城市規(guī)劃測繪在數字化城市建設中的應用

文／李祥昌 江蘇方洋水務有限公司 江蘇連云港 222000

引言：

在現代都市的發(fā)展過程中，建立一個立體的城市模式（3 DCM）能夠全面、準確地反映出一個城市的總體情況，從而為我國的智能、信息化的城市發(fā)展和發(fā)展起到一定的促進作用。三維城市建模技術具有真實的實時性、管理城市空間數據庫、人工智能分析等多種能力，使城市各個方面的數據相互連接。同時，利用3D GIS 進行交互，為使用者提供一個直觀、生動的城市環(huán)境，便于有關單位對其進行規(guī)劃和施工。在城鎮(zhèn)化、工業(yè)化、信息化的時代大背景下，三維數字城市技術具有良好的發(fā)展前景，建設三維數字城市以及智慧城市也是未來我國城市化發(fā)展的主要方向。在城市規(guī)劃建設中應用三維數字技術，可以為城市規(guī)劃管理提供可靠的技術支持，給現代化城市建設帶來數字化的思維方式和信息化共享平臺，從而提升我國的城市化建設水平。

1、基本概念闡述

1.1 城市規(guī)劃建設的基本內涵

城市規(guī)劃是在建設前對設計方法、施工進度、預留空間等作好充分的規(guī)劃，具體表現在道路、交通、公共建筑物、村鎮(zhèn)規(guī)劃等方面。從內容上講，城市規(guī)劃分為兩個部分：一是規(guī)劃與設計，二是建筑和經營。規(guī)劃與設計比較簡單，它是根據氣候、水源、風向等因素，利用影像來進行城市的空間布局；根據資源、人口的流動和人口的密集程度，在科學的發(fā)展理念的指引下，實現資源與資源的綜合利用；人類與自然環(huán)境的結合。而在經營和施工上，則更加的繁雜，基于未來的發(fā)展規(guī)劃，并與其自身的經濟狀況相聯系；歷史發(fā)展過程，前瞻性地考慮未來發(fā)展趨勢，反映了發(fā)展的科學性和戰(zhàn)略性思維，以“新”和“舊”相結合實現空間性和區(qū)域性均衡發(fā)展。

1.2 城市工程測繪的基本內涵

城市工程測量是將工程技術與城市規(guī)劃結合起來，對地面特征、地形、起伏情況進行測量，采用某種測量手段進行放大或縮放，并運用多種圖形和圖形。完成野外施工的記錄，并將其制作為地質圖，為施工、規(guī)劃設計、建筑物設計提供精確的設計圖，充實了項目的全部數據。目前，測繪工作已成為國家和國家發(fā)展的重要基礎工作，特別是在大型項目中，測量工作是最重要的，它直接關系到以后的項目建設和項目的實施；而且，伴隨著社會和經濟的穩(wěn)定發(fā)展，測繪工作的范圍也日益擴大。例如，利用這種技術，可以制作技術資料報告書，測定空間點的位置，繪制陸地和水域的自然形狀；利用相關軟件和測量儀器進行數據采集和繪制；通過對數據進行精確的分析和繪制，突破了以往仿真的局限性，使3D 可視化可視化，使人們了解自然，利用自然，為城市項目提供更多的信息。

1.3 數字化城市的基本內涵

數字化的城市，是通過互聯網、計算機、云計算等技術來實現信息技術的應用和應用，從而使其在城市的發(fā)展和發(fā)展過程中得到更好的應用。在城市發(fā)展和發(fā)展的同時，必須確保各項功能的科學化、信息化、合理化、智能化。加強與云計算等技術的融合，促進城鎮(zhèn)的發(fā)展。

2、城市規(guī)劃測繪技術在數字化城市建設中應用的價值

2.1 測繪技術是城市建設的基礎

城市的規(guī)模是很大的，光憑目力是無法將城市的總體規(guī)劃和規(guī)劃的，而網絡時代的來臨和城市化的加速，城市的信息化建設離不開對區(qū)域數據的采集、分析、測試和管理，而城市規(guī)劃測繪技術則是城市規(guī)劃測繪技術，利用測繪技術可以很好地獲取到城市地理自然環(huán)境、區(qū)域規(guī)劃、道路交通；水域分布，居住區(qū)域，植物分布等。利用基礎資料，繪制出規(guī)模地圖，便于有關部門對該地區(qū)的基本狀況有一個較為直觀、完整的了解，并據此制訂相應的施工計劃。

