淺論測繪技術(shù)在智慧城市建設(shè)中的應(yīng)用

李志浩

摘要：伴隨我國智慧城市在現(xiàn)代化城市建設(shè)角色的日漸凸顯，城市建設(shè)對地理測繪信息要求也越來越高。測繪地理信息作為智慧城市建設(shè)的基礎(chǔ)，結(jié)合當前先進互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、云計算及物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，為實現(xiàn)城市系統(tǒng)功能升級、資源節(jié)省、管理高效方面提供了有力保障。本文將從智慧城市的建設(shè)內(nèi)涵介紹著手，結(jié)合在現(xiàn)代智慧城市中應(yīng)用測繪技術(shù)的重要意義分析，對測繪技術(shù)在智慧城市建設(shè)中的具體應(yīng)用進行探究。

關(guān)鍵詞：測繪技術(shù)；智慧城市；應(yīng)用

城市作為區(qū)域經(jīng)濟、政治、文化等發(fā)展最活躍的單元，承擔著節(jié)約資源和環(huán)境保護的重要責任。現(xiàn)階段，加快建設(shè)智慧城市不僅是加強城市管理服務(wù)的需要，更是信息化時代下的必然選擇。測繪地理信息是智慧城市建設(shè)的基礎(chǔ)，其在數(shù)據(jù)類型、存儲以及管理方面都有著較高要求，而應(yīng)用測繪技術(shù)則能有效促進城市高效、低碳發(fā)展。

一、智慧城市建設(shè)的內(nèi)涵

“智慧城市”是以推動城市智能化、智慧化發(fā)展為目標的一種更加科學(xué)、智慧的方式來管理城市的城市發(fā)展理念。智慧城市的實質(zhì)是實現(xiàn)城市化、信息化和智能化三大發(fā)展目標的高度融合，是基于科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，對現(xiàn)代城市知識理念的創(chuàng)新，同時也是21世紀后城市向更高層次發(fā)展的集中體現(xiàn)。在智慧城市建設(shè)中，云計算技術(shù)、地理空間信息技術(shù)的應(yīng)用逐漸改變了城市中人與物、物與物、人與人間的交互方式，提高了城市信息資源的利用率，為促進國家經(jīng)濟和社會發(fā)展、提高人民生活水平提供了重要力量。“智慧城市”建設(shè)主要包括四個層面：一是資源平臺層，這是智慧城市建設(shè)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)；二是物體感知層，這是智慧城市建設(shè)中信息采集的主要途徑；三是網(wǎng)絡(luò)傳輸層，這為智慧城市建設(shè)提供了信息交互和業(yè)務(wù)運行的重要基礎(chǔ)；四是服務(wù)應(yīng)用層，在這一層面，智慧城市的建設(shè)成效最終得以體現(xiàn)。在智慧城市的建設(shè)中，地理空間信息是基礎(chǔ)，也是智慧城市智能化建設(shè)的關(guān)鍵部分。因此，必須夯實智慧城市智能化的基礎(chǔ)，綜合運用云計算技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、傳感技術(shù)及專題系統(tǒng)等高新技術(shù)來實現(xiàn)現(xiàn)代智慧城市的現(xiàn)代化、信息化管理，提高城市發(fā)展質(zhì)量。

二、現(xiàn)代智慧城市建設(shè)中應(yīng)用測繪技術(shù)的重要意義

（一）為智慧城市建設(shè)提供基礎(chǔ)信息

根據(jù)互聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)統(tǒng)計中心報告得知，全球80%以上的信息與空間位置都有著密不可分的關(guān)系。在智慧城市建設(shè)中，測繪地理信息是基礎(chǔ)性的關(guān)鍵信息，同時也是構(gòu)建地理信息報告平臺的重要內(nèi)容。地理信息在數(shù)字城市時期主要由地理空間框架提供，然而在智慧城市時期，由地理空間框架提供的地理信息已無法滿足發(fā)展需求，新一代以云計算、物聯(lián)網(wǎng)為依托的時空地理信息數(shù)據(jù)才能構(gòu)成智慧城市建設(shè)的基礎(chǔ)。

（二）為智慧城市建設(shè)提供感知信息

新時期，對以數(shù)字航空數(shù)碼攝影、高分辨衛(wèi)星遙感、低空攝影測量系統(tǒng)、傾斜攝影技術(shù)等為代表的地理信息采集新技術(shù)的應(yīng)用，為智慧城市獲取形象化、高精度、可視化的城市地理信息創(chuàng)造了技術(shù)條件，同時也為應(yīng)用者利用多時間尺度分析比較地理信息、監(jiān)控城市發(fā)展變化提供了可能。因此，在智慧城市建設(shè)中，以“動態(tài)”地理信息替代數(shù)字城市建設(shè)“靜態(tài)”的地理信息，在感知信息方面，測繪地理信息發(fā)揮著更加先進的作用。

