智能化測繪的基本問題與發展方向

趙國富

摘 要：眾所周知，測繪的基本任務是測定和表達各類自然要素、人文現象和人工設施的多維空間分布、多重屬性及其隨時間的動態變化.為此，需要借助于各種先進技術手段和儀器裝備，開展數據采集、處理、分析、表達、管理及成果服務等活動.這使得測繪成為一個技術密集型行業，技術進步在提升其生產效率與服務水平方面發揮著至關重要的作用.我國測繪經歷了從模擬測繪技術到數字化測繪技術的重要變革，逐步實現了全行業的數字化轉型，推動了數字化產品生產與服務體系的全面建立，促進了地理信息產業的蓬勃發展.但近年來這種數字化測繪技術的“紅利”已基本用完，測繪生產與服務面臨著數據獲取實時化、信息處理自動化、服務應用知識化等諸多新難題.從數字化測繪走向智能化測繪，成為必然選擇。

關鍵詞：智能化測繪;基本問題;發展方向

引言

作為測繪工作者來講，最關鍵的職責就是確保測繪工程達到測繪質量標準，因此測繪工作者要結合測繪工程的基本實施思路來進行測繪測量手段的合理選擇。在目前的情況下，數字化的測量測繪技術手段已經被全面普及于工程測量領域，客觀上達到了工程測量資源顯著節約的良好實踐效果，有效控制了測量測繪操作中的誤差。由此可以判斷出，數字化的工程測量手段構成了測繪工程在新形勢下的基本轉型趨勢，測繪工作者要對此給予重視。

1智能化測繪的概念與內涵

從技術的角度看，數字化測繪是使用專門的儀器或裝備，測定自然要素、人工設施和人文現象的空間分布、專題屬性、相互關系及時空變化，并進行數字化建模、空間化處理和可視化表達，產出數字化的地理空間數據產品，并提供相應的數據信息服務.其本質特征是對各種數字化的觀測資料，采用定量算法或解析模型，在矢量或柵格等度量空間中進行計算解析，實現幾何處理、物理反演及誤差分析.多年來，人們以計算幾何、離散數學、數理統計等為基礎，依據坐標體系、投影變換、成像機理、共線方程、測量平差等測繪原理，對時空基準、遙感影像、數字地圖等進行幾何特征與物理參數研究，提出了包括坐標變換、幾何校正、輻射融合、分類提取、多維建模、空間分析、可視化表達等在內的一系列處理算法與模型，奠定了數字化測繪的模型與算法基礎，現實世界是由紛繁多樣的自然要素、人文現象及人工設施組成的，既呈現出千姿百態的幾何特征，多維動態的時空分布，又具有錯綜復雜的相互關系，往往無法用一組簡潔通用的數學模型或算法加以完整描述.例如，數字化地形要素的圖形、屬性之間存在著錯綜復雜的關系，雖可以利用計算幾何、空間關系等模型、算法加以計算分析，但要對其內容完整性和邏輯一致性等進行合理性判定，則需借助于專家的認知經驗.實際上，根據地形圖上相鄰等高線的鄰接關系和相差的等高距數，有經驗的測繪工作者能快速地識別出山包、谷地、鞍部等地形要素，判斷其高程賦值是否存在異常，但卻難以將之表達成解析型算法或模型.在全國1∶5萬基礎地理信息建庫與更新工程設計與實施過程中，有關專家曾通過研究4D數據應滿足的內容完整性和邏輯一致性，凝練了5類20余種約束條件與規則，將其與等高線鄰接關系、復雜線G線關系等系列算法相結合，形成了基于“規則G算法”的數據質量檢查、評價方法，實現了等高線高程異常、DEM粗差等近百種數據質量元素的自動檢查與錯誤信息定位，在基礎地理信息數據庫更新工程中發揮了重要作用。

