陳偉銳

（廣東國垚信息科技有限公司，廣東 廣州 510000）

0 引言

在市場經(jīng)濟(jì)繁榮、科技事業(yè)興盛的背景之下，我國城市建設(shè)步伐明顯加快，各種類型、功能的建筑拔地而起，常住人口總數(shù)攀升，激發(fā)區(qū)域經(jīng)濟(jì)活力的同時，也給基礎(chǔ)數(shù)據(jù)更新調(diào)查帶來一定難度。應(yīng)用信息化測繪技術(shù)可以顯著提升空間、土地、人口等數(shù)據(jù)的采集效率，從而為智慧交通、城市安防、綠色建筑等工程的平穩(wěn)運行奠定良好基礎(chǔ)，因此，有必要對其內(nèi)涵、優(yōu)勢以及應(yīng)用策略等進(jìn)行展開論述。

1 信息化測繪技術(shù)內(nèi)涵及發(fā)展階段概述

縱觀信息化測繪技術(shù)發(fā)展歷程，會發(fā)現(xiàn)計算機技術(shù)發(fā)展脈絡(luò)始終貫穿其中。20 世紀(jì)80 年代，二者初次產(chǎn)生碰撞交融，小型機開始出現(xiàn)在測繪成圖領(lǐng)域，北京市測繪設(shè)計研究所首創(chuàng)推出的“DGJ”系統(tǒng)出現(xiàn)，成為一代信息測繪的代表，可以滿足自動化數(shù)據(jù)生產(chǎn)需求，實踐采集、處理等工序難度顯著降低，數(shù)據(jù)接口也具有高度開放的特征，可與光電測距儀、經(jīng)緯儀等設(shè)備相兼容，信息化初見雛形。進(jìn)入20 世紀(jì)80—90 年代以后，信息化測繪概念進(jìn)入普及階段，以PC 機為依托的新測繪技術(shù)得到推廣，地形圖數(shù)字化趨勢愈發(fā)明朗，相應(yīng)的信息化成圖系統(tǒng)功能也更加完善，清華大學(xué)EPS 系統(tǒng)、陜西測繪局CMAPED 系統(tǒng)逐步進(jìn)入市場，外業(yè)測繪工作量明顯降低，可以與工程CAD 互為補充，保障測圖精度、速率。20 世紀(jì)90 年代以后，信息化測繪正式進(jìn)入成長階段，新型測圖系統(tǒng)建成周期縮短，與GIS 的結(jié)合度也愈發(fā)緊密[1]。21 世紀(jì)發(fā)展至今，信息化測繪體系愈發(fā)成熟和完善，高分辨率遙感影像技術(shù)、航空攝影技術(shù)以及數(shù)字表面模型等先進(jìn)技術(shù)、算法更加豐富，測繪工序也更加自動化和智能化，有助于保障數(shù)字城市建設(shè)進(jìn)程、充實數(shù)字城市內(nèi)涵，為基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的更新采集工作提供便利。

2 城市基礎(chǔ)數(shù)據(jù)更新調(diào)查的要求及流程

2.1 城市基礎(chǔ)數(shù)據(jù)更新調(diào)查內(nèi)容

城市基礎(chǔ)數(shù)據(jù)更新調(diào)查工作具有顯著的煩瑣性、專業(yè)性特征，其涉及的內(nèi)容范圍是極為廣泛的，主要包含以下6 項：①土地數(shù)據(jù)調(diào)查，需要根據(jù)既有的土地權(quán)屬數(shù)據(jù)、規(guī)劃數(shù)據(jù)等，對片區(qū)內(nèi)土地利用情況進(jìn)行展開調(diào)查，調(diào)查項目包含所有權(quán)、使用權(quán)等的歸屬以及村留用地指標(biāo)等。②房屋數(shù)據(jù)調(diào)查，需要以現(xiàn)場測繪為依托，綜合調(diào)查宅基地證件、房屋權(quán)利人歸屬等。③人口數(shù)據(jù)調(diào)查，包含流動、非流動人口數(shù)據(jù)，基礎(chǔ)參數(shù)主要來源于公安部門。④經(jīng)濟(jì)數(shù)據(jù)調(diào)查，包含街道、村落財務(wù)收支、地方產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)等數(shù)據(jù)。⑤文化遺存數(shù)據(jù)調(diào)查。⑥公建配套及市政設(shè)施布局情況調(diào)查。

