李欣,林芃(1．濟(jì)南市勘察測繪研究院,山東濟(jì)南 250013; 2．山東省城市空間信息工程技術(shù)研究中心,山東濟(jì)南 250013)

城市信息化測繪技術(shù)裝備體系研究

李欣1,2?,林芃1,2
(1．濟(jì)南市勘察測繪研究院,山東濟(jì)南 250013; 2．山東省城市空間信息工程技術(shù)研究中心,山東濟(jì)南 250013)

摘 要:測繪技術(shù)裝備是測繪生產(chǎn)的重要組成部分,城市信息化測繪技術(shù)裝備體系建設(shè)是建成城市信息化測繪體系的基礎(chǔ)和保障。本文從城市測繪的自身特點(diǎn)出發(fā),根據(jù)城市信息化測繪體系的主體構(gòu)成,從生產(chǎn)系統(tǒng)、服務(wù)系統(tǒng)、管理系統(tǒng)和數(shù)據(jù)中心四個方面提出了城市信息化測繪技術(shù)裝備體系建設(shè)思路,為形成符合信息化測繪要求、功能齊備、布局合理的現(xiàn)代化城市測繪技術(shù)裝備體系提供了參考。

關(guān)鍵詞:測繪技術(shù)裝備；生產(chǎn)系統(tǒng)；服務(wù)系統(tǒng)；管理系統(tǒng)；數(shù)據(jù)中心

1　引 言

測繪是發(fā)展高新技術(shù)并且應(yīng)用高新技術(shù)的行業(yè),在社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展中起著基礎(chǔ)性、前期性和保障性的作用[1],擔(dān)負(fù)著為社會公眾提供基礎(chǔ)地理信息的職責(zé)。上世紀(jì)90年代以來,城市測繪行業(yè)實現(xiàn)了由傳統(tǒng)模擬測繪向數(shù)字化測繪的轉(zhuǎn)化和跨越,在夯實測繪基礎(chǔ)、豐富測繪產(chǎn)品、研究與應(yīng)用新技術(shù)、發(fā)展地理信息產(chǎn)業(yè)等方面取得了顯著的成績,實現(xiàn)了經(jīng)濟(jì)效益和社會效益雙豐收[2]。目前城市測繪行業(yè)正處于由數(shù)字化測繪向信息化測繪邁進(jìn)的關(guān)鍵時期,在數(shù)字測繪基礎(chǔ)上,在網(wǎng)絡(luò)化運(yùn)行環(huán)境中,實時有效地向信息化社會提供地理信息綜合服務(wù),滿足信息化社會需求,提升自身的綜合能力,是城市測繪行業(yè)面臨的機(jī)遇與挑戰(zhàn)[3]。

測繪技術(shù)裝備是地理空間信息采集、獲取、處理、管理和成果輸出的專用技術(shù)工具,是測繪生產(chǎn)的重要組成部分[4]。傳統(tǒng)測繪技術(shù)裝備分為兩大類,外業(yè)儀器和內(nèi)業(yè)儀器。外業(yè)儀器用于數(shù)據(jù)的采集和獲取,內(nèi)業(yè)儀器用于數(shù)據(jù)的加工、處理和成果輸出。隨著傳統(tǒng)測繪向信息化測繪的轉(zhuǎn)型,激光技術(shù)、電子技術(shù)、計算機(jī)技術(shù)、遙感技術(shù)和信息技術(shù)等高科技手段與測繪的結(jié)合越來越緊密,信息化測繪與地理信息產(chǎn)業(yè)對測繪技術(shù)裝備的要求越來越高,測繪技術(shù)裝備的內(nèi)涵與外延都發(fā)生了深刻的變化?，F(xiàn)代化測繪技術(shù)裝備被定義為滿足“信息實時獲取、快速自動處理、信息服務(wù)及應(yīng)用、質(zhì)量自動檢測、協(xié)同化集成管理”要求的系統(tǒng)[5],這一定義明確了信息化測繪技術(shù)裝備總體發(fā)展的方向。

