(shí)對(duì)接、高效傳輸?shù)奶卣鞲用黠@，后期GIS 技術(shù)迅猛發(fā)展，與地理信息數(shù)據(jù)庫(kù)相連通的測(cè)繪方式得到普遍推廣。

實(shí)踐環(huán)節(jié)可以此為基礎(chǔ)開(kāi)展“1+X”模式的城市調(diào)查工作，通過(guò)提前規(guī)劃開(kāi)辟多個(gè)專題項(xiàng)目，達(dá)成一次測(cè)繪、收獲X 項(xiàng)成果的目的，降低重復(fù)測(cè)繪概率和資源浪費(fèi)概率。野外作業(yè)前注意做好技術(shù)交底、試生產(chǎn)工作，仔細(xì)檢查移動(dòng)設(shè)備性能狀況，權(quán)屬證明文件、建筑圖像等可以用手機(jī)拍攝上傳，公建設(shè)施則嚴(yán)格按照規(guī)范采集基準(zhǔn)物數(shù)據(jù)，全程與文保部門、不動(dòng)產(chǎn)部門等保持聯(lián)系，為數(shù)據(jù)建庫(kù)工作的開(kāi)展提供良好助力。內(nèi)業(yè)數(shù)據(jù)建庫(kù)環(huán)節(jié)，要結(jié)合ArcGIS 平臺(tái)性能，對(duì)各種項(xiàng)目名稱進(jìn)行屬性賦值，賦值對(duì)象包含建筑面積、用途、登記權(quán)屬等，在字段完善的基礎(chǔ)上形成全面化、系統(tǒng)化的測(cè)繪成果，為城市片區(qū)策劃調(diào)控提供依據(jù)。部分測(cè)繪部門及單位也會(huì)直接使用SCS 系統(tǒng)、CASS 系統(tǒng)等進(jìn)行信息化采編，這些軟件基于AutoCAD 平臺(tái)開(kāi)發(fā)，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、組合靈活等特征，可以為復(fù)雜要素的繪制提供支持，實(shí)踐中將之與GIS 系統(tǒng)連用能夠達(dá)到更加高效高質(zhì)的目的，特別注意統(tǒng)一數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)，盡可能避免數(shù)據(jù)受損問(wèn)題。此外，GIS 系統(tǒng)還開(kāi)發(fā)配備了極為強(qiáng)大的空間分析功能，可以輔助完成運(yùn)算處理工作，城市規(guī)劃中常見(jiàn)的征拆補(bǔ)償成本、復(fù)建容積率等均可以借助該平臺(tái)推算，以提升決策的科學(xué)性和合理性[3]。

3.2 基于信息化的航測(cè)采編技術(shù)

無(wú)人機(jī)航空攝影測(cè)量是近年來(lái)產(chǎn)業(yè)升級(jí)、科技創(chuàng)新的產(chǎn)物，具有效率高、數(shù)據(jù)采集便捷等優(yōu)勢(shì)，早期以國(guó)產(chǎn)DPS、JX4 等為代表性技術(shù)，起初只供應(yīng)專用立體測(cè)圖模塊，受平臺(tái)獨(dú)立性制約，其中的很多數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)很難與通用的平臺(tái)相兼容，盡管部分軟件中，也開(kāi)放了格式轉(zhuǎn)換接口，但時(shí)常會(huì)發(fā)生數(shù)據(jù)受損問(wèn)題。后期DPS 不斷革新技術(shù)體系，開(kāi)發(fā)出了與MicroStation 相通的接口，數(shù)據(jù)傳遞效率有所優(yōu)化，但也并不具備無(wú)縫集成的能力?；诖?，數(shù)據(jù)傳遞受損成了航空信息化測(cè)繪的主要障礙，測(cè)繪信息從前端輸送到計(jì)算機(jī)系統(tǒng)后，還必須導(dǎo)出至CAD 平臺(tái)編輯處理，期間需要搭配嚴(yán)謹(jǐn)?shù)暮诵C(jī)制，一旦發(fā)現(xiàn)錯(cuò)漏、重復(fù)等問(wèn)題，則必須附加補(bǔ)測(cè)工作，原始地形圖只能起到背景的作用。

