新城建測(cè)繪技術(shù)體系構(gòu)建與地理信息數(shù)據(jù)管理研究

【摘要】隨著新型城市基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)（新城建）的推進(jìn)，測(cè)繪技術(shù)體系的構(gòu)建和地理信息數(shù)據(jù)管理成為關(guān)鍵環(huán)節(jié)。文章深入探討了新城建背景下測(cè)繪技術(shù)體系的組成，包括多種先進(jìn)測(cè)繪技術(shù)的融合應(yīng)用及地理信息數(shù)據(jù)管理面臨的挑戰(zhàn)與應(yīng)對(duì)策略。通過研究，旨在為提高新城建的測(cè)繪精度、效率和地理信息數(shù)據(jù)的有效利用提供理論支持和實(shí)踐指導(dǎo)。

【關(guān)鍵詞】測(cè)繪技術(shù)體系；地理信息數(shù)據(jù)；新型城市；基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)

【中圖分類號(hào)】TU198 【文獻(xiàn)標(biāo)志碼】A 【文章編號(hào)】1673-6028（2025）02-0086-03

0 引言

新型城市基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)是推動(dòng)城市高質(zhì)量發(fā)展的重要舉措，測(cè)繪技術(shù)作為獲取地理空間信息的基礎(chǔ)手段，在新城建中發(fā)揮著不可或缺的作用。構(gòu)建完善的測(cè)繪技術(shù)體系，實(shí)現(xiàn)地理信息數(shù)據(jù)的高效管理，對(duì)城市規(guī)劃、建設(shè)、管理和運(yùn)營(yíng)具有重要意義。

1 新城建測(cè)繪技術(shù)體系的構(gòu)建

1.1 現(xiàn)代測(cè)繪技術(shù)的融合

1.1.1 衛(wèi)星定位技術(shù)

衛(wèi)星定位（GNSS）技術(shù)在新城建中具有至關(guān)重要的地位，廣泛應(yīng)用于控制測(cè)量、地形測(cè)量和變形監(jiān)測(cè)等多個(gè)領(lǐng)域。它通過接收多星多頻信號(hào)，運(yùn)用復(fù)雜算法實(shí)現(xiàn)高精度定位。這種高精度定位能力為城市基礎(chǔ)設(shè)施的空間位置確定提供極為準(zhǔn)確的依據(jù)。例如，在城市道路、橋梁等建設(shè)中，GNSS技術(shù)可實(shí)時(shí)獲取施工點(diǎn)位的三維坐標(biāo)。在道路建設(shè)時(shí)，能精準(zhǔn)確定道路中心線位置及各樁點(diǎn)坐標(biāo)。在橋梁建設(shè)中，可準(zhǔn)確測(cè)定橋墩、橋臺(tái)等關(guān)鍵部位的位置，確保工程建設(shè)的準(zhǔn)確性，減少定位誤差帶來的風(fēng)險(xiǎn)。

1.1.2 航空航天遙感技術(shù)

高分辨率衛(wèi)星遙感影像和航空攝影測(cè)量技術(shù)在新城建領(lǐng)域發(fā)揮著巨大作用，能快速獲取大面積城市地形地貌、土地利用等信息。這些遙感數(shù)據(jù)通過先進(jìn)的影像處理軟件進(jìn)行處理，利用邊緣檢測(cè)、紋理分析等算法，可提取建筑物輪廓、植被覆蓋等地理要素。在城市新區(qū)規(guī)劃中，遙感影像相當(dāng)于一張?jiān)敿?xì)地圖，能幫助規(guī)劃者分析土地利用現(xiàn)狀。如通過識(shí)別不同土地覆蓋類型，了解哪些區(qū)域是農(nóng)田、哪些是建設(shè)用地等，從而合理規(guī)劃功能分區(qū)，提高城市規(guī)劃的科學(xué)性和合理性。

1.1.3 激光掃描技術(shù)

地面激光掃描（TLS）和機(jī)載激光掃描（ALS）技術(shù)為測(cè)繪工作帶來了新突破，它們能夠獲取目標(biāo)物體的三維空間信息，生成高精度點(diǎn)云模型。在古建筑保護(hù)、城市三維建模等方面展現(xiàn)獨(dú)特優(yōu)勢(shì)。對(duì)于歷史建筑的數(shù)字化保護(hù)而言，激光掃描技術(shù)能從各角度精確記錄建筑的外觀形態(tài)和細(xì)節(jié)特征。無論是建筑的雕花、斗拱等精美的裝飾部分，還是墻體、屋頂?shù)戎黧w結(jié)構(gòu)，都能被完整記錄。這些數(shù)據(jù)為古建筑的修復(fù)和重建提供了堅(jiān)實(shí)的數(shù)據(jù)支持，保障古建筑在修復(fù)過程中最大程度地還原歷史風(fēng)貌。

