城市部件調(diào)查及數(shù)據(jù)采集方法探討

趙國波

（武漢科島地理信息工程有限公司）

1 引言

隨著空間技術(shù)、信息技術(shù)的快速發(fā)展，城市建設(shè)趨于數(shù)字化；運用GPS、網(wǎng)絡(luò)、無線通信等技術(shù)，建立全時段、全方位和高效的管理系統(tǒng)，對城市進行分層、分級的無縫管理，可使城市發(fā)展過程中人與自然和諧共處。數(shù)字化管理能夠解決傳統(tǒng)部件管理中信息不暢的問題，規(guī)避傳統(tǒng)工作中的資源浪費問題。

2 城市部件屬性結(jié)構(gòu)

部件編碼規(guī)涉及到部件類別碼和部件標(biāo)識碼兩類，部件標(biāo)識碼也是唯一標(biāo)識部件的代號。部件類別碼表示部件類別信息和部件的歸屬信息。部件分類代碼由3 個碼段共10 位數(shù)字組成，依次為6 位縣級及縣級以上行政區(qū)劃代碼、2 位大類代碼、2 位小類代碼。行政區(qū)劃代碼是指城市部件所在區(qū)的代碼，按照規(guī)定執(zhí)行[1]。大類代碼為2 位，表示部件大類，具體劃分：01～06 分別為市政公用設(shè)施、道路交通設(shè)施、市容環(huán)境、園林綠化、房屋建筑和其他設(shè)施類。每個部件均應(yīng)賦標(biāo)識碼，并在數(shù)據(jù)集中保持唯一性，標(biāo)識碼的結(jié)構(gòu)應(yīng)為部件代碼+流水號。流水號為6位，表示部件定位標(biāo)圖順序號，依照部件定位圖標(biāo)從000001 開始由小到大編寫。城市部件屬性由獨立屬性和公共屬性構(gòu)成。公共屬性是所有城市部件都必須具有的屬性，反映了城市部件的基本信息；獨立屬性是各類城市部件特有的屬性。公共屬性參照國標(biāo)規(guī)定執(zhí)行，獨立屬性結(jié)合實際情況確定。

3 城市部件調(diào)查方式

3.1 城市部件坐標(biāo)采集

兼顧部件采集的效率及精度，對城市部件分布較密的區(qū)域，采用具有大容量內(nèi)存的全站儀在市區(qū)道路上已有的控制點或圖根點設(shè)站，所測數(shù)據(jù)用軟件下載到電腦上，并轉(zhuǎn)換為城管移動平臺軟件所需的格式。對城市部件未分布在控制點周邊但成片分布的區(qū)域，應(yīng)首先使用NBCORS網(wǎng)絡(luò)RTK技術(shù)布設(shè)圖根控制點，利用全站儀采集法直接測繪城市部件。在城市部件分布稀疏或控制點稀少的區(qū)域內(nèi)，以區(qū)域內(nèi)大比例尺基礎(chǔ)地形圖為依據(jù)，使用鋼卷尺、輔助工具采用距離交會法，根據(jù)已知條件推算城市部件的平面位置，再用計算機確定城市部件平面坐標(biāo)。

3.2 城市部件屬性采集

為提高數(shù)據(jù)采集工作效率，在調(diào)整坐標(biāo)測量方式方法的基礎(chǔ)上，為外業(yè)屬性調(diào)查和照片采集特別研發(fā)了基于IOS 系統(tǒng)的城市部件普查軟件，該軟件裝載與移動設(shè)備，共同構(gòu)成城管部件采集移動平臺，用于城市部件屬性普查。軟件較好地適應(yīng)了現(xiàn)有城管標(biāo)準(zhǔn)和測繪條件下外業(yè)屬性調(diào)查工作。外業(yè)直接屬性采集指外業(yè)能直接觀察到或通過簡單分析能確定部件屬性。利用車載激光雷達采集系統(tǒng)獲取道路周邊區(qū)域的城市部件點云和全景影像數(shù)據(jù)。利用激光點云處理平臺進行數(shù)據(jù)的預(yù)處理，對點云和全景影像進行定位，確定兩者之間的映射關(guān)系。將數(shù)據(jù)進行分割，并分配到作業(yè)員，作業(yè)員利用全景影像進行部件判別并獲取部件三維坐標(biāo)。將點云中獲得的城市部件三維坐標(biāo)和編碼等數(shù)據(jù)，導(dǎo)入城管部件采集移動平臺，保證與地形圖是在同一坐標(biāo)系下。內(nèi)業(yè)利用現(xiàn)有全景影像和激光點云數(shù)據(jù)輸入一部分屬性信息，外業(yè)補充獲取難以判斷的直接屬性信息[1]。

3.3 無人機傾斜攝影測量技術(shù)

