基礎測繪在數字城市建設中的應用研究

田瑞芳

（山西省測繪地理信息院，山西 太原 030001）

0.引言

基礎測繪在數字城市建設中的應用是一個詳細而繁瑣的過程，需要描述城市中的每一條街道，標記每一個公共場所，測量的內容有建筑物和城市地形等。基礎測繪得到的數字成果對城市建設和規(guī)劃具有極其重要的意義。當前中國處于經濟發(fā)展的關鍵時期，切實需要基礎測繪加入國民經濟建設與社會發(fā)展的進程中。政府要大力推進數字城市發(fā)展進程，加大對基礎測繪的開發(fā)力度，并將當前的信息化資源與成果共享，明確數字城市發(fā)展方向，實時更新地理信息，推進“3S”技術及其一體化運用力度，強化基礎測繪部門建設。只有采取這樣的措施，才能打破當前數字城市建設發(fā)展的困境，更好為城市規(guī)劃與城市發(fā)展作出貢獻。近年來，我國的科學技術得到了蓬勃發(fā)展、高新技術日新月異。特別是“3S”技術的問世和應用，促使城市基礎測繪技術快速發(fā)展、數字化技術體系初步形成、傳統(tǒng)測繪逐步向著地理信息產業(yè)化方向發(fā)展。基礎測繪工作成為城市信息化、數字建設化中非常關鍵的工作?，F如今，較為先進的GPS系統(tǒng)可以比較精準地對數字城市進行定位，但其分辨率不能滿足數字城市的要求，許多空間基礎設施也不能包含在GPS中，所以我國與數字城市之間還存在著一定的差距，需要基礎測繪工作者長期不懈地努力以及與時俱進的技術?；A測繪工作者既要采集城市的地理信息、更新維護地理信息，還要為數字化城市的實現進行較為細致的標注以及繪制工作。

1.基礎測繪在數字城市建設中存在的問題

1.1 缺乏數字城市基礎測繪數據的共享機制

我國人口眾多，地域遼闊，全國不同地區(qū)發(fā)展水平、發(fā)展速度差異較大，因此，不同城市對數字技術的理解和掌握有一定的差別，這使得與數字系統(tǒng)的建設目標不一致，在信息交換時會產生冗余和差異。不同的數據結構和系統(tǒng)影響了城市之間的數據交換，這種重疊無疑是對財政和人力資源的巨大浪費，而且，對陌生城市的測繪會有更大的疏漏。將來源不同、測量標準不同的基礎地理信息數據集中在統(tǒng)一平臺，搭建數據共享以及互動的處理體系，這是促進建設測繪數據共享機制的重要環(huán)節(jié)。

長期以來，我國自然資源資產分屬政府不同部門，各部門按照自身需求來采集地理信息，這就造成信息的標準不一、分類不一、采集方式各異，各部門掌握的地理國情信息數據存在差異。自2013年起，國家展開地理國情普查工作，采用航空航天遙感和外業(yè)核查的方法來獲取統(tǒng)一的地理國情信息數據。但是，在長期標準不一的情況下，制定統(tǒng)一標準、協(xié)調各部門工作仍然需要長期地努力。

1.2 管理部門對基礎測繪的重要性認識有待提高

經濟迅速發(fā)展的同時，基礎測繪遠遠滯后，為滿足經濟發(fā)展需求，我們必須加速測繪發(fā)展。我們絕大多數城市的管理者偏愛經濟和基礎設施建設，對于表面上與經濟關系不大的基礎測繪并沒有高度重視，更有甚者完全忽略了數字城市的建設，沒有給予基礎測繪部門有力支持。匱乏的人力和財政支持使得基礎測繪工作難以進行，數字化城市建設更是難上加難。