2.2 測繪技術是城市建設的前提

我國各大城市都有自己的特點，在城市化進程中要保持其原有特征，此時就必須借助地圖技術，利用衛(wèi)星、遙感、GIS 等技術手段，使有關技術人員充分認識城市的自然地理環(huán)境和人文經濟，幫助相關工作人員在城市建設過程中全面獲取城市基本信息，以此為基礎更加合理的進行城市建設，滿足人們對城市基本設施和功能需求；使城鎮(zhèn)化建設更加合理和智能。

2.3 測繪技術是城市建設的依據

城市的發(fā)展離不開對自然資源的利用和對土地的開發(fā)，這就要求從城市的資料中獲取地形、地貌、地質資料；地形，以及其他方面的資料，都有詳細的介紹。與此同時，技術人才要充分利用城市的資源和能量，開發(fā)和開發(fā)土地。確保城市的綠色和可持續(xù)發(fā)展，這些資料都是依靠測量技術提供的。

3、城市規(guī)劃測繪技術在數字化城市建設中的應用

3.1 衛(wèi)星測繪技術的應用

在國內，人造衛(wèi)星的使用已十分普遍。目前，我國的衛(wèi)星圖像技術已經具備了很好的應用前景，它具備了測繪、資源采集等多種能力，能夠對地表資源進行全方位采集，并對其進行加工，形成1:50000 基礎地理信息產品，此外，還可以對1:25000等規(guī)模較大的地形圖進行維修和升級，為生態(tài)環(huán)境保護、城市建設與規(guī)劃、水利、森林資源建設等工作，是建設數字化城市的一個關鍵參考資料。

3.2 無人機測繪技術的應用

無人機的出現，大大方便了測繪技術的發(fā)展，人類可以在地表布置航向，再將飛行器送入低處進行40-60 度的空中拍攝，從多個角度拍攝各種建筑，其成像的核心面積可以達到0.1m，利用高清晰度的低緯度圖像拍攝，形成一個完整的三維立體圖像，從而使圖像得到全面的顯示。三維可視化技術在古代建筑物的保護中起到了關鍵的作用，許多平面在二維影像中不可見，而在3D 建模中，可以將古代建筑物的墻壁、房頂分成兩部分，既看不見，又看不見。在拍照時，可以先對大樓進行拍照，然后按照相應的線路布置，構成貼圖；獲得了與實際建筑一樣的立體造型，保證了其真實性。

3.3 遙感測繪技術的應用

當前，衛(wèi)星遙感技術的發(fā)展十分迅速，特別是在技術上有很大的突破。遙感技術是指通過對環(huán)境、自然、物體進行測量的一種方法，通過使用光學纖維技術把被測物體發(fā)出的射線以一種頻譜形式重現物體的形狀和形狀。目前，遙感技術已廣泛用于航空、航天、陸地地貌測量等領域，通過將遙感資料與空間人造板組成一個完整的試驗網，可以獲得更為全面、廣泛的數據和觀察區(qū)域。由于其使用方便、應用廣泛、技術成熟等優(yōu)點，在中、小比例的地形圖和工程繪圖中得到了廣泛的應用。

3.4 地理信息系統(tǒng)的應用

GIS 技術為國土資源的儲存提供了重要的資料，使國土管理計劃更加具有技術性和持續(xù)性。利用數值方法對地質資料進行仿真，避免了其它特定條件下計算、設計、規(guī)劃等繁瑣的工作。其最大的特色就是可以在真實的情況下，對數據進行實時的實時處理，確保其真實性。它是一個包含氣候、地質和水文的多層信息庫；有關的資料，如：自然災害，經濟狀況，社會狀況等。當前，全球環(huán)境資訊體系已經被普遍用于編制國土空間計劃，尤其是技術計劃的指數評估。在土地綜合評價、土地規(guī)劃平衡等方面，對土地資源的開發(fā)與開發(fā)具有重要意義。虛擬地理信息系統(tǒng)是一種能夠直接觀測農田、房屋、道路等虛擬場景的虛擬地理信息系統(tǒng)。設計人員能夠更好的了解整個用地使用計劃，從而為思考和空間仿真提供依據。

