文／李祥昌 江蘇方洋水務(wù)有限公司 江蘇連云港 222000

引言：

在現(xiàn)代都市的發(fā)展過(guò)程中，建立一個(gè)立體的城市模式（3 DCM）能夠全面、準(zhǔn)確地反映出一個(gè)城市的總體情況，從而為我國(guó)的智能、信息化的城市發(fā)展和發(fā)展起到一定的促進(jìn)作用。三維城市建模技術(shù)具有真實(shí)的實(shí)時(shí)性、管理城市空間數(shù)據(jù)庫(kù)、人工智能分析等多種能力，使城市各個(gè)方面的數(shù)據(jù)相互連接。同時(shí)，利用3D GIS 進(jìn)行交互，為使用者提供一個(gè)直觀、生動(dòng)的城市環(huán)境，便于有關(guān)單位對(duì)其進(jìn)行規(guī)劃和施工。在城鎮(zhèn)化、工業(yè)化、信息化的時(shí)代大背景下，三維數(shù)字城市技術(shù)具有良好的發(fā)展前景，建設(shè)三維數(shù)字城市以及智慧城市也是未來(lái)我國(guó)城市化發(fā)展的主要方向。在城市規(guī)劃建設(shè)中應(yīng)用三維數(shù)字技術(shù)，可以為城市規(guī)劃管理提供可靠的技術(shù)支持，給現(xiàn)代化城市建設(shè)帶來(lái)數(shù)字化的思維方式和信息化共享平臺(tái)，從而提升我國(guó)的城市化建設(shè)水平。

1、基本概念闡述

1.1 城市規(guī)劃建設(shè)的基本內(nèi)涵

城市規(guī)劃是在建設(shè)前對(duì)設(shè)計(jì)方法、施工進(jìn)度、預(yù)留空間等作好充分的規(guī)劃，具體表現(xiàn)在道路、交通、公共建筑物、村鎮(zhèn)規(guī)劃等方面。從內(nèi)容上講，城市規(guī)劃分為兩個(gè)部分：一是規(guī)劃與設(shè)計(jì)，二是建筑和經(jīng)營(yíng)。規(guī)劃與設(shè)計(jì)比較簡(jiǎn)單，它是根據(jù)氣候、水源、風(fēng)向等因素，利用影像來(lái)進(jìn)行城市的空間布局；根據(jù)資源、人口的流動(dòng)和人口的密集程度，在科學(xué)的發(fā)展理念的指引下，實(shí)現(xiàn)資源與資源的綜合利用；人類與自然環(huán)境的結(jié)合。而在經(jīng)營(yíng)和施工上，則更加的繁雜，基于未來(lái)的發(fā)展規(guī)劃，并與其自身的經(jīng)濟(jì)狀況相聯(lián)系；歷史發(fā)展過(guò)程，前瞻性地考慮未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)，反映了發(fā)展的科學(xué)性和戰(zhàn)略性思維，以“新”和“舊”相結(jié)合實(shí)現(xiàn)空間性和區(qū)域性均衡發(fā)展。

1.2 城市工程測(cè)繪的基本內(nèi)涵

城市工程測(cè)量是將工程技術(shù)與城市規(guī)劃結(jié)合起來(lái)，對(duì)地面特征、地形、起伏情況進(jìn)行測(cè)量，采用某種測(cè)量手段進(jìn)行放大或縮放，并運(yùn)用多種圖形和圖形。完成野外施工的記錄，并將其制作為地質(zhì)圖，為施工、規(guī)劃設(shè)計(jì)、建筑物設(shè)計(jì)提供精確的設(shè)計(jì)圖，充實(shí)了項(xiàng)目的全部數(shù)據(jù)。目前，測(cè)繪工作已成為國(guó)家和國(guó)家發(fā)展的重要基礎(chǔ)工作，特別是在大型項(xiàng)目中，測(cè)量工作是最重要的，它直接關(guān)系到以后的項(xiàng)目建設(shè)和項(xiàng)目的實(shí)施；而且，伴隨著社會(huì)和經(jīng)濟(jì)的穩(wěn)定發(fā)展，測(cè)繪工作的范圍也日益擴(kuò)大。例如，利用這種技術(shù)，可以制作技術(shù)資料報(bào)告書，測(cè)定空間點(diǎn)的位置，繪制陸地和水域的自然形狀；利用相關(guān)軟件和測(cè)量?jī)x器進(jìn)行數(shù)據(jù)采集和繪制；通過(guò)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行精確的分析和繪制，突破了以往仿真的局限性，使3D 可視化可視化，使人們了解自然，利用自然，為城市項(xiàng)目提供更多的信息。

1.3 數(shù)字化城市的基本內(nèi)涵

數(shù)字化的城市，是通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)、計(jì)算機(jī)、云計(jì)算等技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)信息技術(shù)的應(yīng)用和應(yīng)用，從而使其在城市的發(fā)展和發(fā)展過(guò)程中得到更好的應(yīng)用。在城市發(fā)展和發(fā)展的同時(shí)，必須確保各項(xiàng)功能的科學(xué)化、信息化、合理化、智能化。加強(qiáng)與云計(jì)算等技術(shù)的融合，促進(jìn)城鎮(zhèn)的發(fā)展。

