基礎(chǔ)測繪在數(shù)字城市建設(shè)中的作用及應(yīng)用分析

郭麗萍

近年來我國城建事業(yè)持續(xù)推進(jìn)，市場經(jīng)濟(jì)不斷發(fā)展，為數(shù)字城市的建設(shè)創(chuàng)造了良好條件，新型基礎(chǔ)測繪技術(shù)的應(yīng)用，更是提升了數(shù)字城建效率和質(zhì)量，本文聚焦于此，綜合采用文獻(xiàn)調(diào)查、案例分析等科學(xué)手段，對數(shù)字城市建設(shè)進(jìn)展、基礎(chǔ)測繪應(yīng)用價(jià)值等進(jìn)行論述，同時(shí)明確空間規(guī)劃、重點(diǎn)工程建設(shè)等應(yīng)用方向，提出了完善采集規(guī)范、加強(qiáng)技術(shù)開發(fā)等應(yīng)用要點(diǎn)。

在經(jīng)濟(jì)格局變更、新業(yè)態(tài)不斷涌現(xiàn)的背景之下，基礎(chǔ)測繪現(xiàn)代化特征愈發(fā)明顯，與網(wǎng)絡(luò)科技、3S 技術(shù)等的結(jié)合度愈發(fā)緊密，基礎(chǔ)地形測繪、大地測量等精度明顯提升，房產(chǎn)測量、工程測量也更加可靠，為數(shù)字城市建設(shè)提供了強(qiáng)大助力，但同時(shí)，基礎(chǔ)測繪意識淡薄，數(shù)據(jù)共享性、時(shí)效性不足等問題也逐漸凸顯出來，有必要在現(xiàn)狀分析的基礎(chǔ)上，對其應(yīng)用思路及要點(diǎn)進(jìn)行深入探究。

一、數(shù)字城市建設(shè)概念及進(jìn)展

基礎(chǔ)測繪是城市規(guī)劃的重要支撐，能夠在統(tǒng)一的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)劃指引下，對城市信息開展全方位采集，數(shù)據(jù)采集對象包含城市坐標(biāo)、高程等基礎(chǔ)屬性，市政道路、文教設(shè)施等附屬網(wǎng)絡(luò)，以及城市等高線、高程點(diǎn)，河流濕地、行政區(qū)劃等專業(yè)信息，工作綜合性、繁瑣性特征較為明顯。20 世紀(jì)80 年代以前，基礎(chǔ)測繪信息多以紙質(zhì)文件為載體，覆蓋范圍有限且共享性不足，進(jìn)入21 世紀(jì)以后，電子文檔、磁盤等新興載體不斷涌現(xiàn)，地理信息系統(tǒng)也逐步完善，突破了二維平面地圖的限制，數(shù)字城建潮流悄然興起。

數(shù)字城建是網(wǎng)絡(luò)科技、信息工程等綜合發(fā)展的產(chǎn)物，主張以數(shù)字化技術(shù)為依托，強(qiáng)化城市基礎(chǔ)設(shè)施、空間規(guī)劃等信息的收集整理，并逐步建立起包含城市地理、生態(tài)環(huán)境，以及經(jīng)濟(jì)、人口要素等的復(fù)雜體系，為發(fā)展規(guī)律探尋、城市空間規(guī)劃等提供依據(jù)和方向，保障戰(zhàn)略決策的科學(xué)性。狹義上看，數(shù)字城市彰顯了現(xiàn)代化、數(shù)字化的城市管理理念，可以在地理信息支撐下，構(gòu)筑出網(wǎng)絡(luò)虛擬平臺，促進(jìn)國土、市政、消防等大體量城市信息的綜合分析，保障城市規(guī)劃、建設(shè)、運(yùn)營質(zhì)量。