所以航測(cè)采編應(yīng)用環(huán)節(jié)務(wù)必要加大技術(shù)開(kāi)發(fā)與引進(jìn)力度，GEOWAY DPS 就是新型攝影技術(shù)中較為優(yōu)質(zhì)的代表，配套的GEOWAY 軟件平臺(tái)中也新增了攝影測(cè)量板塊，可以直接運(yùn)行處理航測(cè)饋回?cái)?shù)據(jù)，在一定程度上解決了DPS 整體性不足的問(wèn)題，給信息化、自動(dòng)化測(cè)繪的推廣提供了助力。不過(guò)，由于該種軟件是以GIS 為依托開(kāi)發(fā)的，對(duì)大比例尺地形圖的描繪仍顯乏力，二維數(shù)據(jù)處理邏輯與GEOWAY DPS 三維數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)也存在不匹配問(wèn)題，數(shù)據(jù)交換質(zhì)量仍舊難以保障?，F(xiàn)階段EPS2016 等版本逐步更新，其本身采取獨(dú)立化運(yùn)行方式，僅配備數(shù)據(jù)采編功能，并未開(kāi)放立體測(cè)圖板塊，系統(tǒng)內(nèi)部還開(kāi)放了多個(gè)專用接口，可以滿足MapMatrix 等軟件的接入需求，因此也能夠支撐立體環(huán)境運(yùn)算，相當(dāng)于開(kāi)辟了一個(gè)功能更加完善、邏輯更加自由的DPS 立體測(cè)繪系統(tǒng)。在前端設(shè)備選取上，同樣要建立創(chuàng)新開(kāi)發(fā)意識(shí)，引進(jìn)功能更加完善的設(shè)備類型，以中海達(dá)iFly 為例其可以支持傾斜攝影測(cè)量需求，內(nèi)部設(shè)置POS 解算模塊、空三加密模塊等（圖2），能夠?qū)Τ鞘懈聟^(qū)域進(jìn)行動(dòng)態(tài)化測(cè)量，相應(yīng)的地物細(xì)節(jié)收集率、分辨率更有保障，可以為違法用地監(jiān)察、地形圖更新等提供便利[4]。數(shù)據(jù)處理環(huán)節(jié)與EPS 三維測(cè)圖軟件搭配使用，還能夠一次實(shí)現(xiàn)二維、三維成果的生產(chǎn)。

圖2 無(wú)人機(jī)傾斜攝影測(cè)量三維建模流程

3.3 基于信息化的圖庫(kù)一體技術(shù)

城市基礎(chǔ)數(shù)據(jù)更新調(diào)查涉及范圍極廣，測(cè)繪完成后要及時(shí)進(jìn)行存儲(chǔ)、更新工作，基于此，如何實(shí)現(xiàn)圖庫(kù)一體化、輔助數(shù)據(jù)共享流通就成為實(shí)踐中的重點(diǎn)研究問(wèn)題，傳統(tǒng)測(cè)繪模式中技術(shù)手段有限，只能采取相對(duì)折中的方式，即采集環(huán)節(jié)使用常規(guī)軟件，遵循“先成圖、后入庫(kù)”的基本路線，原始數(shù)據(jù)先生成地形圖后，再對(duì)應(yīng)GIS 庫(kù)存項(xiàng)目進(jìn)行歸集、加工，常見(jiàn)步驟有數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換、屬性數(shù)據(jù)處理等，預(yù)處理完成之后打包輸出為中間格式，最終導(dǎo)入數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行整理和接邊。正式轉(zhuǎn)換過(guò)程中，不僅要提煉數(shù)據(jù)中的GIS 特征，還需要對(duì)相關(guān)圖形進(jìn)行拆解，以滿足GIS 平臺(tái)成果完整性需求。這種拆解過(guò)程能夠簡(jiǎn)化數(shù)據(jù)體量，但也會(huì)產(chǎn)生許多冗余的“垃圾”數(shù)據(jù)，且目標(biāo)數(shù)據(jù)編輯完畢后，也無(wú)法與圖像發(fā)生同步映射，很難保證數(shù)據(jù)的時(shí)效性。