1.2 智能測(cè)繪技術(shù)的發(fā)展

1.2.1 無人機(jī)測(cè)繪技術(shù)

無人機(jī)搭載測(cè)繪設(shè)備在現(xiàn)代測(cè)繪領(lǐng)域展現(xiàn)出獨(dú)特優(yōu)勢(shì)。其靈活性高，能輕松穿梭于復(fù)雜地形和狹小空間。成本低，相較于傳統(tǒng)航空測(cè)繪大幅降低了成本投入。分辨率高，可以清晰捕捉細(xì)微地形地貌和建筑細(xì)節(jié)[1]。在城市小區(qū)域地形測(cè)繪中，能準(zhǔn)確繪制復(fù)雜地形的起伏狀況。在建筑物立面測(cè)量方面，可近距離獲取墻面紋理、門窗位置等詳細(xì)信息，為改造設(shè)計(jì)提供精準(zhǔn)依據(jù)。

1.2.2 移動(dòng)測(cè)量技術(shù)

車載移動(dòng)測(cè)量系統(tǒng)是一種高效的地理信息采集方式，它集成了多種先進(jìn)傳感器。這些傳感器在車輛行駛過程中協(xié)同工作，快速且連續(xù)地采集道路及其兩側(cè)的地理信息[2]。無論是城市道路信息更新還是地下管線探測(cè)，它都發(fā)揮著重要作用。例如在城市道路拓寬工程中，它可以沿道路行駛實(shí)時(shí)獲取道路的寬度、平整度、坡度等地形數(shù)據(jù)，同時(shí)還能精確探測(cè)道路兩側(cè)地物信息，為工程設(shè)計(jì)提供全面準(zhǔn)確的資料。

1.2.3 智能傳感器技術(shù)

新型智能傳感器技術(shù)的發(fā)展為測(cè)繪領(lǐng)域帶來了新活力。傾斜攝影相機(jī)、多光譜相機(jī)等不斷涌現(xiàn)，極大豐富了測(cè)繪數(shù)據(jù)的獲取手段。傾斜攝影技術(shù)通過特殊的相機(jī)設(shè)置，可同時(shí)獲取建筑物的垂直和傾斜影像，構(gòu)建強(qiáng)烈真實(shí)感的三維模型。在城市三維景觀展示方面，能直觀感受到城市風(fēng)貌[3]。在應(yīng)急救援中，救援人員可依據(jù)模型迅速了解受災(zāi)區(qū)域的建筑分布和地形情況，制定合理的救援方案，對(duì)提高救援效率具有重要意義。

2 地理信息數(shù)據(jù)管理面臨的挑戰(zhàn)

2.1 數(shù)據(jù)量大且復(fù)雜

2.1.1 多源數(shù)據(jù)融合問題

新城建在建設(shè)過程中，地理信息數(shù)據(jù)來源廣泛，包括GNSS數(shù)據(jù)、遙感影像數(shù)據(jù)和激光掃描點(diǎn)云數(shù)據(jù)等多種類型[4]。它們分別來自不同的測(cè)繪技術(shù)和系統(tǒng)，導(dǎo)致在數(shù)據(jù)融合時(shí)面臨諸多挑戰(zhàn)。這些數(shù)據(jù)在格式上多種多樣，有矢量格式、柵格格式等，精度上也參差不齊，從米級(jí)（m級(jí)）到厘米級(jí)（cm級(jí)）都有，坐標(biāo)系更是各不相同。此外，精度匹配也極具挑戰(zhàn)，要使不同精度的數(shù)據(jù)在融合后能準(zhǔn)確反映城市實(shí)際情況，避免因精度差異導(dǎo)致模型出現(xiàn)偏差，這都需要精細(xì)的調(diào)整和處理。