二、基礎(chǔ)測繪在數(shù)字城市建設(shè)中的地位作用

1.能夠加快數(shù)字城市建成速度

進(jìn)入新常態(tài)發(fā)展階段后，基礎(chǔ)測繪技術(shù)體系得到了進(jìn)一步的完善和發(fā)展，與3S 技術(shù)、虛擬建模技術(shù)、大數(shù)據(jù)等技術(shù)的融合度愈發(fā)緊密，改變了傳統(tǒng)工作模式中單一依靠人工測繪開展工作的面貌，數(shù)據(jù)采集、更新速度明顯加快。應(yīng)用GPS 開展測繪工作時(shí)，20km區(qū)域內(nèi)的靜態(tài)目標(biāo)，只需經(jīng)過15min 左右，即可完成精準(zhǔn)定位，若項(xiàng)目為靜態(tài)相對定位，所用時(shí)長更是被縮短至2min。同時(shí)，RS、GIS 等技術(shù)應(yīng)用，還能夠?qū)崿F(xiàn)地表數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)化、全天候采集與存儲，從而縮短數(shù)據(jù)更新周期，改善系統(tǒng)分析處理能力，避免信息失真造成的決策錯(cuò)誤、滯后問題，也能夠防止土地資源緊缺背景下，由于規(guī)劃失誤造成的民生矛盾，從而加快數(shù)字城市建成速度。

2.能夠保障數(shù)字城市建設(shè)質(zhì)量

作為城市建設(shè)先行性工作，基礎(chǔ)測繪數(shù)據(jù)的可靠性、完整性直接影響決策質(zhì)量，傳統(tǒng)測繪模式中，地質(zhì)、水文、環(huán)保等資料類型眾多，外業(yè)工作量大且負(fù)擔(dān)繁重，測繪過程容易受測繪人員專業(yè)水平、情緒態(tài)度等因素的干擾和影響。而新時(shí)代基礎(chǔ)測繪工作中，科技應(yīng)用頻率明顯提高，數(shù)據(jù)測繪精度也相應(yīng)提升，據(jù)相關(guān)研究顯示，在5km 工作范圍內(nèi)，GPS 精度可以達(dá)到6 至10m，100 至150km 工作范圍內(nèi)，定位精度也可達(dá)到7 至10m，能夠?yàn)槌墙üぷ魈峁┝己弥?。RS 技術(shù)中，航空、高空攝影技術(shù)的發(fā)展，也極大改善了地理影像的分辨率和清晰度，近年來無人機(jī)航攝技術(shù)也逐漸進(jìn)入測繪市場，小巧、靈活的機(jī)型為數(shù)據(jù)采集創(chuàng)造了更加便捷的通道，有助于提升數(shù)字城建質(zhì)量。

3.能夠拓寬數(shù)字城市發(fā)展空間

隨著現(xiàn)代科技體系的不斷完善，數(shù)字城建事業(yè)在我國影響范圍持續(xù)擴(kuò)大，對區(qū)域高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展起到了積極的帶動(dòng)作用，數(shù)字城市的智能化特征也愈發(fā)明顯，在基礎(chǔ)測繪的幫助下，不僅能夠提升空間規(guī)劃效率，還能為智能交通、城市安防等項(xiàng)目提供依托，促進(jìn)醫(yī)療信息化、建筑行業(yè)節(jié)能化等，進(jìn)一步拓寬數(shù)字城市在經(jīng)濟(jì)領(lǐng)域的發(fā)展空間。同時(shí)，現(xiàn)代基礎(chǔ)測繪技術(shù)的應(yīng)用，還擴(kuò)大了數(shù)據(jù)采集的物理空間，環(huán)境、交通等多領(lǐng)域信息被整合至集成化的信息平臺之中，以供隨時(shí)調(diào)用查看，能夠顯著提升土地監(jiān)管效率，減少廢棄、不合理用地行為，促進(jìn)城市土地的優(yōu)化利用。

三、基礎(chǔ)測繪在數(shù)字城市建設(shè)中的應(yīng)用體現(xiàn)

