基礎測繪在數字城市建設中的作用及應用分析

郭麗萍

近年來我國城建事業持續推進，市場經濟不斷發展，為數字城市的建設創造了良好條件，新型基礎測繪技術的應用，更是提升了數字城建效率和質量，本文聚焦于此，綜合采用文獻調查、案例分析等科學手段，對數字城市建設進展、基礎測繪應用價值等進行論述，同時明確空間規劃、重點工程建設等應用方向，提出了完善采集規范、加強技術開發等應用要點。

在經濟格局變更、新業態不斷涌現的背景之下，基礎測繪現代化特征愈發明顯，與網絡科技、3S 技術等的結合度愈發緊密，基礎地形測繪、大地測量等精度明顯提升，房產測量、工程測量也更加可靠，為數字城市建設提供了強大助力，但同時，基礎測繪意識淡薄，數據共享性、時效性不足等問題也逐漸凸顯出來，有必要在現狀分析的基礎上，對其應用思路及要點進行深入探究。

一、數字城市建設概念及進展

基礎測繪是城市規劃的重要支撐，能夠在統一的技術標準、規劃指引下，對城市信息開展全方位采集，數據采集對象包含城市坐標、高程等基礎屬性，市政道路、文教設施等附屬網絡，以及城市等高線、高程點，河流濕地、行政區劃等專業信息，工作綜合性、繁瑣性特征較為明顯。20 世紀80 年代以前，基礎測繪信息多以紙質文件為載體，覆蓋范圍有限且共享性不足，進入21 世紀以后，電子文檔、磁盤等新興載體不斷涌現，地理信息系統也逐步完善，突破了二維平面地圖的限制，數字城建潮流悄然興起。

數字城建是網絡科技、信息工程等綜合發展的產物，主張以數字化技術為依托，強化城市基礎設施、空間規劃等信息的收集整理，并逐步建立起包含城市地理、生態環境，以及經濟、人口要素等的復雜體系，為發展規律探尋、城市空間規劃等提供依據和方向，保障戰略決策的科學性。狹義上看，數字城市彰顯了現代化、數字化的城市管理理念，可以在地理信息支撐下，構筑出網絡虛擬平臺，促進國土、市政、消防等大體量城市信息的綜合分析，保障城市規劃、建設、運營質量。

二、基礎測繪在數字城市建設中的地位作用

1.能夠加快數字城市建成速度

進入新常態發展階段后，基礎測繪技術體系得到了進一步的完善和發展，與3S 技術、虛擬建模技術、大數據等技術的融合度愈發緊密，改變了傳統工作模式中單一依靠人工測繪開展工作的面貌，數據采集、更新速度明顯加快。應用GPS 開展測繪工作時，20km區域內的靜態目標，只需經過15min 左右，即可完成精準定位，若項目為靜態相對定位，所用時長更是被縮短至2min。同時，RS、GIS 等技術應用，還能夠實現地表數據的實時化、全天候采集與存儲，從而縮短數據更新周期，改善系統分析處理能力，避免信息失真造成的決策錯誤、滯后問題，也能夠防止土地資源緊缺背景下，由于規劃失誤造成的民生矛盾，從而加快數字城市建成速度。

2.能夠保障數字城市建設質量

作為城市建設先行性工作，基礎測繪數據的可靠性、完整性直接影響決策質量，傳統測繪模式中，地質、水文、環保等資料類型眾多，外業工作量大且負擔繁重，測繪過程容易受測繪人員專業水平、情緒態度等因素的干擾和影響。而新時代基礎測繪工作中，科技應用頻率明顯提高，數據測繪精度也相應提升，據相關研究顯示，在5km 工作范圍內，GPS 精度可以達到6 至10m，100 至150km 工作范圍內，定位精度也可達到7 至10m，能夠為城建工作提供良好支撐。RS 技術中，航空、高空攝影技術的發展，也極大改善了地理影像的分辨率和清晰度，近年來無人機航攝技術也逐漸進入測繪市場，小巧、靈活的機型為數據采集創造了更加便捷的通道，有助于提升數字城建質量。

3.能夠拓寬數字城市發展空間

隨著現代科技體系的不斷完善，數字城建事業在我國影響范圍持續擴大，對區域高新技術產業的發展起到了積極的帶動作用，數字城市的智能化特征也愈發明顯，在基礎測繪的幫助下，不僅能夠提升空間規劃效率，還能為智能交通、城市安防等項目提供依托，促進醫療信息化、建筑行業節能化等，進一步拓寬數字城市在經濟領域的發展空間。同時，現代基礎測繪技術的應用，還擴大了數據采集的物理空間，環境、交通等多領域信息被整合至集成化的信息平臺之中，以供隨時調用查看，能夠顯著提升土地監管效率，減少廢棄、不合理用地行為，促進城市土地的優化利用。