2　城市信息化測繪體系概述

與其他測繪行業(yè)相比,城市測繪有著自身的特點(diǎn),地域范圍相對狹小、業(yè)務(wù)需求個性多樣、技術(shù)問題紛繁復(fù)雜、工程任務(wù)周期短工作量大。這就要求城市測繪部門需立足本市,走建設(shè)城市信息化測繪體系的道路。城市信息化測繪體系建設(shè)是涉及整個城市測繪單位的信息化能力提升,它需要從基礎(chǔ)條件、綜合管理、環(huán)境保障、綜合服務(wù)、核心業(yè)務(wù)等多個方面進(jìn)行統(tǒng)籌和建設(shè)。根據(jù)城市測繪的特點(diǎn)和城市信息化測繪體系的建設(shè)內(nèi)容,城市信息化測繪體系的主體由城市地理空間數(shù)據(jù)中心、信息化協(xié)同平臺、生產(chǎn)系統(tǒng)、管理系統(tǒng)和服務(wù)系統(tǒng)所構(gòu)成[6]。圍繞著城市信息化測繪體系建設(shè)主體構(gòu)成的各個方面,越來越多的高性能測繪技術(shù)裝備成為我們的選擇,如何形成符合城市信息化測繪要求、功能齊備、布局合理的現(xiàn)代化城市測繪技術(shù)裝備體系,是能否建成城市信息化測繪體系的基礎(chǔ)。

3　城市信息化測繪技術(shù)裝備體系建設(shè)思路

在遵循城市信息化測繪總體要求的前提下,結(jié)合城市測繪行業(yè)的一般特點(diǎn),根據(jù)城市信息化測繪體系建設(shè)的主體構(gòu)成,技術(shù)裝備體系建設(shè)分為生產(chǎn)系統(tǒng)技術(shù)裝備建設(shè)、管理系統(tǒng)技術(shù)裝備建設(shè)、服務(wù)系統(tǒng)技術(shù)裝備建設(shè)和數(shù)據(jù)中心技術(shù)裝備建設(shè)四個部分,如圖1所示。

圖1　城市信息化測繪技術(shù)裝備體系

3．1生產(chǎn)系統(tǒng)技術(shù)裝備建設(shè)

依據(jù)生產(chǎn)系統(tǒng)的內(nèi)容,生產(chǎn)系統(tǒng)技術(shù)裝備主要包括數(shù)據(jù)獲取技術(shù)裝備和數(shù)據(jù)處理技術(shù)裝備。根據(jù)城市測繪的特點(diǎn),其中數(shù)據(jù)獲取技術(shù)裝備主要包括航空測量技術(shù)裝備和地面測量技術(shù)裝備。

航空測量技術(shù)裝備。航空測量具備利用各類航空遙感平臺獲得多維、高精度、全天候、多時相影像數(shù)據(jù)的能力。航空測量技術(shù)裝備主要包括輕型或無人駕駛航空攝影飛行器,機(jī)載合成孔徑雷達(dá)數(shù)據(jù)獲取系統(tǒng),新一代航空數(shù)碼攝影系統(tǒng),機(jī)載激光雷達(dá)數(shù)據(jù)獲取系統(tǒng),多傳感器集成系統(tǒng),IMU/ DGPS輔助數(shù)字航空攝影測量系統(tǒng)以及相應(yīng)的初級影像處理系統(tǒng)。在航空測量中,低空測量主要是指航高在1 000 m以下的測量,一般由空中云臺、數(shù)碼相機(jī)、地面GPS、手控設(shè)備和計算機(jī)、自動控制設(shè)備、差分GPS以及無線通訊鏈路組成。