2.2 城市基礎(chǔ)數(shù)據(jù)更新調(diào)查流程及要求

城市基礎(chǔ)數(shù)據(jù)更新調(diào)查工作服務(wù)于環(huán)境監(jiān)測、拆遷改造等現(xiàn)實活動，各部門結(jié)合地區(qū)實際情況及任務(wù)需求，制定相應(yīng)的數(shù)據(jù)采集范圍，所有項目范圍集成匯總并同步至各部門工作清單之中，工作人員以此為依據(jù)結(jié)合全站儀、測距儀等專業(yè)測繪設(shè)備開展數(shù)據(jù)采集。采集回的數(shù)據(jù)依次入庫并按照一定標(biāo)準(zhǔn)分類，進(jìn)而送入下層開展格式、投影標(biāo)準(zhǔn)等的轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換結(jié)果務(wù)必要保證精確，不能出現(xiàn)顏色失真問題和分辨率不足問題，預(yù)處理完成后還應(yīng)進(jìn)行系統(tǒng)的幾何校對、拓?fù)錂z查等工作，檢查結(jié)果若不符合入庫標(biāo)準(zhǔn)，則打回采集層再次處理，圖1 為某地“城中村基礎(chǔ)數(shù)據(jù)更新調(diào)查”項目流程[2]。從該流程中可以看出，城市基礎(chǔ)數(shù)據(jù)更新調(diào)查對信息測繪數(shù)據(jù)是有著較高要求的，采集回來的建筑類、國土類等數(shù)據(jù)應(yīng)當(dāng)保持一致，格式、分類、代碼等應(yīng)當(dāng)具備統(tǒng)一接口，數(shù)據(jù)傳輸渠道也必須高效暢通，要能夠適應(yīng)城市日新月異的發(fā)展進(jìn)程，正式工作前注意統(tǒng)一測繪基準(zhǔn)物選取規(guī)范，為數(shù)據(jù)投影變化的交疊應(yīng)用提供便利。

圖1 城中村基礎(chǔ)數(shù)據(jù)調(diào)查入庫流程

3 信息化測繪在城市基礎(chǔ)數(shù)據(jù)更新調(diào)查中的運用路徑

3.1 基于信息化的內(nèi)外業(yè)一體技術(shù)

在城市基礎(chǔ)數(shù)據(jù)更新調(diào)查工作中，外業(yè)數(shù)據(jù)采集、內(nèi)業(yè)數(shù)據(jù)編撰是兩個極為關(guān)鍵的部分，舊時采集設(shè)備功能較為單一，多以電子手簿為主，遇到環(huán)境復(fù)雜區(qū)域時，還需要手繪草圖，數(shù)據(jù)直觀性、準(zhǔn)確性不佳，很容易出現(xiàn)錯漏、重復(fù)等問題，測繪數(shù)據(jù)的質(zhì)量很難得到保障。IT 技術(shù)發(fā)展以來以移動終端為依托的野外測圖系統(tǒng)逐漸進(jìn)入市場，實時對接、高效傳輸?shù)奶卣鞲用黠@，后期GIS 技術(shù)迅猛發(fā)展，與地理信息數(shù)據(jù)庫相連通的測繪方式得到普遍推廣。

實踐環(huán)節(jié)可以此為基礎(chǔ)開展“1+X”模式的城市調(diào)查工作，通過提前規(guī)劃開辟多個專題項目，達(dá)成一次測繪、收獲X 項成果的目的，降低重復(fù)測繪概率和資源浪費概率。野外作業(yè)前注意做好技術(shù)交底、試生產(chǎn)工作，仔細(xì)檢查移動設(shè)備性能狀況，權(quán)屬證明文件、建筑圖像等可以用手機拍攝上傳，公建設(shè)施則嚴(yán)格按照規(guī)范采集基準(zhǔn)物數(shù)據(jù)，全程與文保部門、不動產(chǎn)部門等保持聯(lián)系，為數(shù)據(jù)建庫工作的開展提供良好助力。內(nèi)業(yè)數(shù)據(jù)建庫環(huán)節(jié)，要結(jié)合ArcGIS 平臺性能，對各種項目名稱進(jìn)行屬性賦值，賦值對象包含建筑面積、用途、登記權(quán)屬等，在字段完善的基礎(chǔ)上形成全面化、系統(tǒng)化的測繪成果，為城市片區(qū)策劃調(diào)控提供依據(jù)。部分測繪部門及單位也會直接使用SCS 系統(tǒng)、CASS 系統(tǒng)等進(jìn)行信息化采編，這些軟件基于AutoCAD 平臺開發(fā)，具有結(jié)構(gòu)簡單、組合靈活等特征，可以為復(fù)雜要素的繪制提供支持，實踐中將之與GIS 系統(tǒng)連用能夠達(dá)到更加高效高質(zhì)的目的，特別注意統(tǒng)一數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)，盡可能避免數(shù)據(jù)受損問題。此外，GIS 系統(tǒng)還開發(fā)配備了極為強大的空間分析功能，可以輔助完成運算處理工作，城市規(guī)劃中常見的征拆補償成本、復(fù)建容積率等均可以借助該平臺推算，以提升決策的科學(xué)性和合理性[3]。