新型圖庫(kù)處理技術(shù)對(duì)圖庫(kù)一體化問(wèn)題給予了更多關(guān)注，GEOWAY 等平臺(tái)創(chuàng)新處理模式，推出了“先入庫(kù)、再出圖”，所有采集、編撰工序被整合至集成化平臺(tái)，數(shù)據(jù)饋回后先按照GIS 標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行預(yù)處理，完成后入庫(kù)并生成地形圖，如此一來(lái)有效解決了數(shù)據(jù)冗余問(wèn)題。近年來(lái)科技持續(xù)進(jìn)步，以EPS 為代表的新圖庫(kù)系統(tǒng)得到普及推廣，其采用信息映射機(jī)制，全站儀、航攝無(wú)人機(jī)等前端設(shè)備傳回的數(shù)據(jù)以骨架線+屬性描述模式呈現(xiàn)，一套數(shù)據(jù)覆蓋建庫(kù)、出圖雙重需求，系統(tǒng)內(nèi)部無(wú)須保存制圖要素，僅需依托動(dòng)態(tài)符號(hào)化機(jī)制進(jìn)行可視化轉(zhuǎn)換即可，解決了同步性不佳的問(wèn)題，實(shí)踐環(huán)節(jié)還可以結(jié)合需求安裝GIS 插件，提升平臺(tái)的圖形表達(dá)能力。

3.4 基于信息化的集群分布式并行計(jì)算

在數(shù)據(jù)更新采編的基礎(chǔ)上，還需要對(duì)數(shù)據(jù)調(diào)取和更新給予更多關(guān)注，系統(tǒng)早期DOM 技術(shù)較為滯后，基于立體場(chǎng)景的DOM 滯后性較為明顯，整體的刷新處理效率不高，后期出現(xiàn)了單片微分糾正軟件，可以面向單張相片生成DOM，在局域網(wǎng)概念誕生以后，網(wǎng)絡(luò)版糾正軟件也相繼出現(xiàn)。較為常見(jiàn)的有GeowayDOM 等，整體建構(gòu)在C/S 模式上，可以對(duì)采集圖像執(zhí)行分布式存儲(chǔ)，糾正過(guò)程主要依賴網(wǎng)絡(luò)，調(diào)度自動(dòng)化水平較高，網(wǎng)絡(luò)的開(kāi)放性也賦予了數(shù)據(jù)處理更多自由，可以支持多客戶端同時(shí)作業(yè)。局限在于其對(duì)網(wǎng)絡(luò)占用較大，圖像頻繁刷新很容易加劇資源沖突風(fēng)險(xiǎn)。后期逐漸出現(xiàn)了集群分布式并行計(jì)算方式，徹底改變了網(wǎng)絡(luò)調(diào)度、串行計(jì)算模式，可以在多模型的支撐下，實(shí)現(xiàn)任務(wù)自動(dòng)調(diào)度，進(jìn)而為城市規(guī)劃、公共應(yīng)急系統(tǒng)建設(shè)等提供助力，生產(chǎn)環(huán)節(jié)要適當(dāng)加強(qiáng)該技術(shù)的研發(fā)運(yùn)用。

4 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，城市基礎(chǔ)數(shù)據(jù)更新調(diào)查涉及內(nèi)容十分廣泛，單純依靠人力或功能單一的測(cè)繪設(shè)備很難滿足時(shí)效性、全面性需求，實(shí)踐環(huán)節(jié)要積極樹(shù)立創(chuàng)新思維，以信息化測(cè)繪技術(shù)為依托加強(qiáng)頂層設(shè)計(jì)，逐步構(gòu)建起“1+X”的數(shù)據(jù)測(cè)繪格局，引進(jìn)高科技航空攝影、無(wú)人機(jī)攝影技術(shù)，同時(shí)著力完善一體化圖庫(kù)存儲(chǔ)性能、核校性能，優(yōu)化集群分布式并行計(jì)算邏輯，為圖像生成、處理提供便利。