地面測量技術(shù)裝備。地面測量技術(shù)裝備主要包括常規(guī)地面測量技術(shù)裝備和移動地面測量技術(shù)裝備。常規(guī)地面測量設(shè)備已由過去傳統(tǒng)的經(jīng)緯儀、測距儀、水準(zhǔn)儀、平板儀發(fā)展為以GPS為主、配合電子手簿甚至三維激光掃描系統(tǒng)的現(xiàn)代技術(shù)體系。其中三維激光掃描系統(tǒng)集成了激光掃描儀、數(shù)碼相機(jī)、軟件及附屬設(shè)備,可以非接觸、快速獲取地物目標(biāo)的紋理(影像)數(shù)據(jù)和三維點(diǎn)云數(shù)據(jù),它所采集的三維激光點(diǎn)云數(shù)據(jù)可以快速重構(gòu)出目標(biāo)的三維模型,是城市空間基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫的重要數(shù)據(jù)源,被認(rèn)為是對傳統(tǒng)攝影測量方法的巨大挑戰(zhàn)。移動地面測量技術(shù)裝備主要指移動地面測量系統(tǒng)中使用的技術(shù)裝備,是在移動車輛上安裝GPS、慣性導(dǎo)航系統(tǒng)、立體攝影測量系統(tǒng)、激光掃描系統(tǒng)、數(shù)字視頻系統(tǒng)、語音輸入和屬性采集等傳感器和設(shè)備,可以在車輛行駛中采集道路以及道路旁地物的地理空間位置等空間數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù)。移動地面測量系統(tǒng)有效的彌補(bǔ)了常規(guī)測繪的不足,改變了導(dǎo)航電子地圖的生產(chǎn)模式,推進(jìn)了地面信息采集技術(shù)的發(fā)展。

數(shù)據(jù)處理技術(shù)裝備。數(shù)據(jù)處理技術(shù)裝備主要包括內(nèi)外業(yè)一體化基礎(chǔ)測繪生產(chǎn)系統(tǒng)、集群式影像處理系統(tǒng)和電子地圖生產(chǎn)系統(tǒng)等。內(nèi)外業(yè)一體化測繪生產(chǎn)系統(tǒng)集信息化測繪生產(chǎn)技術(shù)體系、工藝流程、生產(chǎn)工具、數(shù)據(jù)管理于一體,是GIS技術(shù)與CAD技術(shù)高度融合的產(chǎn)品,較好地實現(xiàn)了數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換、圖屬關(guān)聯(lián)、數(shù)據(jù)處理、GIS建庫、動態(tài)更新與成果輸出一體化。集群式影像處理系統(tǒng)包含任務(wù)管控中心、集群調(diào)度管理軟件、影像處理插件和人機(jī)交互軟件,構(gòu)建在網(wǎng)格計算環(huán)境下,能夠接收和處理包括無人機(jī)、三線陣相機(jī)在內(nèi)的各種高分辨率航空、航天遙感影像,快速批量生成數(shù)字正射影像和數(shù)字高程模型等相關(guān)產(chǎn)品,適用于常規(guī)模式下的高精度影像產(chǎn)品制作和應(yīng)急模式下的自動快速影像處理等。電子地圖生產(chǎn)系統(tǒng)包含了地理實體轉(zhuǎn)換系統(tǒng)、地理實體加工軟件、地理實體檢查軟件和電子地圖配圖系統(tǒng)和電子地圖切片工具。

3．2服務(wù)系統(tǒng)技術(shù)裝備建設(shè)

服務(wù)系統(tǒng)技術(shù)裝備建設(shè)主要包括地理信息應(yīng)用服務(wù)技術(shù)裝備建設(shè)和應(yīng)急測繪服務(wù)系統(tǒng)技術(shù)裝備建設(shè)。

地理信息應(yīng)用服務(wù)技術(shù)裝備建設(shè)是推進(jìn)現(xiàn)代化城市測繪技術(shù)裝備建設(shè)過程中的核心內(nèi)容,主要是為城市測繪部門面向政府各級部門、企業(yè)單位和市民生活各應(yīng)用領(lǐng)域的公共服務(wù)提供支撐。其技術(shù)裝備主要包括地理信息產(chǎn)品制作系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)化地理信息服務(wù)系統(tǒng)。地理信息產(chǎn)品制作系統(tǒng)是在城市基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)庫的基礎(chǔ)上,整合各類信息資源,為政府部門、企業(yè)單位和公眾提供多樣化的地理信息產(chǎn)品服務(wù),需建設(shè)城市基礎(chǔ)地理信息公共產(chǎn)品數(shù)據(jù)庫系統(tǒng),地理信息統(tǒng)計分析系統(tǒng),電子地圖生產(chǎn)系統(tǒng)和相關(guān)地圖制作和輸出設(shè)備。面對城市多樣化的服務(wù)需求,網(wǎng)絡(luò)化地理信息服務(wù)系統(tǒng)主要是提供資源目錄服務(wù)、數(shù)據(jù)分發(fā)服務(wù)、公共平臺服務(wù)和共享交換服務(wù)等。