3.2 基于信息化的航測采編技術(shù)

無人機航空攝影測量是近年來產(chǎn)業(yè)升級、科技創(chuàng)新的產(chǎn)物，具有效率高、數(shù)據(jù)采集便捷等優(yōu)勢，早期以國產(chǎn)DPS、JX4 等為代表性技術(shù)，起初只供應(yīng)專用立體測圖模塊，受平臺獨立性制約，其中的很多數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)很難與通用的平臺相兼容，盡管部分軟件中，也開放了格式轉(zhuǎn)換接口，但時常會發(fā)生數(shù)據(jù)受損問題。后期DPS 不斷革新技術(shù)體系，開發(fā)出了與MicroStation 相通的接口，數(shù)據(jù)傳遞效率有所優(yōu)化，但也并不具備無縫集成的能力?；诖耍瑪?shù)據(jù)傳遞受損成了航空信息化測繪的主要障礙，測繪信息從前端輸送到計算機系統(tǒng)后，還必須導(dǎo)出至CAD 平臺編輯處理，期間需要搭配嚴(yán)謹(jǐn)?shù)暮诵C制，一旦發(fā)現(xiàn)錯漏、重復(fù)等問題，則必須附加補測工作，原始地形圖只能起到背景的作用。

所以航測采編應(yīng)用環(huán)節(jié)務(wù)必要加大技術(shù)開發(fā)與引進(jìn)力度，GEOWAY DPS 就是新型攝影技術(shù)中較為優(yōu)質(zhì)的代表，配套的GEOWAY 軟件平臺中也新增了攝影測量板塊，可以直接運行處理航測饋回數(shù)據(jù)，在一定程度上解決了DPS 整體性不足的問題，給信息化、自動化測繪的推廣提供了助力。不過，由于該種軟件是以GIS 為依托開發(fā)的，對大比例尺地形圖的描繪仍顯乏力，二維數(shù)據(jù)處理邏輯與GEOWAY DPS 三維數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)也存在不匹配問題，數(shù)據(jù)交換質(zhì)量仍舊難以保障?，F(xiàn)階段EPS2016 等版本逐步更新，其本身采取獨立化運行方式，僅配備數(shù)據(jù)采編功能，并未開放立體測圖板塊，系統(tǒng)內(nèi)部還開放了多個專用接口，可以滿足MapMatrix 等軟件的接入需求，因此也能夠支撐立體環(huán)境運算，相當(dāng)于開辟了一個功能更加完善、邏輯更加自由的DPS 立體測繪系統(tǒng)。在前端設(shè)備選取上，同樣要建立創(chuàng)新開發(fā)意識，引進(jìn)功能更加完善的設(shè)備類型，以中海達(dá)iFly 為例其可以支持傾斜攝影測量需求，內(nèi)部設(shè)置POS 解算模塊、空三加密模塊等（圖2），能夠?qū)Τ鞘懈聟^(qū)域進(jìn)行動態(tài)化測量，相應(yīng)的地物細(xì)節(jié)收集率、分辨率更有保障，可以為違法用地監(jiān)察、地形圖更新等提供便利[4]。數(shù)據(jù)處理環(huán)節(jié)與EPS 三維測圖軟件搭配使用，還能夠一次實現(xiàn)二維、三維成果的生產(chǎn)。

圖2 無人機傾斜攝影測量三維建模流程

3.3 基于信息化的圖庫一體技術(shù)

