新形勢下流域新型基礎測繪若干問題的思考

沈清華，孫 雨，鄧神寶，王進科，鄧理思

(中水珠江規劃勘測設計有限公司，廣東 廣州 )

基礎測繪是為經濟建設、國防建設和社會發展提供地理信息的基礎性事業，是經濟社會可持續發展的重要支撐。2015 年 6 月國務院批復同意的《全國基礎測繪中長期規劃綱要(2015—2030年)》明確提出了構建“全球覆蓋、海陸兼顧、聯動更新、按需服務、開放共享”的新型基礎測繪體系的要求，加快發展基礎測繪，形成新型基礎測繪體系，對于全面建成小康社會具有重要意義。

相較于傳統的基礎測繪而言，新型基礎測繪的“新型”二字，主要體現在技術手段“新”、工作內容“新”、成果形式“新”以及生產服務方式“新”，這幾個方面的“新”預示著其有著區別于傳統基礎測繪的顯著特征，一是技術手段上，要加強測繪與航空航天、衛星導航、人工智能、大數據和物聯網等高新技術的融合發展和應用；二是工作內容上，以對現有地理信息成果的維護更新和重點區域動態測繪為常規工作內容；三是成果形式上，以現代測繪基準體系和三維數字地理空間數據為主要成果形式，實現基礎地理信息的多尺度融合和聯動；四是服務方式上，以滿足多樣化需求的定制服務、按需生產為主要生產服務方式。

流域基礎測繪是為流域規劃、建設與管理提供基礎性地理信息成果的前期性工作，建國以來，特別是改革開放以來，水利測繪工作者完成了一系列重要的流域層面的基礎性測繪工作，為實施生態流域建設、實現流域高質量發展提供了重要的基礎地理信息成果，是國家基礎測繪工作的重要補充。

隨著中國特色社會主義建設進入新時代，國家治水思路發生了根本性的轉變，習近平總書記明確提出了“節水優先、空間均衡、系統治理、兩手發力”的十六字治水方針，為新時期治水思路指明了前進方向，我國的治水工作重點也隨之轉變為“水利工程補短板、水利行業強監管”，同時，黨中央國務院高度重視智慧社會建設和發展，把智慧社會作為建設創新型國家的重要內容，智慧水利作為智慧社會建設的重要組成部分，旨在應用物聯網、大數據、云計算、移動互聯網和人工智能等新一代空間信息技術，實現對水利對象及活動的透徹感知、全面互聯、智能應用與泛在服務，實現“信息技術標準化、信息采集自動化、信息傳輸網絡化、信息管理集成化、業務處理智能化、政務辦公電子化”。這些都對流域基礎測繪工作提出了新挑戰，流域基礎測繪將面臨種類更多、質量更高、需求量更大、應用更廣的現實需求，其在實現流域高質量發展中的基礎性作用不斷強化，一方面要繼續滿足傳統的流域規劃、建設等方面的需求，提供傳統的以4D產品為主的基礎地理信息產品；另一方面要滿足新時代背景下“水利工程補短板、水利行業強監管”、智慧水利、流域動態監測等愈來愈多樣化、定制化的新需求，提供各種尺度的從三維實體模型到一體化場景的地理信息產品。

因此，流域層面的新型基礎測繪工作需要突破傳統思維、轉變發展模式、實現轉型升級，更好地服務于新時期治水工作。

1 流域新型基礎測繪的主要任務

1.1 構建現代測繪基準

在國家現代測繪基準框架的基礎上，構建覆蓋流域層面的、陸海島礁統一的現代測繪基準，包括與國家GNSS-C級以上控制網或連續運行跟蹤站相互聯動的GNSS-C級高精度控制網、三等以上精密水準網、厘米級似大地水準面精化模型以及CGCS2000坐標分區轉換模型。以滿足流域基礎地理信息快速、實時、動態更新以及全天候動態監測的需求。

1.2 建設水陸一體化的三維基礎地理信息數據庫

開展水陸一體化基礎地理信息采集，加強沿海島(礁)、國際河流、自然災害頻發地區的基礎地理信息獲取，建立覆蓋更全面、內容更豐富、品種更齊全、分類更具體的多比例尺、多分辨率、多數據源、多時相、標準化的基礎地理信息數據庫，構建重點區域及重大工程項目的精細化模型，搭建可動態更新的數字流域地理空間框架以及智慧水利時空云信息平臺。以滿足流域規劃與設計、建設與管理、水資源配置與調度以及智慧水利等的需求。

1.3 構建流域重點區域及水利設施動態監測系統

持續對重點河段、堤防、庫區等開展空間化、定量化、常態化的動態監測，并形成定期報告和監督機制，獲取監測區域和對象的清晰影像及精密點云模型，反映重大水利工程的實施狀況和效果，充分揭示流域自然資源及生態環境的空間分布規律，為水利設施變形分析、安全監控、流域執法、湖庫生態保護、水庫淤積等提供基礎依據。