GIS 是以電腦的硬件為依托，加上一定的軟體，以特定的形式輸入、顯示、儲存、輸出等數據。GIS 具有信息存儲、數據編輯、系統(tǒng)更新等功能；信息檢索，軟件應用等。在進行城市開發(fā)時，首先要對海量的原始資料進行分類和采集，而原始資料的數量十分巨大，而GIS 能夠很好的解決這類問題；GIS 可以把目標物分為房屋、樹木和道路兩大類型；如橋等不連續(xù)的單一對象，如海拔、山脈、高度等，在存貯的時候，一方面是向幾何中的點、線、面進行矢量的存貯，另一方面是像柵格這樣的列式存貯。GIS是一項很好的空間解析技術，它在城市的開發(fā)中，要綜合各種不同的資料，而且要與現實相比較；確保最終的數據是正確和正確的。

三維數字化技術能夠為城市的規(guī)劃與建設提供跨平臺、跨部門的 GIS 平臺，實現城市的地理空間信息的共享。建立綜合 GIS 信息平臺，實現了對城市基礎地理信息的整合管理和共享，有效解決了目前我國城市規(guī)劃和管理中存在的信息類型復雜、管理分散、信息平臺不整合等問題；在此基礎上，對數字化城市的立體空間進行全面的管理，提高了城市規(guī)劃的專業(yè)水準。

3.5 RTK 技術在城市測繪中的應用

RTK 技術，也就是所謂的即時位置技術，它主要是利用地面上的基準點進行衛(wèi)星的發(fā)送，然后對數據進行實時的分析，從而為以后的城市規(guī)劃和施工工作打下基礎。與之比較，RTK 工作體系中參考與流動站點的協同工作將會使其得到更為精確的資料。特別是在現代化的大城市中，隨著交通流量的增加和道路的增加，這種測量技術將更加有效。

RTK 工作在城市地圖項目中的具體運用過程是：

首先，在正式實施測繪工程前，要根據該地區(qū)的具體特征，進行相應的前期工作，如確定具體的名稱、設定主機參數、坐標轉換等；設定 GPS 工作中的各控制點，進行項目放樣。

其次，RTK 作業(yè)系統(tǒng)在特定的應用中，為了高效的進行后續(xù)的坐標變換，必須事先獲得被測量對象的真實坐標量?，F在的大部分城市，都是通過獲得當地的獨立坐標來進行測量，這就要求他們在WGS 和當地的獨立坐標進行精確的轉換。RTK 作業(yè)體系的實施，可以依據實際條件，結合測繪項目施工需要，進行相應的設計。第一，在被測地區(qū)平均分配了高級別的GPS 控制點，從而保證了在下一步的測量過程中，能夠及時地獲得被測量對象的位置，并準確地轉換成相應的坐標；第二，要在一個開放的地方建立一個參考點，這樣可以讓系統(tǒng)在一定范圍之內，獲得WGS 的位置，然后通過三個坐標進行轉換。

第三，要有效地進行城市地圖繪制，使RTK 作業(yè)體系真正的作用得以充分利用，就必須要有流動站的接收器和參考站點的有關儀器。準確、全面、可靠的數據資料能夠使模糊問題的求解過程得到合理的精簡，從而確保了工作的高效。在此階段，測量員可以任意選取參考點，并能按地形條件，選取地勢較高、電臺覆蓋面積較大的地點。在前期的前期工作中，要對周圍的地貌進行全方位的勘察，保證在靶區(qū)不會有GPS 的反光和其它的無線電干擾裝置，并且要把接收器的方位布置成南北方。技術工作者應在控制區(qū)設置參考臺，開啟接收器，保證其工作正常。然后，技術人員將控制點數和天線的特定高度都寫進接收端。這里要特別注意的是，一定要確保地面的坐標和高度精度，這樣才能讓一個基地同時接受五個以上的衛(wèi)星。在完成以上安裝工作后，技術人員則需要對流動站進行進一步設置，使其接收頻率可以完全達到測繪工程的實際要求，并對設備的指示燈進行檢驗，一旦發(fā)現有指示燈不亮或異常閃爍的情況，則需要進行故障排查。在確保RTK 精度符合相關要求標準后，則可以開始后續(xù)的測量工作，將獲取的野外測量數據傳入到計算機系統(tǒng)中，通過進一步整理和計算來形成測繪文件，見表1。