三、基礎測繪在數字城市建設中的應用體現

1.應用于城市空間規劃

城市規劃工作牽涉因素較多，區域、設施功能定位、區間關系設定等的合理性直接影響到規劃質量，部分地區舊時經濟發展較為滯后，城市規劃用圖信息錯誤、遺漏情況較為普遍，且多年未更新改進，很難適應現階段城市發展需求。數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 技術開展平面控制量測量，實踐環節要做好起算點控制，根據需求布置像片控制點，可結合實際需求增設平高點，最終得到的成果經過加密后，直接存入數據庫中，為數字城市模型的搭建奠定基礎。其次還應關注外業地形圖調繪、內業編輯要求等，統一數據采集項目，比如房屋建筑中應采集項包括建筑結構、層數、使用面積等信息，對于新增地物則要明確基礎測繪流程，可采用提前圈定、后期補錄信息的工作方案。內業編輯環節應當重點關注數據格式、文件命名等問題，以統一標準開展培訓，保障基礎測繪數據的可用性，同時配備嚴格的審核、檢查機制，以外業調繪成果為依據，對照各類要素、文字等標注是否正確，符號線是否清晰，圖層、顏色以及中心線、骨架線等機檢難度較大，可以采用人工輔助的形式，確保空間規劃圖質量。

2.應用于重點工程建設

重點工程是城市建設中極為關鍵的部分，與政府發展規劃、年度計劃等結合緊密，且通常具有持續周期長、參建單位多等特征，基礎測繪可以為之提供決策依據，保障城建規劃的合理性。以城市綠化工程為例，應用新型測繪技術，首先可以輔助開展城市綠地調查，城市綠地類型較為多樣，除常見的公園綠地外，生產綠地、附屬綠地等均是較為關鍵的類型，其斑塊分布數量多且面積大小不一，測繪時還可能受到植被動態演替、人工管理改造等的影響。實踐時可以采用遙感技術進行綠地調查，裝設不同空間、光譜分辨率的傳感器輔助工作，全天候、實時化記錄對象大小、空間位置等，收集到的數據統一傳輸至GIS 系統，進行綠地分布變化趨勢分析、模型預測等，為綠地的動態監測提供保障。其次還可以用于城市綠地評價，城市綠地率、人均公共綠地率等均是衡量城建質量的關鍵指標，應用3S 技術，可以對城市綠地面積、形狀、連接程度等進行評估，也可從景觀建設角度對城市綠化結構開展評價，通過遙感影像計算喬木、灌木、灌草等的面積比例，促進城市景觀格局的多樣化。

3.應用于公共安全建設

伴隨市場經濟繁榮、社會面貌變更，各行業領域生產力得到極大解放，帶來經濟創收的同時，各種安全問題也接踵而至，重大建筑火災出現頻率增加，公共衛生事件國際化趨勢顯著，再加上自然災害頻頻發生，給城市居民人身財產安全造成了極大威脅，數字化公共安全系統的搭建迫在眉睫。從實踐角度來看，部分城市受地質、地形條件制約，出現泥石流、巖崩、地震等自然災害的概率較大，災害來臨時，城市基礎設施會在短時間內遭到毀滅性破壞，范圍內居民的人身安全也很難得到保障。以基礎測繪手段為依托，首先可以提供詳實的高風險區域信息，明確區域界限及周邊情況，輔助規劃城市避難場所，相關的生命線系統如供電、供水設施、通信設施等也可以獲得更加科學的設計和協調，保障安全性和便利性，最大限度降低災害損失。其次，基礎測繪所提供的信息還能為救災指揮、調度提供幫助，在2008 年汶川地震中，測繪部門就曾經整合數據成果，建立起了集災區觀測、遙感監控功能為一體的系統，綜合航天、航空、低空信息輔助搶險救援，為救援時間的爭取提供了強大助力。