無人機傾斜攝影用于城市調(diào)查時，模型可以看到大部分區(qū)域。創(chuàng)建3D模型，導(dǎo)入圖像并設(shè)置合適的參數(shù)，創(chuàng)建空三測量任務(wù)。在EPS軟件中，根據(jù)城市管理部件的分類要求，在創(chuàng)建的三維模型上進行部件采集。如井蓋和綠地等，可以在正射影像地圖上組合。立體的部件如路燈、電線桿和垃圾桶等。通過組合三維模型收集影像的位置和屬性，并確定其特性。城市構(gòu)件的實地調(diào)查在1:500 比例尺的地形圖上疊加，基于由3D 模型和正射影像組成構(gòu)件。通過完成現(xiàn)場調(diào)查，尋找缺失的部件，收集室內(nèi)作業(yè)無法提取的部件。將這些部件轉(zhuǎn)移到圖上。調(diào)查完成后，將結(jié)果數(shù)字化保存[2]。

4 城市部件數(shù)據(jù)采集方式

4.1 單元網(wǎng)格劃分

網(wǎng)格管理是基于空間多級網(wǎng)格，將區(qū)域按照規(guī)則劃分成一定的網(wǎng)格單元，創(chuàng)建多級網(wǎng)格。市政基礎(chǔ)設(shè)施稱為組件，與城市管理有關(guān)的問題稱為網(wǎng)格事件，向市民提供的服務(wù)定位為網(wǎng)格服務(wù)。監(jiān)控責(zé)任網(wǎng)絡(luò)單位，派駐其他機構(gòu)，完成網(wǎng)格組件、事件和服務(wù)的處理，對區(qū)域?qū)嵤┓謱臃旨壍木?xì)化管理，為群眾提供人性化服務(wù)。目前，大部分地區(qū)的部件調(diào)查先在市區(qū)，然后再發(fā)到周邊，對數(shù)據(jù)編碼提出要求，根據(jù)實際情況向其中添加長度，以滿足需要。

4.2 數(shù)字化測量法

部件調(diào)查測量是通過地理編碼和屬性，存入全站儀組件的位置和屬性，無需現(xiàn)場繪圖，提高了部件調(diào)查測量的準(zhǔn)確性。數(shù)字測量有先檢查細(xì)節(jié)的測量和直接測量，確定部件在地圖位置，以地圖上對象作為檢查點。使用地物進行控制，對于控制點的選擇是為后段創(chuàng)建特征點。在定義控制點時，將控制點均勻分布，以確保位置的正確。通常來說，第一種方法精度比較高，但是效率比較低，而后者取決于控制點。所以，要根據(jù)部件環(huán)境，合理選擇測量方法，以此來提高部件調(diào)查效率。

4.3 外業(yè)部件采集

4.3.1 有地形圖區(qū)域

對于現(xiàn)有地形圖組件，利用地形圖直接定位，先對地形圖進行精度檢查，以滿足城市部件調(diào)查精度的要求。對于有許多類型的部件，真實的地形圖包含60%，其他部件根據(jù)地形圖的關(guān)系放置在地圖上。將1:500 格式的數(shù)字地形圖轉(zhuǎn)換為數(shù)據(jù)采集軟件識別數(shù)據(jù)，利用PDA按預(yù)定區(qū)域進行調(diào)查。將實際部件在PDA 上進行定位，將相應(yīng)的屬性元素輸入，根據(jù)程序提示進行錄入。地形圖上未顯示的新部分，使用測距儀測量，在現(xiàn)場完成物體的輸入和攝影，研究地理編碼。平面林地和綠化林采用原位判讀，減輕內(nèi)業(yè)工作負(fù)擔(dān)，節(jié)省了人工，部件的照片和細(xì)節(jié)可以更好地匹配，錯誤率低，保證了記錄完整和畫面清晰。但在實際部件調(diào)查中測量對PDA 的要求配置很高，否則工作容易有故障；PDA使用小界面對判讀有一定的影響。

4.3.2 大面積修補測

方法一：根據(jù)車隊人員結(jié)構(gòu)分工，利用各自的技術(shù)優(yōu)勢進行相互配合。一個人觀察，一個人管理，一個人記錄并拍照，確保部件相處點必須相互匹配。這種方式可以促進工作人員的相互學(xué)習(xí)和發(fā)展，充分發(fā)揮人才的作用，但該方法對人員的投入較大。