表1 GPS 測量控制網精度分級

RTK 運行的各種因素都會對其產生一定的干擾，只有對其進行適當的回避，才能保證其工作的穩(wěn)定性；這也是最基礎的功能和體現。造成上述種種的原因，很大程度上是因為GPS 整體還有一些限制。GPS 確實可以從空間中獲取高頻率低功率的衛(wèi)星訊號，并不能很好地穿過某些障礙。事實上，如果一個目標位于一個接收器和一個人造衛(wèi)星之間，那么它就會對有效地接收到一個信號造成不良的后果。有些房子還會自動關閉。所以GPS 無法在房間里工作。同理，如果是在有障礙的情況下，比如在地下通道或者是在海底，都會引起信號的折射和反射。

而且在森林中，因為樹木的原因，很難得到有效的信息。但是，這種方法并不一定要在空曠的地方才能應用，事實上，當遇到障礙時，也可以采用相應的方法來提高測量的準確率。這就是利用了合適的衛(wèi)星，利用多顆衛(wèi)星，提高了系統(tǒng)的定位準確率。而在通常的條件下，每個區(qū)域都會有7 到10 個以上的衛(wèi)星。有障礙的地方，如果有五個衛(wèi)星的協助，那么就可以提高探測的準確率。因此，如果是在森林、建筑等地方進行測繪，GPS 就可以在指定的位置上，同時也可以同時接受五顆衛(wèi)星，從而實現預定的測量目的和結果，見表2。

表2 RTK 作用距離與基準站架設高度關系表

3.6 GPS 測繪技術的應用

GPS 技術用于城鎮(zhèn)的地圖繪制，能夠采集、分析、歸納和整合數據，為人們的生產和生活提供極大的便利。GPS 技術應用于GPS 時，需要對采集到的資料進行預處理，并經過適當的運算，以判定其正確性；然后利用校正算法進行數據的同步校正。比如GPS-RTK 技術，就是建立在GPS 的基礎上，對特定的位置進行定點檢測，并最終得到一個準確的位置。以此為依據，對資料做出迅速的響應，顯示出較高的準確率。此項技術與測定手段在農村、郊區(qū)、野外得到了廣泛的運用；城市和公路沿線的地形區(qū)域都可以應用。從另一個角度看，在地籍詳細測量中，要根據有關的調查規(guī)范，進行科學的數據測定；例如具體的土地位置，權屬點，形狀等；地線等，并且需要非常苛刻的偏差，一定要在10cm 以內，在難以進行的區(qū)域；可以將這個偏差增大到15 cm 以內。

3.7 虛擬現實技術與多媒體技術

虛擬現實技術（VR）在我國得到了很大的發(fā)展，它是一種能夠模仿真實世界的計算機模擬技術，它具備了與人一樣的感官能力，能夠進行交互的交互；通過對實際情況的深入研究，使城市規(guī)劃者能夠獲得最真實的信息，使其能夠更好地進行立體的數字化城市規(guī)劃與建設，并對其進行多個方案的對比、實時的空間解析，以達到更好地提升數字化城市的整體品質。目前，多媒體技術在我國城市發(fā)展的整體發(fā)展中已經得到了廣泛的運用，它可以直觀地展示出城市的發(fā)展效果。

結語：

綜上所述，近幾年，伴隨著數字技術的飛速發(fā)展，我國的數字立體都市已經初見端倪；并顯示出強勁的發(fā)展動力。根據相關資料，目前我國已建成近700 個大中城市和3 萬個小型城市，并將其列為現代化城市發(fā)展的首要任務。數字城市的建立能夠推動文化、政治、經濟等各個方面的公共信息，從而為人民群眾提供更好的服務，便于人民群眾進行有效的監(jiān)管，從而推動社會的正常發(fā)展；城市規(guī)劃與地圖技術的發(fā)展為城市的數字化建設提供了巨大的方便，必須把二者有機地融合在一起，使城市的信息化建設更加合理和智能。在今后的發(fā)展過程中，還要保證城市的規(guī)劃測量技術能夠跟上時代步伐，更好地為數字都市的發(fā)展提供有效的支持。