2 流域新型基礎測繪技術體系建設

構建流域新型測繪技術體系應面向新時期治水任務對于測繪地理信息的戰略需求，緊跟國際測繪地理信息發展前沿，圍繞全面建成以信息化測繪、智能化測繪為主的總體思路，提升對全流域或重點區域的自主、全天候、多種觀測、多源數據獲取能力，構建以測繪地理空間數據獲取、分析、應用為主線的新型測繪技術體系。

2.1 基于船載的水陸一體化三維時空信息獲取技術

集成三維激光掃描、多波束測深、光學影像掃描和GNSS、光纖羅經等先進裝備和技術，解決多傳感器移動信息采集設備集成應用的關鍵技術問題，實現多源水陸信息的融合與拼接以及移動中的陸地、水下地形的一體化采集，獲取多種類多尺度三維地理信息，提升多種觀測、多源數據獲取能力及智能化水平，如圖1所示。

圖1 水陸一體化船載空間地理信息采集系統

2.2 基于機載的多傳感器無人機智能全息測繪技術

研究多平臺、多傳感器、多視角、高分辨率低空遙感信息采集與多元化處理以及多源、多時相、多尺度低空遙感數據融合關鍵技術，以地理信息產品精細化、精確化、真實化、智能化為目標，利用激光掃描、傾斜攝影等傳感技術實現從三維激光點云到全景照片等多樣化手段的“智能化全息測繪”，建立實體形成涵蓋采集區域高清、高精的結構化、地理實體的矢量、三維模型數據，生成高分正射影像、高精度地形地貌模型、高分三維實景模型及360°全景圖，如圖2所示。

圖2 無人機空間地理信息采集系統

2.3 基于陸海空天一體化的近海島礁測繪技術

研究基于似大地水準面精化模型的陸海高程基準統一、基于高等級GNSS定位及CGCS2000坐標轉換模型的陸海坐標系統統一以及大面積海域精密潮汐模型構建等關鍵技術，實現陸海島礁時空基準的統一及傳遞。利用GNSS配合機載及船載三維激光掃描技術從不同視角獲取島礁全方位三維地理信息，研究多源、異構、多維地理空間數據的融合建模技術，實現陸海空天一體化近海島礁三維信息化測繪。

圖3 空間地理信息大數據云處理平臺

2.4 基于多源監測數據融合處理技術

面向不同監測種類、不同監測方法、不同監測裝備、多種監測項目和不同監測對象等獲取的多源監測數據，研究多源監測數據融合處理及線性回歸分析關鍵技術，實現監測成果的實時處理、智能分析和信息化反饋，并形成標準化的工作流程。

2.5 基于云平臺的空間數據分析與應用技術

面向多源、異構、多維、多尺度的陸海空天一體化的海量空間地理信息，構建基于云計算、大數據、物聯網以及移動互聯網的高性能、高效的空間地理信息大數據云處理平臺，提升海量數據處理的自動化和智能化水平。同時，利用4S技術在云計算平臺上開展大數據信息的深度挖掘和分析利用，實現大數據的再利用，發揮更大的利用價值，如圖3所示。

3 新型測繪技術應用案例

3.1 概況

采用多傳感器無人機智能測繪技術對位于珠江流域的某大型水利樞紐主要施工區域進行周期性航攝及三維實景建模，為水利樞紐全生命建設周期的設計過程、施工組織、形象進度展示、工程量復核、庫區違建巡查以及安全監控等智慧管理提供了重要的空間地理信息支撐，如圖4—5所示。

圖4 重點施工區三維實景模型

圖5 基于三維點云模型的方量計算

3.2 技術特點

案例屬于面向需求的新型測繪項目，融合多傳感器的地理空間信息獲取技術，建立地理實體的矢量、三維模型數據，形成涵蓋工程區域高清、高精的結構化實體三維地理數據，研究地理實體結構信息的智能提取，生成包括三維實景模型、精細化三維點云模型、高分正射影像圖、360°全景視頻等多尺度、多類型的新型地理信息產品，為工程建設智慧管理提供智能化的空間地理信息服務。

4 思考與建議

(1)流域新型基礎測繪既是新生事物，又是必然趨勢，是流域測繪地理信息事業轉型升級和跨越發展的新追求和落腳點。隨著數字流域、智慧水利建設的不斷推進，新型基礎地理信息成果的本底作用、數據支撐功能將更加重要，需要適時有針對性地推進流域新型基礎測繪工作。

(2)流域新型基礎測繪開展之初，并沒有成熟的經驗，需要加強相關方面的頂層設計、技術攻關和組織保障，積極探索與總結，健全質量保證體系，加強作業過程的標準化建設，制定與空間地理信息采集手段相適應的作業指導書及工作流程，制定與不同地理信息產品相適應的質量保證措施和質量評價標準，發揮標準化在流域新型基礎測繪中的引領作用。