2.1.2 數(shù)據(jù)更新頻率高

隨著城市建設(shè)的快速發(fā)展，地理信息數(shù)據(jù)與城市發(fā)展保持同步，其更新頻率極高。無論是新建的高樓大廈、商業(yè)中心，還是道路的拓寬、改造，或是地下管網(wǎng)的新增和調(diào)整，都需要測(cè)繪數(shù)據(jù)迅速更新到地理信息系統(tǒng)中。這意味著數(shù)據(jù)管理的動(dòng)態(tài)更新機(jī)制需要足夠高效和精準(zhǔn)。為此，要建立快速數(shù)據(jù)采集渠道，確保新數(shù)據(jù)及時(shí)獲取，要有完善的更新流程，在不影響現(xiàn)有數(shù)據(jù)使用的前提下，將新數(shù)據(jù)準(zhǔn)確無誤地整合進(jìn)去，確保整個(gè)地理信息系統(tǒng)數(shù)據(jù)的時(shí)效性和準(zhǔn)確性，滿足城市規(guī)劃、建設(shè)和管理等多方面的需求。

2.2 數(shù)據(jù)安全與隱私保護(hù)

2.2.1 敏感信息保護(hù)

地理信息數(shù)據(jù)通常涉及諸多敏感內(nèi)容，如軍事設(shè)施、能源樞紐、通信關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)等的位置信息。這些信息是國(guó)家和社會(huì)安全的關(guān)鍵要素，一旦泄露被不法分子利用，對(duì)國(guó)家安全和公共利益都會(huì)造成嚴(yán)重?fù)p害。在數(shù)據(jù)管理的全流程中，無論是存儲(chǔ)時(shí)的加密存儲(chǔ)、采用特殊存儲(chǔ)架構(gòu)，傳輸過程中的加密通道、身份驗(yàn)證機(jī)制，還是共享環(huán)節(jié)的嚴(yán)格審核、權(quán)限限定等，都需要采取多重嚴(yán)格的安全措施，如高級(jí)加密算法、安全隔離技術(shù)等。高級(jí)加密算法可將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)為密文，即使數(shù)據(jù)被截取也無法被解讀，安全隔離技術(shù)則能防止外部非法訪問，防止敏感信息被非法獲取，從而維護(hù)國(guó)家主權(quán)、安全和發(fā)展利益以及群眾安全。

2.2.2 數(shù)據(jù)訪問控制

地理信息數(shù)據(jù)的使用主體多樣，不同用戶對(duì)其訪問權(quán)限須進(jìn)行科學(xué)合理劃分，以確保數(shù)據(jù)被合法使用。其中，國(guó)家安全機(jī)構(gòu)依據(jù)職責(zé)可獲取特定數(shù)據(jù)用于國(guó)家安全工作，擁有高級(jí)別安全許可和嚴(yán)格的使用規(guī)范。城市規(guī)劃部門可訪問城市建設(shè)相關(guān)地理信息，以便進(jìn)行合理城市規(guī)劃和布局。企業(yè)中，不同行業(yè)根據(jù)業(yè)務(wù)需求有不同權(quán)限，公眾則只能獲取公開、不涉及敏感內(nèi)容的地理信息數(shù)據(jù)，如城市公園位置、公共交通線路等，以此避免數(shù)據(jù)被惡意濫用，確保信息的合理利用和安全。

2.3 數(shù)據(jù)質(zhì)量保障

2.3.1 數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性驗(yàn)證

在地理信息數(shù)據(jù)管理中，由于測(cè)繪設(shè)備的精度限制、環(huán)境因素影響，測(cè)繪過程會(huì)產(chǎn)生誤差，且數(shù)據(jù)處理環(huán)節(jié)也可能引入偏差，所以需要建立有效的數(shù)據(jù)質(zhì)量驗(yàn)證機(jī)制。要從多維度對(duì)數(shù)據(jù)精度、完整性、一致性等進(jìn)行嚴(yán)格檢查，保證地理信息數(shù)據(jù)精準(zhǔn)呈現(xiàn)城市實(shí)際狀況。例如，利用激光掃描技術(shù)獲取建筑物三維模型時(shí)，不僅要對(duì)模型的尺寸精度、表面平整度等進(jìn)行質(zhì)量評(píng)估，還要檢查模型各部分的比例關(guān)系是否準(zhǔn)確，墻角、棱邊等細(xì)節(jié)處的精度是否達(dá)標(biāo)，對(duì)存在的誤差要分析原因，及時(shí)修正，避免誤差累積影響后續(xù)使用。

2.3.2 數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范制定

統(tǒng)一的數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范是提高數(shù)據(jù)質(zhì)量和互操作性的關(guān)鍵。要全方位制定地理信息數(shù)據(jù)在采集、處理、存儲(chǔ)和共享等各環(huán)節(jié)的標(biāo)準(zhǔn)。在采集方面，規(guī)定測(cè)繪儀器的使用標(biāo)準(zhǔn)和采集參數(shù)。處理過程中應(yīng)明確數(shù)據(jù)清理、轉(zhuǎn)換的方式。存儲(chǔ)時(shí)要確定合適的數(shù)據(jù)格式和存儲(chǔ)架構(gòu)。共享方面，應(yīng)規(guī)范數(shù)據(jù)的訪問權(quán)限和接口。這樣能確保不同來源的數(shù)據(jù)在同一平臺(tái)上被成功整合和分析，提高數(shù)據(jù)的整體質(zhì)量和利用價(jià)值。