1.應(yīng)用于城市空間規(guī)劃

城市規(guī)劃工作牽涉因素較多，區(qū)域、設(shè)施功能定位、區(qū)間關(guān)系設(shè)定等的合理性直接影響到規(guī)劃質(zhì)量，部分地區(qū)舊時(shí)經(jīng)濟(jì)發(fā)展較為滯后，城市規(guī)劃用圖信息錯(cuò)誤、遺漏情況較為普遍，且多年未更新改進(jìn)，很難適應(yīng)現(xiàn)階段城市發(fā)展需求。數(shù)字城市概念的興起為這一情況的改善指明了思路，首先可以借助GPS 技術(shù)開展平面控制量測量，實(shí)踐環(huán)節(jié)要做好起算點(diǎn)控制，根據(jù)需求布置像片控制點(diǎn)，可結(jié)合實(shí)際需求增設(shè)平高點(diǎn)，最終得到的成果經(jīng)過加密后，直接存入數(shù)據(jù)庫中，為數(shù)字城市模型的搭建奠定基礎(chǔ)。其次還應(yīng)關(guān)注外業(yè)地形圖調(diào)繪、內(nèi)業(yè)編輯要求等，統(tǒng)一數(shù)據(jù)采集項(xiàng)目，比如房屋建筑中應(yīng)采集項(xiàng)包括建筑結(jié)構(gòu)、層數(shù)、使用面積等信息，對于新增地物則要明確基礎(chǔ)測繪流程，可采用提前圈定、后期補(bǔ)錄信息的工作方案。內(nèi)業(yè)編輯環(huán)節(jié)應(yīng)當(dāng)重點(diǎn)關(guān)注數(shù)據(jù)格式、文件命名等問題，以統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)開展培訓(xùn)，保障基礎(chǔ)測繪數(shù)據(jù)的可用性，同時(shí)配備嚴(yán)格的審核、檢查機(jī)制，以外業(yè)調(diào)繪成果為依據(jù)，對照各類要素、文字等標(biāo)注是否正確，符號線是否清晰，圖層、顏色以及中心線、骨架線等機(jī)檢難度較大，可以采用人工輔助的形式，確?？臻g規(guī)劃圖質(zhì)量。

2.應(yīng)用于重點(diǎn)工程建設(shè)

重點(diǎn)工程是城市建設(shè)中極為關(guān)鍵的部分，與政府發(fā)展規(guī)劃、年度計(jì)劃等結(jié)合緊密，且通常具有持續(xù)周期長、參建單位多等特征，基礎(chǔ)測繪可以為之提供決策依據(jù)，保障城建規(guī)劃的合理性。以城市綠化工程為例，應(yīng)用新型測繪技術(shù)，首先可以輔助開展城市綠地調(diào)查，城市綠地類型較為多樣，除常見的公園綠地外，生產(chǎn)綠地、附屬綠地等均是較為關(guān)鍵的類型，其斑塊分布數(shù)量多且面積大小不一，測繪時(shí)還可能受到植被動(dòng)態(tài)演替、人工管理改造等的影響。實(shí)踐時(shí)可以采用遙感技術(shù)進(jìn)行綠地調(diào)查，裝設(shè)不同空間、光譜分辨率的傳感器輔助工作，全天候、實(shí)時(shí)化記錄對象大小、空間位置等，收集到的數(shù)據(jù)統(tǒng)一傳輸至GIS 系統(tǒng)，進(jìn)行綠地分布變化趨勢分析、模型預(yù)測等，為綠地的動(dòng)態(tài)監(jiān)測提供保障。其次還可以用于城市綠地評價(jià)，城市綠地率、人均公共綠地率等均是衡量城建質(zhì)量的關(guān)鍵指標(biāo)，應(yīng)用3S 技術(shù)，可以對城市綠地面積、形狀、連接程度等進(jìn)行評估，也可從景觀建設(shè)角度對城市綠化結(jié)構(gòu)開展評價(jià)，通過遙感影像計(jì)算喬木、灌木、灌草等的面積比例，促進(jìn)城市景觀格局的多樣化。

3.應(yīng)用于公共安全建設(shè)

伴隨市場經(jīng)濟(jì)繁榮、社會面貌變更，各行業(yè)領(lǐng)域生產(chǎn)力得到極大解放，帶來經(jīng)濟(jì)創(chuàng)收的同時(shí)，各種安全問題也接踵而至，重大建筑火災(zāi)出現(xiàn)頻率增加，公共衛(wèi)生事件國際化趨勢顯著，再加上自然災(zāi)害頻頻發(fā)生，給城市居民人身財(cái)產(chǎn)安全造成了極大威脅，數(shù)字化公共安全系統(tǒng)的搭建迫在眉睫。從實(shí)踐角度來看，部分城市受地質(zhì)、地形條件制約，出現(xiàn)泥石流、巖崩、地震等自然災(zāi)害的概率較大，災(zāi)害來臨時(shí)，城市基礎(chǔ)設(shè)施會在短時(shí)間內(nèi)遭到毀滅性破壞，范圍內(nèi)居民的人身安全也很難得到保障。以基礎(chǔ)測繪手段為依托，首先可以提供詳實(shí)的高風(fēng)險(xiǎn)區(qū)域信息，明確區(qū)域界限及周邊情況，輔助規(guī)劃城市避難場所，相關(guān)的生命線系統(tǒng)如供電、供水設(shè)施、通信設(shè)施等也可以獲得更加科學(xué)的設(shè)計(jì)和協(xié)調(diào)，保障安全性和便利性，最大限度降低災(zāi)害損失。其次，基礎(chǔ)測繪所提供的信息還能為救災(zāi)指揮、調(diào)度提供幫助，在2008 年汶川地震中，測繪部門就曾經(jīng)整合數(shù)據(jù)成果，建立起了集災(zāi)區(qū)觀測、遙感監(jiān)控功能為一體的系統(tǒng)，綜合航天、航空、低空信息輔助搶險(xiǎn)救援，為救援時(shí)間的爭取提供了強(qiáng)大助力。