（三）是智慧城市建設(shè)的應(yīng)用支撐

測繪信息系統(tǒng)利用新技術(shù)為保障，不斷為智慧城市的建設(shè)提供了豐富的數(shù)據(jù)，現(xiàn)代測繪技術(shù)逐漸逐漸取代傳統(tǒng)測繪技術(shù)。尤其是精度更高、靈活性更強的全球定位系統(tǒng)的確立，為測繪遙感數(shù)據(jù)系統(tǒng)提供更多數(shù)據(jù)來源，進一步增強了地理信息系統(tǒng)空間分析與現(xiàn)實虛擬的能力。測繪信息技術(shù)、全球定位系統(tǒng)及遙感數(shù)據(jù)系統(tǒng)三者的有機結(jié)合，為智慧城市能快速、準確處理空間信息和環(huán)境更新提供了一個更加巨大的技術(shù)體系。

（四）提高智慧城市建設(shè)的智能化程度

測繪地理信息的可視化特征，一方面更加直觀展示感知的城市信息空間分布及任何異常變化情況；另一方面測繪地理信息的空間分析模塊結(jié)合了特定領(lǐng)域的行業(yè)分析模型，以直觀、規(guī)律的方式在空間維度展示事物分布和發(fā)展變化規(guī)律，更精確、及時地提供與城市空間位置相契合的分析結(jié)果。此外，集成綜合運用空間數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)和大數(shù)據(jù)技術(shù)，有助于提升智慧城市建設(shè)中從各類信息發(fā)現(xiàn)和提取與空間相關(guān)知識的能力。

三、測繪技術(shù)在智慧城市建設(shè)的具體應(yīng)用

測繪技術(shù)的全面發(fā)展為“智慧城市”奠定了重要基礎(chǔ)。在“智慧城市”建設(shè)中，需要優(yōu)先發(fā)揮測繪行業(yè)優(yōu)勢，測繪部門也應(yīng)及時獲取全面時空數(shù)據(jù)資源，為服務(wù)其他部門提供技術(shù)優(yōu)勢。通過對云計算、互聯(lián)網(wǎng)及物聯(lián)網(wǎng)等信息技術(shù)的綜合運用，測繪技術(shù)在促進城市專題系統(tǒng)智能化、智慧化建設(shè)，加快城市經(jīng)濟、文化、環(huán)境的協(xié)調(diào)、可持續(xù)發(fā)展上有著廣闊的應(yīng)用前景。

（一）構(gòu)建時空信息云平臺

智慧城市的建設(shè)離不開信息的共享性與系統(tǒng)性。隨著城市的不斷發(fā)展，智慧城市需要有更實時性、更大信息量的信息支撐，同時對城市環(huán)境可視化、地址匹配性不斷提出更高的要求。因此，測繪技術(shù)在為智慧城市提供大數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)的信息支持方面，集中體現(xiàn)在時空信息云平臺的構(gòu)建與運用。時空信息云平臺（又稱GIS云）是一個綜合空間信息存儲和應(yīng)用平臺，它利用云計算，通過地理空間信息系統(tǒng)的建模、存儲以及處理，能使云平臺更加便捷高效、低成本的運行，以連續(xù)、靈活和創(chuàng)新的方式為智慧城市提供智能空間服務(wù)。智慧城市中任何與空間位置有關(guān)的應(yīng)用都以時空信息云平臺為支撐，它為智慧城市的建設(shè)提供數(shù)據(jù)、定位以及信息分析處理等服務(wù)功能，達到數(shù)據(jù)共享及整合的目的，讓數(shù)據(jù)信息的采集、存儲及編輯實現(xiàn)一體化運行，在促進城市管理與服務(wù)的基礎(chǔ)上，協(xié)調(diào)和整合各種信息資源，保障城市各系統(tǒng)之間的協(xié)同運行，為智慧城市的發(fā)展提供更加科學(xué)合理的規(guī)劃。

（二）為智慧城市建設(shè)提供空間數(shù)據(jù)

（1）高分辨衛(wèi)星遙感。自21世紀以來，具有高空間分辨率性能的遙感衛(wèi)星已漸漸成為當今商業(yè)遙感領(lǐng)域發(fā)展的主流。我國現(xiàn)階段最主要的測繪衛(wèi)星是資源三號衛(wèi)星，它不僅具有測繪功能，還能對資源進行調(diào)查，其應(yīng)用領(lǐng)域主要是1：50000的基礎(chǔ)地理信息的產(chǎn)品生產(chǎn)，還可應(yīng)用于1：25000及更大比例尺地圖的修測與更新，為建設(shè)智慧城市提供充足的數(shù)據(jù)依托，不斷服務(wù)于城市規(guī)劃、交通建設(shè)、生態(tài)環(huán)境、防災(zāi)減災(zāi)、國防建設(shè)等多個領(lǐng)域，在我國國土資源的檢測與調(diào)查事業(yè)中發(fā)揮著重要作用。