3 地理信息數(shù)據(jù)管理的策略

3.1 數(shù)據(jù)集成與融合平臺(tái)建設(shè)

3.1.1 建立統(tǒng)一的數(shù)據(jù)模型

在地理信息數(shù)據(jù)管理中，建立統(tǒng)一的數(shù)據(jù)模型至關(guān)重要。由于測(cè)繪數(shù)據(jù)來源廣泛，格式和結(jié)構(gòu)各異，因此需要精心設(shè)計(jì)一個(gè)能夠兼容多種類型的統(tǒng)一數(shù)據(jù)模型。該模型要能夠?qū)⑹噶繑?shù)據(jù)、柵格數(shù)據(jù)等不同格式的數(shù)據(jù)都轉(zhuǎn)換為統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)。例如，可以采用通用的地理信息數(shù)據(jù)格式如GeoJSON或GML等，對(duì)各類測(cè)繪數(shù)據(jù)進(jìn)行規(guī)范化處理。在這個(gè)過程中，要充分考慮數(shù)據(jù)的語義、幾何特征等因素，通過建立映射關(guān)系和轉(zhuǎn)換規(guī)則，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)在存儲(chǔ)、管理和共享時(shí)的一致性和連貫性，減少數(shù)據(jù)處理的復(fù)雜性，提高數(shù)據(jù)利用效率。

3.1.2 開發(fā)數(shù)據(jù)融合算法

針對(duì)多源數(shù)據(jù)融合這一復(fù)雜需求，研發(fā)高效數(shù)據(jù)融合算法是提升數(shù)據(jù)質(zhì)量的關(guān)鍵。不同來源的數(shù)據(jù)在精度、分辨率、坐標(biāo)系等方面存在差異，因此需要有針對(duì)性的算法處理。如基于特征的圖像配準(zhǔn)算法用于遙感影像與其他數(shù)據(jù)的融合，通過提取和匹配圖像中的關(guān)鍵特征點(diǎn)，精確對(duì)齊不同影像，提高融合精度。同時(shí)，點(diǎn)云與影像的聯(lián)合平差算法綜合考慮點(diǎn)云的三維坐標(biāo)和影像的二維信息，優(yōu)化二者的匹配關(guān)系，從而提高數(shù)據(jù)融合的精度和效率，為后續(xù)地理信息分析和應(yīng)用提供更準(zhǔn)確、豐富的數(shù)據(jù)支持。

3.2 數(shù)據(jù)安全管理體系構(gòu)建

3.2.1 加密技術(shù)應(yīng)用

在新城建背景下，采用數(shù)據(jù)加密技術(shù)對(duì)地理信息數(shù)據(jù)進(jìn)行加密存儲(chǔ)和傳輸是保障數(shù)據(jù)安全的核心環(huán)節(jié)。當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)環(huán)境復(fù)雜，黑客攻擊等威脅無處不在，加密能有效防止數(shù)據(jù)在網(wǎng)絡(luò)傳輸和存儲(chǔ)過程中被竊取或篡改[5]。例如，對(duì)重要科研設(shè)施等敏感區(qū)域的地理信息數(shù)據(jù)，要使用高級(jí)加密標(biāo)準(zhǔn)（AES）等強(qiáng)加密算法進(jìn)行處理。同時(shí)，通過密鑰管理系統(tǒng)嚴(yán)格控制密鑰的分發(fā)和使用，只有經(jīng)過嚴(yán)格授權(quán)的用戶，在特定安全環(huán)境下利用相應(yīng)密鑰才能解密使用，從而確保數(shù)據(jù)的安全。

3.2.2 訪問權(quán)限管理系統(tǒng)