方法二：利用全站儀采集相關(guān)領(lǐng)域中分量位置。兩個人完成各自區(qū)域部件定位和平面內(nèi)位置的聚合。用紙質(zhì)地圖回放，使用相機或PDA，前往一個區(qū)域輸入對象。在實際工作中，與PDA 相比，相機直接拍攝和記錄可以節(jié)省時間。這種方法應(yīng)用比較廣泛，并且現(xiàn)場作業(yè)快。但是內(nèi)部負(fù)荷高，容易出現(xiàn)位置部件不匹配的問題。所以，在采集和鑒定后，要實地考察，還要看測量兩人的配合程度。城市地區(qū)有多種類型和數(shù)量的部件，實際工作要做到，跑、看、問、記、測和拍。對于地理編碼通常不需要攝影，為了提高工作效率和數(shù)據(jù)信息的可追溯性，應(yīng)在地圖上對進行編號，以便于查看檢查[3]。

4.3.3 實景影像和三維模型

城市管理部件需要使用城鄉(xiāng)建設(shè)部制定的符號來確定位置。實際場景記錄了有關(guān)獲取數(shù)據(jù)的區(qū)域信息。因此，在真實場景中直觀地顯示信息和部件屬性。場景的實際圖像與電子地圖相關(guān)聯(lián)，根據(jù)該領(lǐng)域的全息信息，可以使圖像更直觀，更好地滿足業(yè)務(wù)需求。結(jié)合真實場景和電子地圖，可以更清晰地看到位置和周圍環(huán)境。立體數(shù)據(jù)與真實數(shù)據(jù)的結(jié)合，從立體與平面的組合中查看城市，讓城市真實呈現(xiàn)在屏幕上。在3D系統(tǒng)中，可以查看部件之間的關(guān)系，也可以清楚地看到城市任何部分的真實狀態(tài)[4]。

4.4 數(shù)據(jù)更新

由于城市現(xiàn)代化建設(shè)的加速，以及城市轉(zhuǎn)型，對于城市構(gòu)成也在頻繁的發(fā)生變化。部件調(diào)查后數(shù)據(jù)對于相關(guān)性難以保證，甚至?xí)嬖谏洗尾考{(diào)查還沒有完全結(jié)束，對于一些完成測量的區(qū)域數(shù)據(jù)已經(jīng)完全了重大的改變，這對部件調(diào)查數(shù)據(jù)更新和管理提出了更高的要求。數(shù)字城市信息系統(tǒng)成立以來，對基礎(chǔ)數(shù)據(jù)和組成數(shù)據(jù)進行了更新。系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)采用地理信息服務(wù)平臺基礎(chǔ)數(shù)據(jù)在線檢索，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的及時更新。目前普遍的做法是獲取城市升級信息，獲取轄區(qū)內(nèi)部分變化情況，建立升級部分信息表，更新區(qū)域內(nèi)有的案例信息。部件調(diào)查研究部門將對最近添加的部件數(shù)據(jù)信息進行和實地調(diào)查。這種方法對專業(yè)知識要求較高，否則容易造成數(shù)據(jù)調(diào)查有很多差距，部件調(diào)查位置與實際位置相差大。因此，使用需要尋求專業(yè)檢查員，根據(jù)報告更新數(shù)據(jù)庫，并應(yīng)用更新的部件調(diào)查，以確保部件數(shù)據(jù)信息的準(zhǔn)確性。

4.5 基于ArcGIS的城市部件數(shù)據(jù)采集與建庫

將部件數(shù)據(jù)從AutoCAD 轉(zhuǎn)成ArcGIS 格式，然后對數(shù)據(jù)進行整理，按數(shù)據(jù)編碼分類。利用軟件中的轉(zhuǎn)圖功能，把信息數(shù)據(jù)中的不同圖層轉(zhuǎn)換為要素類。使用ArcGISDesktop功能模塊創(chuàng)建數(shù)據(jù)庫，導(dǎo)入空間部件數(shù)據(jù)，定義數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)并建立數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)。在數(shù)據(jù)錄入前建立屬性結(jié)構(gòu)。對入庫后的部件數(shù)據(jù)進行拓?fù)涮幚?。在處理中需要輸入拓?fù)涿Q，并根據(jù)實際情況選擇拓?fù)湟?，再進行拓?fù)漕A(yù)覽。利用ArcGIS 的數(shù)據(jù)進行檢查，使之符合標(biāo)準(zhǔn)，并滿足拓?fù)潢P(guān)系。如果某個拓?fù)洳槐粷M足，就會產(chǎn)生錯誤對象，拓?fù)湟?guī)則可以管理拓?fù)潢P(guān)系[5]。

5 結(jié)語

隨著城市數(shù)字化技術(shù)應(yīng)用的更新和普及，技術(shù)的應(yīng)用為城市部件調(diào)查提供了信息化的管理平臺。檢測作業(yè)前資料收集關(guān)系到城市部件調(diào)查工作的效率，對于一般地形圖現(xiàn)勢性較差的一些特殊區(qū)域，應(yīng)在測量前先進行地圖修補，在采集中利用點位來確定點位坐標(biāo)，以此來提高城市部件調(diào)查工作效率，同時可以有效的減輕實際測量的工作量。