2測繪工程測量的重要性

測繪工程測量的基本含義就是工程測量工作人員依靠專業測繪與測量技術儀器，針對工程整體結構以及工程所在區域的地質特征實施全面的勘察與檢測，進而提供合理與科學的工程規劃決策支撐。因此，從根本上來講，工程測繪與測量環節構成了工程決策以及工程實施過程中的前置環節，工程測量業務人員要準確認識工程測量與測繪實踐的重要保障意義。當前，工程測量與測繪技術手段已經達到豐富與多樣的程度，工程測繪手段的日益豐富客觀上帶動并且促進了測繪工程領域的實踐轉型，對于測繪技術資源實現了更大程度上的優化分配與節約。現階段，測繪工作人員已經能夠依靠數據化與智能化的工程測繪手段來輔助完成測繪操作任務，對于人工完成測繪操作中的測繪數據誤差實現了有效的杜絕，體現了測繪工程實踐中滲透智能化以及數字化技術的必要性。

3構建智能化測繪的知識體系

最近一段時間，人工智能對測繪學科的影響，引起了測繪界廣泛關注，先后提出了對地觀測大腦、泛在測繪、顧及三元空間的智慧城市GIS框架等新概念，為智能測繪的研討奠定了基礎.但是，如果要構建智能測繪體系，則還必須聚集智能化測繪的基本問題，開展前沿性的研究探索，構建具有內在邏輯和結構的智能化測繪知識體系，促進知識和應用的融通.為此，需要加大對智能化測繪的智能機理、計算模式、賦能機制等研究，并在生產實踐的基礎上，抽象出科學的概念、術語、命題、陳述、定律、定理，凝練出擬研究解決的基礎理論與關鍵技術問題，積極爭取國家科技研發專項、自然科學基金等資助，研究形成具有系統性和邏輯性的知識體系與成套理論方法，為智能時代的人類測繪活動提供新思路、新方法和新工具.

4 GPS技術在測繪工程中的常見問題和應用對策

GPS技術是具有海陸空三維立體定位和導航功能的全新定位系統，其最早出現于上世紀七十年代，當時作用還不甚明顯，直至應用在建筑行業，其作用開始凸顯，并直接引發了測繪工程的轉變。這一階段，GPS技術廣泛應用于測繪工程，不僅為測繪工作的開展提供了手段，也為其他各行各業應用GPS技術提供了有益的經驗，并直接推動了GPS技術的普及和應用。從測繪角度看，GPS技術在測繪工程上的作用雖然巨大，但由于系統影響，問題也十分明顯。首先就是數據竊取或篡改問題，由于系統安全性較差或人工操作不規范，GPS技術很容易成為數據泄露的端口，引發數據安全性問題，并且伴隨智能化技術的進步，這種數據安全極有可能反過來引發建設工程后期風險，對人民生命及財產安全帶來極大隱患。其次，數據精準性問題。即由于系統設計不規范，導致數據可靠性或準確性較差，從而使實際測繪工作受影響，并直接導致建設工程風險上升，并嚴重影響整個工程施工質量。最后就是數據零散問題。即測繪企業未能充分發揮數據優勢，強化對數據的一體化管理，從而導致數據信息資源完整性、穩定性較差，很難構建完整的測繪數據網絡，導致測繪工作未能得到有效提升。

結束語

回顧數字化測繪技術的發展歷程與重要貢獻，可知其是以確定性的“規則G算法G模型”為本質，對現實地理世界進行數字化采集、表達、處理與分析，但往往難以滿足多維動態的地理場景建模和復雜空間問題求解的需求.面對全社會數字化發展、智能化轉型的時代浪潮，應通過人類自然智能、機器智能與測繪知識、算法的有機結合，構建以知識為引導、算法為基礎的智能化測繪體系，實現對真實世界的智能感知、認知、表達及行為計算，提供更加豐富、更為精準的地理空間數據、信息及知識產品.為此，需聚焦測繪自然智能的解析與建模、混合型測繪智能計算的構建與實現、智能賦能測繪生產的機制與路徑等基本問題，大力開展智能化測繪知識體系的構建、技術方法研究、應用系統和儀器裝備研發.

參考文獻：

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