（2）數(shù)字航空數(shù)碼攝影。隨著數(shù)字航空攝影技術(shù)的日益進步，基于數(shù)字航空數(shù)碼拍攝的測繪技術(shù)得以發(fā)展。當前航空數(shù)碼相機主要朝著兩個方向發(fā)展：一是以線陣為主的傳感器發(fā)展方向，其中，ADS40是產(chǎn)品中的典型代表；二是以面陣為主的傳感器發(fā)展方向，其中，DMC、UCD為主要的產(chǎn)品代表。在航空數(shù)碼相機方面，我國也自主研發(fā)了諸如SWDC、TOPDC等為代表的航空數(shù)碼相機，這些航空數(shù)碼拍攝設(shè)備在很大程度上提升了我國捕捉高分辨率影像的技術(shù)水平，為智慧城市建設(shè)中運用到的DOM，DLG，DSM，DEM等提供了重要數(shù)據(jù)。

（3）航空傾斜攝影技術(shù)。作為近年來發(fā)展尤為迅速的新技術(shù)之——傾斜攝影技術(shù)，其有機結(jié)合了航空攝影技術(shù)和數(shù)字地面采集技術(shù)，彌補了傳統(tǒng)航拍技術(shù)只能垂直拍攝的缺陷，以一臺飛行器上安裝多部傳感器的方式實現(xiàn)從5個不同角度的影像信息采集，構(gòu)建了以地面為基礎(chǔ)的三維模型。這種技術(shù)不僅能更加真實的反映地物的實際情況，還能有效解決傳統(tǒng)航拍模式中正射影像的不足，更加高效獲取建筑物側(cè)面紋理的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。

（4）光探測與測量系統(tǒng)。光探測與測量系統(tǒng)集激光測距、IMU、GPS等技術(shù)為一體，是一種融合高分辨率CCD相機的新型傳感器設(shè)備，光探測與測量系統(tǒng)主要利用激光回波測距，通過高度精度獲取數(shù)字表面模型之后，運用數(shù)字化處理模式，得出城市相關(guān)建模參數(shù)、植被參數(shù)及電力巡線參數(shù)等數(shù)據(jù)信息。因此，該系統(tǒng)可同時獲得多種高分辨率光譜CCD影像，為后續(xù)應(yīng)用提供更豐富的數(shù)據(jù)資源。

（5）低空攝影測量系統(tǒng)。在當代低空空間技術(shù)應(yīng)用中，低空無人機是其最主要的載體之一，低空攝影測量系統(tǒng)可實現(xiàn)40°到60°傾角的地面遙控攝影，可以按照布設(shè)的航線獲取城市建筑物的側(cè)面與頂部影像，遙感影像中心位置可達到0.1m甚至更高的空間分辨率。因此，利用高分辨率拍攝的低空影像作為城市三維模型的影像源，能多重發(fā)揮影像的數(shù)據(jù)作用。同時，低空多角度、高分辨率的遙感影像拍攝也為城市三維景象各種紋理信息的采集提供可靠來源。在城市三維景觀中，建筑物是其重要主體，低空攝影測量系統(tǒng)在已有二維數(shù)據(jù)的幫助下，能快速、方便獲取建筑物高度及其幾何結(jié)構(gòu)信息；其過程主要是通過重建三維模型并映射低空遙感影像三維紋理獲得。在三維可視化映射中，建筑物墻面和屋頂?shù)膫?cè)面分為可見和不可見，測量系統(tǒng)將首先判斷建筑物側(cè)面的“可見性”，然后根據(jù)多航帶影像映射出最佳紋理，結(jié)合紋理糾正、消隱分析等技術(shù)的應(yīng)用，最終生成與城市真實建筑物一致的三維模型，保證最佳的可視效果。

結(jié)語：綜上所述，為適應(yīng)現(xiàn)代智慧城市的發(fā)展要求，跟上信息化時代步伐，充分重視和應(yīng)用測繪技術(shù)對促進城市信息化、智能化和智慧化發(fā)展有著極為重要的現(xiàn)實意義，可謂是現(xiàn)代智慧城市發(fā)展的一味催化劑。對此，應(yīng)不斷加強并推廣測繪技術(shù)在智慧城市建設(shè)中的應(yīng)用，測繪部門應(yīng)充分發(fā)揮測繪地理信息創(chuàng)建、完善的主體作用，為智慧城市建設(shè)提供空間信息和測繪保障，打造一批有“智慧”的城市，更好服務(wù)于城市人民生活。