城市基礎(chǔ)數(shù)據(jù)更新調(diào)查涉及范圍極廣，測繪完成后要及時進(jìn)行存儲、更新工作，基于此，如何實現(xiàn)圖庫一體化、輔助數(shù)據(jù)共享流通就成為實踐中的重點研究問題，傳統(tǒng)測繪模式中技術(shù)手段有限，只能采取相對折中的方式，即采集環(huán)節(jié)使用常規(guī)軟件，遵循“先成圖、后入庫”的基本路線，原始數(shù)據(jù)先生成地形圖后，再對應(yīng)GIS 庫存項目進(jìn)行歸集、加工，常見步驟有數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換、屬性數(shù)據(jù)處理等，預(yù)處理完成之后打包輸出為中間格式，最終導(dǎo)入數(shù)據(jù)庫進(jìn)行整理和接邊。正式轉(zhuǎn)換過程中，不僅要提煉數(shù)據(jù)中的GIS 特征，還需要對相關(guān)圖形進(jìn)行拆解，以滿足GIS 平臺成果完整性需求。這種拆解過程能夠簡化數(shù)據(jù)體量，但也會產(chǎn)生許多冗余的“垃圾”數(shù)據(jù)，且目標(biāo)數(shù)據(jù)編輯完畢后，也無法與圖像發(fā)生同步映射，很難保證數(shù)據(jù)的時效性。

新型圖庫處理技術(shù)對圖庫一體化問題給予了更多關(guān)注，GEOWAY 等平臺創(chuàng)新處理模式，推出了“先入庫、再出圖”，所有采集、編撰工序被整合至集成化平臺，數(shù)據(jù)饋回后先按照GIS 標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行預(yù)處理，完成后入庫并生成地形圖，如此一來有效解決了數(shù)據(jù)冗余問題。近年來科技持續(xù)進(jìn)步，以EPS 為代表的新圖庫系統(tǒng)得到普及推廣，其采用信息映射機制，全站儀、航攝無人機等前端設(shè)備傳回的數(shù)據(jù)以骨架線+屬性描述模式呈現(xiàn)，一套數(shù)據(jù)覆蓋建庫、出圖雙重需求，系統(tǒng)內(nèi)部無須保存制圖要素，僅需依托動態(tài)符號化機制進(jìn)行可視化轉(zhuǎn)換即可，解決了同步性不佳的問題，實踐環(huán)節(jié)還可以結(jié)合需求安裝GIS 插件，提升平臺的圖形表達(dá)能力。

3.4 基于信息化的集群分布式并行計算

在數(shù)據(jù)更新采編的基礎(chǔ)上，還需要對數(shù)據(jù)調(diào)取和更新給予更多關(guān)注，系統(tǒng)早期DOM 技術(shù)較為滯后，基于立體場景的DOM 滯后性較為明顯，整體的刷新處理效率不高，后期出現(xiàn)了單片微分糾正軟件，可以面向單張相片生成DOM，在局域網(wǎng)概念誕生以后，網(wǎng)絡(luò)版糾正軟件也相繼出現(xiàn)。較為常見的有GeowayDOM 等，整體建構(gòu)在C/S 模式上，可以對采集圖像執(zhí)行分布式存儲，糾正過程主要依賴網(wǎng)絡(luò)，調(diào)度自動化水平較高，網(wǎng)絡(luò)的開放性也賦予了數(shù)據(jù)處理更多自由，可以支持多客戶端同時作業(yè)。局限在于其對網(wǎng)絡(luò)占用較大，圖像頻繁刷新很容易加劇資源沖突風(fēng)險。后期逐漸出現(xiàn)了集群分布式并行計算方式，徹底改變了網(wǎng)絡(luò)調(diào)度、串行計算模式，可以在多模型的支撐下，實現(xiàn)任務(wù)自動調(diào)度，進(jìn)而為城市規(guī)劃、公共應(yīng)急系統(tǒng)建設(shè)等提供助力，生產(chǎn)環(huán)節(jié)要適當(dāng)加強該技術(shù)的研發(fā)運用。

4 結(jié)語

綜上所述，城市基礎(chǔ)數(shù)據(jù)更新調(diào)查涉及內(nèi)容十分廣泛，單純依靠人力或功能單一的測繪設(shè)備很難滿足時效性、全面性需求，實踐環(huán)節(jié)要積極樹立創(chuàng)新思維，以信息化測繪技術(shù)為依托加強頂層設(shè)計，逐步構(gòu)建起“1+X”的數(shù)據(jù)測繪格局，引進(jìn)高科技航空攝影、無人機攝影技術(shù)，同時著力完善一體化圖庫存儲性能、核校性能，優(yōu)化集群分布式并行計算邏輯，為圖像生成、處理提供便利。