事實上，基礎測繪在經濟社會發(fā)展中具有很重要的意義：（1）我國經濟快速發(fā)展的同時，環(huán)境惡化、土地資源短缺等問題隨之而來，現代測繪技術作為一種基礎性工具，能夠初步解決資源、環(huán)境、人口方面的問題；（2）現代測繪技術是國家科技水平的重要體現?，F代測繪技術包含信息技術和空間技術，核心技術是遙感技術、衛(wèi)星導航定位技術和地理信息系統(tǒng)技術[1]，這是我們國家科技水平提高的重要標志，同時也是國家實力的重要體現；（3）測繪可以提高管理決策水平。經過基礎測繪所得到的數據成果信息量大、信息種類多、應用領域廣，對于民生以及經濟發(fā)展有著基礎性和戰(zhàn)略性的作用，已成為準確掌握國情國力、提高管理決策水平的重要手段。

1.3 測繪人才素質水平有待提高

在沒有計算機輔助的年代，完成傳統(tǒng)的基礎測繪工作任務需要很多人工，而這種情況在國內許多經濟欠發(fā)達地區(qū)仍很普遍，顯然，在不發(fā)達區(qū)域，這種參與性強、資金支持度高的測繪活動將得不到支持，這就是為什么這些地區(qū)的地形工作仍然是一個空白[2]。城市化進程的加快和高素質測繪人才涌入大城市，導致我國不同地區(qū)的地形測繪員的素質差別很大，測繪專業(yè)人員的素質也不盡相同，這對整個國家的基礎設施均衡發(fā)展產生了非常不利的影響，也限制了數字城市的發(fā)展速度和發(fā)展水平，因此，迫切需要提高測繪專業(yè)人才的技能。測繪地理信息領域要創(chuàng)新發(fā)展，實現關鍵突破，必須在地理信息軟件裝備等方面實現自主可控，為此需要對大地測量、衛(wèi)星遙感、衛(wèi)星定位、地理信息系統(tǒng)基礎平臺、航空攝影設備、衛(wèi)星傳感器和衛(wèi)星導航芯片、激光雷達設備、多光譜儀高精度測繪設備以及國產自主測繪地理信息平臺軟件進行研發(fā)，加強地理信息系統(tǒng)、衛(wèi)星導航、遙感等測繪儀器裝備方面的人才培養(yǎng)。

1.4 測繪技術創(chuàng)新能力不足

目前，我國的基礎測繪仍然是對某些簡單軟件的表面應用，在國家基礎測繪行業(yè)中，創(chuàng)新測繪技術和開發(fā)軟件的能力與其他發(fā)達國家之間存在著相當大的差距，這種現象不僅給基礎測繪數據的處理帶來困難，也限制了它們在數字城市建設中的應用?，F代測繪技術的創(chuàng)新不足主要體現在三個方面：首先，將測繪數據由靜態(tài)轉為動態(tài)，不同時間的測繪數據通過有效比對可以做出規(guī)律總結；其次，我國的測繪技術精度還遠遠不夠，只有更加縝密的測繪數據才能確保數據更有效地利用；最后，測繪的簡便性也是技術創(chuàng)新的重要內容，在目前測繪工作仍然只能由專業(yè)的測繪技術人員來完成，當技術代替人力時，這才是最終的測繪新技術。

政府要鼓勵測繪人才隊伍自主創(chuàng)新，不拘一格選拔技術人才，培養(yǎng)熱愛測繪事業(yè)、有發(fā)展?jié)撡|的年輕人，充分發(fā)揮聰明才智并且落實到崗位中。這樣既優(yōu)化了人才隊伍，又提高了測繪隊伍的科技水平。

2.切實加強基礎測繪工作，推進數字城市建設

數字城市的建立，推動了城市信息化進程，提升了測繪技術創(chuàng)新水平，打破思維定勢，增加城市測繪技術的應用領域，將傳統(tǒng)城市的測繪機制轉變?yōu)橹腔鄣乩硇畔?，打造智慧城市。考慮新時代新機遇，城市測繪部門必須堅定地致力于創(chuàng)新現代測繪，完善城市空間信息基礎設施，最大效率完成測繪數據的應用與共享，從而推進新區(qū)城市測繪的發(fā)展[3]。