四、基礎(chǔ)測繪在數(shù)字城市建設(shè)中的應(yīng)用要點(diǎn)

1.明確地理信息資料采集規(guī)范

數(shù)字城市建設(shè)具有鮮明的綜合性特征，需要在統(tǒng)籌思想指引下，對交通、水利、國土等各項(xiàng)數(shù)據(jù)進(jìn)行整合梳理，專業(yè)跨度較大，測繪信息采集的側(cè)重點(diǎn)及行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)也存在較大差異，實(shí)踐環(huán)節(jié)有必要進(jìn)行規(guī)范和統(tǒng)一。首先應(yīng)當(dāng)明確各部門數(shù)據(jù)源差異，可以廣泛采集多部門數(shù)據(jù)源樣本，對其分層情況、質(zhì)量以及屬性等進(jìn)行深入探究，綜合數(shù)據(jù)庫建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)、數(shù)學(xué)基礎(chǔ)等開展分析工作，找出各體系之間的主要差異點(diǎn)和矛盾點(diǎn)，在對照表編制的基礎(chǔ)上，提煉和歸納出相應(yīng)規(guī)律及標(biāo)準(zhǔn)。其次還應(yīng)做好數(shù)據(jù)預(yù)處理工作，將各部門反饋信息進(jìn)行整合轉(zhuǎn)換，在格式、分類、代碼等高度統(tǒng)一的基礎(chǔ)上，重新定義圖層和分類標(biāo)準(zhǔn)，使之更加符合數(shù)字城市建設(shè)系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)需求，若存在矢量格式轉(zhuǎn)化數(shù)據(jù)，則要檢查轉(zhuǎn)換后數(shù)據(jù)是否有精度下降、空間丟失等問題，關(guān)注實(shí)體與坐標(biāo)、高程屬性之間關(guān)系是否一致，若有顏色標(biāo)注信息，必須保障較高分辨率，防止顏色失真問題。數(shù)據(jù)處理完成后，還應(yīng)進(jìn)行最后的整合、處理工作，明確不同專業(yè)間數(shù)據(jù)的內(nèi)在拓?fù)潢P(guān)系，接邊精度要符合設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，相同分辨率前提下，才能開展影像數(shù)據(jù)鑲嵌工作，覆蓋、鑲嵌完成后，不能出現(xiàn)模糊、重影的問題，色調(diào)要均勻一致，如若發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)錯(cuò)漏、遺失問題，應(yīng)當(dāng)及時(shí)開展修補(bǔ)工作。