四、基礎測繪在數字城市建設中的應用要點

1.明確地理信息資料采集規范

數字城市建設具有鮮明的綜合性特征，需要在統籌思想指引下，對交通、水利、國土等各項數據進行整合梳理，專業跨度較大，測繪信息采集的側重點及行業標準也存在較大差異，實踐環節有必要進行規范和統一。首先應當明確各部門數據源差異，可以廣泛采集多部門數據源樣本，對其分層情況、質量以及屬性等進行深入探究，綜合數據庫建設標準、數學基礎等開展分析工作，找出各體系之間的主要差異點和矛盾點，在對照表編制的基礎上，提煉和歸納出相應規律及標準。其次還應做好數據預處理工作，將各部門反饋信息進行整合轉換，在格式、分類、代碼等高度統一的基礎上，重新定義圖層和分類標準，使之更加符合數字城市建設系統運轉需求，若存在矢量格式轉化數據，則要檢查轉換后數據是否有精度下降、空間丟失等問題，關注實體與坐標、高程屬性之間關系是否一致，若有顏色標注信息，必須保障較高分辨率，防止顏色失真問題。數據處理完成后，還應進行最后的整合、處理工作，明確不同專業間數據的內在拓撲關系，接邊精度要符合設計標準，相同分辨率前提下，才能開展影像數據鑲嵌工作，覆蓋、鑲嵌完成后，不能出現模糊、重影的問題，色調要均勻一致，如若發現數據錯漏、遺失問題，應當及時開展修補工作。

2.推進3S 一體化技術的有效應用

3S 技術是對RS、GPS、GIS 技術的統稱，其中RS技術位于前端部分，可以在電磁波原理的幫助下，從高空實時采集地物信息，并以信息為原料開展掃描、處理、傳輸等工作，從而提升系統對各種地物、現象的識別、測控能力。基礎測繪環節可以將地形地貌、人口分布、城市綠化等作為重點關注對象，通過參數調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，避免人工測繪費時、費力的弊端。其次是GIS 技術，該技術可以為測繪數據的存儲、分析及輸出創造條件，滿足自定義條件下的數據組合分類、查詢及檢索要求。數字城市建設中，應當加強GIS 數據庫的搭建與設計，推薦采用分布式信息存儲方案，廣泛吸納其他建設單位、職能部門的數據成果，提升數據庫充實程度，結合《測繪法》相關規定設立成果更新周期，保障數據時效性。同時還應融合4D 技術與信息挖掘技術，將數字正射影像圖、高程圖等相融合，優化信息傳輸效果，還可引入人機交互技術，用真三維圖形展現空間地理信息，以VR、人工智能等技術為依托，更加直觀、全面地呈現城市內部面貌，輔助規劃用地、功能區適宜性評價，提升城建科學性。最后是GPS 技術，該技術在我國的起步時間較早，能夠在衛星空間站的支撐下，實現精準定位和數據采集，應用環節要按照標準開展天線安裝、系統調試工作，重點關注街道外弱廊線等的影響，借助偏心測量方案找準定位，同時合理設計控制網形，滿足多比例地形圖的制作需求。

3.完善基礎測繪信息共建共享機制

近年來我國經濟高速發展，城建事業穩步推進，各職能部門積極組織測繪、推動建設，工作成果不斷積累的同時，也帶來了極大的資源浪費，部分地區缺乏資源共享機制，片面采用條塊分割的基礎測繪管理方案，不僅重復測繪情況嚴重，部門之間技術標準、成果質量也很難得到統一保障。數字城建背景下，基礎測繪成果共享問題得到了社會各界的普遍關注，進入新常態發展階段以來，國家基礎地理信息中心也已經向各社會單位提供了海量信息化數據，其中比例尺地形圖高達3萬余張，數字成果近20TB，涉及交通、航空等諸多領域，基礎測繪成果共享方向基本明朗。實踐環節應當正視這一發展趨勢，積極搭建基礎測繪成果共享平臺，調動氣象、環保等部門力量，實現跨區域的測繪信息共享，結合成果保密管理等相關法規，明確測繪成果保密范圍、等級等，建立科學、合法的信息交換機制，在緊密的合作關系之下強化需求對接，保障數字城建事業的良性發展。其次，還可以積極轉化自身基礎測繪數據成果，結合信息科技推出測繪3D、4D 產品，直觀呈現地表實時影像、地形地貌特征等，同時整合各部門提供的信息、要素，完善現有數據庫和立體模型，促進地理信息服務的多元化、優質化發展。

五、結語

綜上所述，基礎測繪是數字城建的關鍵性、支撐性手段，能夠為交通、國土、水域等信息的采集提供幫助，保障數字城建質量和效率，實踐環節可以從空間規劃、重點工程建設以及公共安全防護等角度出發，不斷完善地理信息資料更新標準，推進3S 技術一體化技術的應用，配套建立數據編輯、接邊處理、信息驗證等規范體系，提升圖像精度和分辨率，為城市長遠發展奠定穩固基礎。