2.1 健全城市基礎地理信息的更新機制

基礎地理數據更新主要有以下5個步驟：確定更新策略、獲取變化信息、采集變化信息、數據庫更新以及提供現勢數據。通常采用兩種更新的方法，（1）創(chuàng)建新的數據庫來取代舊數據庫，容易造成數據冗余；（2）基于基態(tài)修正的數據更新，全局變化較少。

城市地理信息應采用市政測量、竣工測量等多種測量方法不斷收集空間測量信息和遙感信息，為確保收集到最新和最有效的城市測量數據，要進一步改善測量標志和有償使用制度?；A地理信息數據更新不僅僅是對圖形數據的更新，還要同步更新屬性數據。進行更新時還要注意更新部分的精度匹配問題如圖1所示。

圖1數據更新流程

2.2 規(guī)范管理制度

基礎測繪部門經過精密的測繪流程得到城市基礎地理信息，這些信息部分是我國機密，必須建立完整的管理機制和有效的信息保護條例才能確保信息安全，因此規(guī)范管理制度勢在必行。完善數字產品質量管理體系，有效實施及時采集和處理城市空間數據的任務。測繪成果的安全問題是國家地理信息安全的基礎性問題，根據《中華人民共和國檔案法》和《中華人民共和國測繪成果管理條例》，匯交、保管、公布、應用、銷毀測繪成果都要謹遵信息安全制度，確保每個環(huán)節(jié)都做到一絲不茍。

2.3 加強基礎測繪部門的自身建設

組織有效的基礎設施測繪工作、保證測繪成果質量以及監(jiān)督任務執(zhí)行的整個流程，掌握基礎測繪的新應用領域和服務，加強對基礎測繪結果的深入處理，提高基礎測繪的信息安全性，深化基礎測繪改革，進一步完善基礎測繪保障管理制度，進一步加大這類領域工作力度，如，技術標準、人員素質、高科技設備引進等[4]。

信息安全體系是信息化建設的一項重要工作，為保證信息安全，要因地制宜，采用不同等級信息的不同等級安全措施。推進安全信息建設，不僅在于信息安全的保護能力，更在于未雨綢繆。

2.4 推進“3S”及其一體化技術

“3S”的內涵是RS、GIS和GPS。GPS是全球定位系統(tǒng)，如圖2所示。通過該系統(tǒng)得到我們要采集區(qū)域的實時地理信息，RS是指遙感技術，它的工作基礎是各類傳感器，經過傳感器工作得到圖像，傳遞給GIS。GIS是地理信息系統(tǒng)，它可以將前者收集好的圖像信息，加以分析，投入使用。

圖2“3S”技術

數字地圖的出現和GIS的發(fā)展促進了經濟和社會的快速發(fā)展。由于GIS主要是以數字地圖的形式輸入和輸出，因此軟件開發(fā)人員可以方便快捷地訪問和分析數據。在地理信息系統(tǒng)的框架內，地理的實際信息大大增強了城市規(guī)劃的本質，計算機的高速運行及其非常強大的管理架構可以在短時間內得到更多的維護，這樣，就實現了規(guī)劃和設計的隨機性。

此外，計算機可以自動生成圖形，易于填寫和更新數據庫，也更加方便撰寫規(guī)劃報告，這使得城市規(guī)劃的動態(tài)監(jiān)測成為可能[5]。近年來，高分辨率遙感數字圖像的獲取和處理取得了重大進展，可以為更多潛在的用戶在建設和規(guī)劃中提供技術支持和服務。

3.結束語

數字城市是數字世界的重中之重，是傳統(tǒng)城市的先進形式，是計算機、互聯(lián)網、“3S”、多媒體等技術統(tǒng)一、整合和維護城市地理信息和其他城市信息的主體。數字城市的建設需要多步驟、寬領域、分層次進行，更存在整合性人才的需求。

數字城市是大型系統(tǒng)工程、城市空間信息基礎設施、城市測繪等部門的主要高效載體。我國主要城市已經開展了數字城市的建設工程，隨著經濟和科技的快速發(fā)展，城市信息化的腳步已經無法阻擋。建設城市數字化要抓住歷史機遇，努力實現新的變革，充分利用先進科技成果，積極發(fā)展新型基礎測繪技術。