2.推進(jìn)3S 一體化技術(shù)的有效應(yīng)用

3S 技術(shù)是對RS、GPS、GIS 技術(shù)的統(tǒng)稱，其中RS技術(shù)位于前端部分，可以在電磁波原理的幫助下，從高空實(shí)時(shí)采集地物信息，并以信息為原料開展掃描、處理、傳輸?shù)裙ぷ鳎瑥亩嵘到y(tǒng)對各種地物、現(xiàn)象的識別、測控能力?；A(chǔ)測繪環(huán)節(jié)可以將地形地貌、人口分布、城市綠化等作為重點(diǎn)關(guān)注對象，通過參數(shù)調(diào)整輔助影像幾何處理，降低測繪成果誤差值，提升影像清晰度，避免人工測繪費(fèi)時(shí)、費(fèi)力的弊端。其次是GIS 技術(shù)，該技術(shù)可以為測繪數(shù)據(jù)的存儲、分析及輸出創(chuàng)造條件，滿足自定義條件下的數(shù)據(jù)組合分類、查詢及檢索要求。數(shù)字城市建設(shè)中，應(yīng)當(dāng)加強(qiáng)GIS 數(shù)據(jù)庫的搭建與設(shè)計(jì)，推薦采用分布式信息存儲方案，廣泛吸納其他建設(shè)單位、職能部門的數(shù)據(jù)成果，提升數(shù)據(jù)庫充實(shí)程度，結(jié)合《測繪法》相關(guān)規(guī)定設(shè)立成果更新周期，保障數(shù)據(jù)時(shí)效性。同時(shí)還應(yīng)融合4D 技術(shù)與信息挖掘技術(shù)，將數(shù)字正射影像圖、高程圖等相融合，優(yōu)化信息傳輸效果，還可引入人機(jī)交互技術(shù)，用真三維圖形展現(xiàn)空間地理信息，以VR、人工智能等技術(shù)為依托，更加直觀、全面地呈現(xiàn)城市內(nèi)部面貌，輔助規(guī)劃用地、功能區(qū)適宜性評價(jià)，提升城建科學(xué)性。最后是GPS 技術(shù)，該技術(shù)在我國的起步時(shí)間較早，能夠在衛(wèi)星空間站的支撐下，實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)定位和數(shù)據(jù)采集，應(yīng)用環(huán)節(jié)要按照標(biāo)準(zhǔn)開展天線安裝、系統(tǒng)調(diào)試工作，重點(diǎn)關(guān)注街道外弱廊線等的影響，借助偏心測量方案找準(zhǔn)定位，同時(shí)合理設(shè)計(jì)控制網(wǎng)形，滿足多比例地形圖的制作需求。

3.完善基礎(chǔ)測繪信息共建共享機(jī)制

近年來我國經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展，城建事業(yè)穩(wěn)步推進(jìn)，各職能部門積極組織測繪、推動(dòng)建設(shè)，工作成果不斷積累的同時(shí)，也帶來了極大的資源浪費(fèi)，部分地區(qū)缺乏資源共享機(jī)制，片面采用條塊分割的基礎(chǔ)測繪管理方案，不僅重復(fù)測繪情況嚴(yán)重，部門之間技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、成果質(zhì)量也很難得到統(tǒng)一保障。數(shù)字城建背景下，基礎(chǔ)測繪成果共享問題得到了社會各界的普遍關(guān)注，進(jìn)入新常態(tài)發(fā)展階段以來，國家基礎(chǔ)地理信息中心也已經(jīng)向各社會單位提供了海量信息化數(shù)據(jù)，其中比例尺地形圖高達(dá)3萬余張，數(shù)字成果近20TB，涉及交通、航空等諸多領(lǐng)域，基礎(chǔ)測繪成果共享方向基本明朗。實(shí)踐環(huán)節(jié)應(yīng)當(dāng)正視這一發(fā)展趨勢，積極搭建基礎(chǔ)測繪成果共享平臺，調(diào)動(dòng)氣象、環(huán)保等部門力量，實(shí)現(xiàn)跨區(qū)域的測繪信息共享，結(jié)合成果保密管理等相關(guān)法規(guī)，明確測繪成果保密范圍、等級等，建立科學(xué)、合法的信息交換機(jī)制，在緊密的合作關(guān)系之下強(qiáng)化需求對接，保障數(shù)字城建事業(yè)的良性發(fā)展。其次，還可以積極轉(zhuǎn)化自身基礎(chǔ)測繪數(shù)據(jù)成果，結(jié)合信息科技推出測繪3D、4D 產(chǎn)品，直觀呈現(xiàn)地表實(shí)時(shí)影像、地形地貌特征等，同時(shí)整合各部門提供的信息、要素，完善現(xiàn)有數(shù)據(jù)庫和立體模型，促進(jìn)地理信息服務(wù)的多元化、優(yōu)質(zhì)化發(fā)展。

五、結(jié)語

綜上所述，基礎(chǔ)測繪是數(shù)字城建的關(guān)鍵性、支撐性手段，能夠?yàn)榻煌?、國土、水域等信息的采集提供幫助，保障?shù)字城建質(zhì)量和效率，實(shí)踐環(huán)節(jié)可以從空間規(guī)劃、重點(diǎn)工程建設(shè)以及公共安全防護(hù)等角度出發(fā)，不斷完善地理信息資料更新標(biāo)準(zhǔn)，推進(jìn)3S 技術(shù)一體化技術(shù)的應(yīng)用，配套建立數(shù)據(jù)編輯、接邊處理、信息驗(yàn)證等規(guī)范體系，提升圖像精度和分辨率，為城市長遠(yuǎn)發(fā)展奠定穩(wěn)固基礎(chǔ)。