建立完善訪問權(quán)限管理系統(tǒng)是數(shù)據(jù)安全管理的重要組成部分。應(yīng)全面考量用戶不同角色的多樣化需求，精準(zhǔn)分配數(shù)據(jù)的訪問權(quán)限。在這一過程中，要綜合采用多種先進(jìn)身份認(rèn)證、授權(quán)管理等技術(shù)手段。例如，可以利用多因素身份認(rèn)證，包括密碼、動(dòng)態(tài)驗(yàn)證碼、生物識(shí)別信息等，確保用戶身份的真實(shí)性。對(duì)相關(guān)部門的規(guī)劃人員，因其工作涉及城市的整體規(guī)劃和發(fā)展，可獲得城市規(guī)劃相關(guān)地理信息數(shù)據(jù)的讀寫權(quán)限，以便開展工作。而公眾出于對(duì)城市基本信息的了解需求，僅能獲取部分公開數(shù)據(jù)的只讀權(quán)限，以此保障數(shù)據(jù)訪問的安全性和合法性，避免數(shù)據(jù)泄露和不當(dāng)使用。

3.3 數(shù)據(jù)質(zhì)量管理措施

3.3.1 質(zhì)量控制流程建立

制定從數(shù)據(jù)采集到數(shù)據(jù)應(yīng)用全過程的質(zhì)量控制流程是保障地理信息數(shù)據(jù)質(zhì)量的關(guān)鍵。在數(shù)據(jù)采集階段，測(cè)繪儀器的性能和精度直接影響數(shù)據(jù)質(zhì)量，因此要使用專業(yè)校準(zhǔn)設(shè)備和標(biāo)準(zhǔn)方法對(duì)測(cè)繪儀器進(jìn)行全面校準(zhǔn)和嚴(yán)格檢驗(yàn)[6]。例如，對(duì)全站儀的測(cè)距、測(cè)角精度進(jìn)行校準(zhǔn)，確保采集數(shù)據(jù)準(zhǔn)確可靠。在數(shù)據(jù)處理階段，要進(jìn)行多層次的數(shù)據(jù)檢查和審核，不僅要使用自動(dòng)化的數(shù)據(jù)質(zhì)量檢查軟件對(duì)數(shù)據(jù)的格式、值域等進(jìn)行檢查，還要人工對(duì)數(shù)據(jù)的合理性進(jìn)行復(fù)查，及時(shí)發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)錯(cuò)誤并糾正。在數(shù)據(jù)應(yīng)用階段，要建立動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)質(zhì)量評(píng)估和反饋機(jī)制，根據(jù)數(shù)據(jù)在實(shí)際應(yīng)用中的表現(xiàn)，持續(xù)改進(jìn)數(shù)據(jù)質(zhì)量。

3.3.2 數(shù)據(jù)質(zhì)量評(píng)估指標(biāo)體系

構(gòu)建科學(xué)合理的數(shù)據(jù)質(zhì)量評(píng)估指標(biāo)體系對(duì)于地理信息數(shù)據(jù)管理至關(guān)重要。這一體系應(yīng)全面涵蓋數(shù)據(jù)精度、完整性、一致性、邏輯正確性等關(guān)鍵指標(biāo)。數(shù)據(jù)精度反映測(cè)量值與真實(shí)值的接近程度，如坐標(biāo)數(shù)據(jù)的精度直接影響地理信息的準(zhǔn)確性。完整性要求數(shù)據(jù)無遺漏，所有必要信息都應(yīng)被包含。一致性確保不同來源或不同階段的數(shù)據(jù)相互匹配。邏輯正確性保證數(shù)據(jù)在邏輯關(guān)系上合理。通過定期全面的數(shù)據(jù)質(zhì)量評(píng)估，利用抽樣檢查和統(tǒng)計(jì)分析方法對(duì)地理信息數(shù)據(jù)的精度進(jìn)行評(píng)估，如對(duì)抽樣點(diǎn)的坐標(biāo)數(shù)據(jù)進(jìn)行誤差分析。根據(jù)評(píng)估結(jié)果調(diào)整測(cè)繪方法和數(shù)據(jù)處理參數(shù)，保障數(shù)據(jù)質(zhì)量符合要求。

4 結(jié)語

新城建測(cè)繪技術(shù)體系的構(gòu)建和地理信息數(shù)據(jù)管理是一項(xiàng)復(fù)雜且系統(tǒng)的工程。通過多種先進(jìn)測(cè)繪技術(shù)的融合應(yīng)用，能夠?yàn)樾鲁墙ㄌ峁└呔?、高分辨率的地理空間信息。同時(shí)，面對(duì)地理信息數(shù)據(jù)管理中的諸多挑戰(zhàn)，采取有效的數(shù)據(jù)集成融合、安全管理和質(zhì)量控制策略，能夠保障數(shù)據(jù)的高效利用和安全共享。

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[作者簡(jiǎn)介]公艷茹（1994—），女，山東蒙陰人，本科，工程師，研究方向：測(cè)繪。