應(yīng)急測繪服務(wù)系統(tǒng)技術(shù)裝備建設(shè)是推進(jìn)現(xiàn)代化城市測繪技術(shù)裝備建設(shè)過程中的重點(diǎn)內(nèi)容,應(yīng)急測繪服務(wù)系統(tǒng)技術(shù)裝備主要是指為重大突發(fā)事件提供快速、準(zhǔn)確的測繪保障服務(wù)的技術(shù)裝備。根據(jù)重大突發(fā)事件的影像程度,將建設(shè)對影響面廣、造成損失嚴(yán)重、恢復(fù)重建難度大的重大自然災(zāi)害的城市應(yīng)急測繪服務(wù)系統(tǒng)。根據(jù)城市應(yīng)急測繪服務(wù)的需要,技術(shù)裝備建設(shè)的重點(diǎn)包括配備航空遙感飛行平臺、數(shù)碼航攝儀、影像快速處理系統(tǒng)、制圖綜合處理與快速輸出系統(tǒng)、大場景三維仿真系統(tǒng)等技術(shù)裝備,提高應(yīng)急能力。國家地理信息監(jiān)測車是目前國家重點(diǎn)建設(shè)的應(yīng)急測繪技術(shù)裝備,利用遙感技術(shù)、地理信息系統(tǒng)技術(shù)、全球定位技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)通信等先進(jìn)地理技術(shù),通過車載平臺,集成了應(yīng)急三維地理信息與任務(wù)規(guī)劃系統(tǒng)、無人機(jī)遙感影像獲取系統(tǒng)、地面視頻采集系統(tǒng)、應(yīng)急遙感影像快速處理系統(tǒng)、數(shù)據(jù)遠(yuǎn)程傳輸系統(tǒng)、應(yīng)急運(yùn)輸保障系統(tǒng)和移動會議系統(tǒng)等7個子系統(tǒng),為政府掌握災(zāi)情、組織指揮搶險救災(zāi)提供了一套全流程移動式應(yīng)急測繪的有效解決方案。

3．3管理系統(tǒng)技術(shù)裝備建設(shè)

信息化管理系統(tǒng)是城市信息化測繪體系建設(shè)的支持與保障,是一項涉及面廣、復(fù)雜細(xì)致的工作。對于城市測繪部門而言,絕大部分的管理活動是圍繞著數(shù)據(jù)生產(chǎn)和服務(wù)而展開的,從建設(shè)內(nèi)容上可分為事務(wù)管理、業(yè)務(wù)管理和決策分析三個部分,其技術(shù)裝備建設(shè)的重點(diǎn)是建設(shè)城市勘測信息化管理平臺,平臺包括生產(chǎn)管理系統(tǒng)、行政事務(wù)管理系統(tǒng)和決策分析管理系統(tǒng)。

生產(chǎn)管理系統(tǒng)要具備城市信息化測繪的核心業(yè)務(wù)運(yùn)行、管理控制、決策分析以及信息綜合處理等功能,并可以提供組織權(quán)限配置、業(yè)務(wù)配置和流程定制工具,支持測繪生產(chǎn)和管理活動的靈活組織和動態(tài)管理,在測繪生產(chǎn)部門內(nèi)部實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)化的資源共享、自動化數(shù)據(jù)處理和智能化的業(yè)務(wù)協(xié)同。行政事務(wù)管理系統(tǒng)主要包括人員組織機(jī)構(gòu)管理子系統(tǒng)、設(shè)備管理子系統(tǒng)、合同管理子系統(tǒng)和事項管理子系統(tǒng)。決策分析管理系統(tǒng)是建立在生產(chǎn)管理系統(tǒng)和行政事務(wù)管理系統(tǒng)基礎(chǔ)上的包含數(shù)據(jù)挖掘功能的管理系統(tǒng),包含經(jīng)營狀況管理、產(chǎn)能產(chǎn)效管理和人員從業(yè)經(jīng)歷分析管理等功能。

3．4數(shù)據(jù)中心技術(shù)裝備建設(shè)

數(shù)據(jù)中心是城市信息化測繪體系建設(shè)的核心內(nèi)容,其技術(shù)裝備建設(shè)的重點(diǎn)是建設(shè)現(xiàn)代化的城市基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)中心和支持?jǐn)?shù)據(jù)中心的數(shù)據(jù)資源管理系統(tǒng)。

數(shù)據(jù)資源管理系統(tǒng)為數(shù)據(jù)中心提供統(tǒng)一的數(shù)據(jù)資源目錄管理、數(shù)據(jù)入庫、數(shù)據(jù)出庫和數(shù)據(jù)調(diào)度。建設(shè)的內(nèi)容包括基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)、框架數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)、檔案資料數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)和資源目錄管理系統(tǒng)?；A(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng),支持對DLG、DOM、DEM、大地測量控制點(diǎn)數(shù)據(jù)、元數(shù)據(jù)等基礎(chǔ)測繪數(shù)據(jù)進(jìn)行建庫、管理、更新、配送、產(chǎn)品制作。通過基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng),實現(xiàn)數(shù)據(jù)中心對基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的管控?？蚣軘?shù)據(jù)庫管理系統(tǒng),支持地理實體數(shù)據(jù)、地名地址數(shù)據(jù)、影像數(shù)據(jù)、瓦片數(shù)據(jù)等數(shù)據(jù),通過框架庫管理系統(tǒng),實現(xiàn)數(shù)據(jù)中心對服務(wù)型數(shù)據(jù)的管控。建設(shè)檔案資料數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng),實現(xiàn)電子資料(空間數(shù)據(jù)文件和非空間數(shù)據(jù)文件)、介質(zhì)資料信息以及檔案信息的一體化存儲、組織、管理和維護(hù);為面向檔案借閱、館藏統(tǒng)計、信息數(shù)據(jù)調(diào)用、資料分發(fā)服務(wù)、信息發(fā)布、資料統(tǒng)計的地理信息內(nèi)容服務(wù)提供技術(shù)保障。資源目錄管理系統(tǒng)建設(shè)內(nèi)容包括編目子系統(tǒng)、目錄管理子系統(tǒng)、目錄服務(wù)子系統(tǒng)以及數(shù)據(jù)展示子系統(tǒng)。

4　結(jié) 語

城市測繪技術(shù)裝備是解決基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)獲取效率、應(yīng)急處理能力、網(wǎng)絡(luò)化服務(wù)等方面的問題,最終實現(xiàn)基礎(chǔ)地理信息獲取實時化、處理自動化、服務(wù)網(wǎng)絡(luò)化和應(yīng)用社會化的有力保障。本文根據(jù)濟(jì)南市勘察測繪研究院的測繪技術(shù)裝備建設(shè)歷程,圍繞著城市信息化測繪體系中的生產(chǎn)系統(tǒng)、服務(wù)系統(tǒng)、管理系統(tǒng)和數(shù)據(jù)中心,提出了一些城市信息化測繪技術(shù)裝備的建設(shè)思路。希望同行能對此文提出批評意見和建議,以修改完善我們的建設(shè)方向,同時也希望能給大家提供參考。

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Research on the Construction the System of Technology and Equipment of Urban Informatization Surveying and Mapping

Li Xin1,2,Lin Peng1,2
(1．Jinan Geotechnical Investigation and Surveying Institute,Ji′nan 250012,China; 2．Shangdong Engineering Technology Research Center of Urban Spatial Information,Ji′nan 250013,China)

Abstract:The technology and equipment of survey and mapping is the important part of the production of survey and mapping,and the construction the system of technology and equipment of urban informatization surveying and mapping is the basis and guarantee for constructing the urban informatization surveying and mapping system．This paper proposes the construction thought of the system of technology and equipment of urban informatization surveying and mapping about four parts including production system,service system,management system and data center,which is based on the characteristics of urban surveying and mapping and the compositions of urban informatization surveying and mapping system．

Key words:technology and equipment of survey and mapping;production system;service system;management system;data center

文章編號:1672-8262(2015)05-139-03中圖分類號:P205

文獻(xiàn)標(biāo)識碼:C

收稿日期:?2015—01—16

作者簡介:李欣(1984—),男,碩士,助理工程師,主要研究方向為智慧城市與空間信息系統(tǒng)。