2、城市規(guī)劃測(cè)繪技術(shù)在數(shù)字化城市建設(shè)中應(yīng)用的價(jià)值

2.1 測(cè)繪技術(shù)是城市建設(shè)的基礎(chǔ)

城市的規(guī)模是很大的，光憑目力是無(wú)法將城市的總體規(guī)劃和規(guī)劃的，而網(wǎng)絡(luò)時(shí)代的來(lái)臨和城市化的加速，城市的信息化建設(shè)離不開對(duì)區(qū)域數(shù)據(jù)的采集、分析、測(cè)試和管理，而城市規(guī)劃測(cè)繪技術(shù)則是城市規(guī)劃測(cè)繪技術(shù)，利用測(cè)繪技術(shù)可以很好地獲取到城市地理自然環(huán)境、區(qū)域規(guī)劃、道路交通；水域分布，居住區(qū)域，植物分布等。利用基礎(chǔ)資料，繪制出規(guī)模地圖，便于有關(guān)部門對(duì)該地區(qū)的基本狀況有一個(gè)較為直觀、完整的了解，并據(jù)此制訂相應(yīng)的施工計(jì)劃。

2.2 測(cè)繪技術(shù)是城市建設(shè)的前提

我國(guó)各大城市都有自己的特點(diǎn)，在城市化進(jìn)程中要保持其原有特征，此時(shí)就必須借助地圖技術(shù)，利用衛(wèi)星、遙感、GIS 等技術(shù)手段，使有關(guān)技術(shù)人員充分認(rèn)識(shí)城市的自然地理環(huán)境和人文經(jīng)濟(jì)，幫助相關(guān)工作人員在城市建設(shè)過(guò)程中全面獲取城市基本信息，以此為基礎(chǔ)更加合理的進(jìn)行城市建設(shè)，滿足人們對(duì)城市基本設(shè)施和功能需求；使城鎮(zhèn)化建設(shè)更加合理和智能。

2.3 測(cè)繪技術(shù)是城市建設(shè)的依據(jù)

城市的發(fā)展離不開對(duì)自然資源的利用和對(duì)土地的開發(fā)，這就要求從城市的資料中獲取地形、地貌、地質(zhì)資料；地形，以及其他方面的資料，都有詳細(xì)的介紹。與此同時(shí)，技術(shù)人才要充分利用城市的資源和能量，開發(fā)和開發(fā)土地。確保城市的綠色和可持續(xù)發(fā)展，這些資料都是依靠測(cè)量技術(shù)提供的。

3、城市規(guī)劃測(cè)繪技術(shù)在數(shù)字化城市建設(shè)中的應(yīng)用

3.1 衛(wèi)星測(cè)繪技術(shù)的應(yīng)用

在國(guó)內(nèi)，人造衛(wèi)星的使用已十分普遍。目前，我國(guó)的衛(wèi)星圖像技術(shù)已經(jīng)具備了很好的應(yīng)用前景，它具備了測(cè)繪、資源采集等多種能力，能夠?qū)Φ乇碣Y源進(jìn)行全方位采集，并對(duì)其進(jìn)行加工，形成1:50000 基礎(chǔ)地理信息產(chǎn)品，此外，還可以對(duì)1:25000等規(guī)模較大的地形圖進(jìn)行維修和升級(jí)，為生態(tài)環(huán)境保護(hù)、城市建設(shè)與規(guī)劃、水利、森林資源建設(shè)等工作，是建設(shè)數(shù)字化城市的一個(gè)關(guān)鍵參考資料。

3.2 無(wú)人機(jī)測(cè)繪技術(shù)的應(yīng)用

無(wú)人機(jī)的出現(xiàn)，大大方便了測(cè)繪技術(shù)的發(fā)展，人類可以在地表布置航向，再將飛行器送入低處進(jìn)行40-60 度的空中拍攝，從多個(gè)角度拍攝各種建筑，其成像的核心面積可以達(dá)到0.1m，利用高清晰度的低緯度圖像拍攝，形成一個(gè)完整的三維立體圖像，從而使圖像得到全面的顯示。三維可視化技術(shù)在古代建筑物的保護(hù)中起到了關(guān)鍵的作用，許多平面在二維影像中不可見(jiàn)，而在3D 建模中，可以將古代建筑物的墻壁、房頂分成兩部分，既看不見(jiàn)，又看不見(jiàn)。在拍照時(shí)，可以先對(duì)大樓進(jìn)行拍照，然后按照相應(yīng)的線路布置，構(gòu)成貼圖；獲得了與實(shí)際建筑一樣的立體造型，保證了其真實(shí)性。

3.3 遙感測(cè)繪技術(shù)的應(yīng)用

當(dāng)前，衛(wèi)星遙感技術(shù)的發(fā)展十分迅速，特別是在技術(shù)上有很大的突破。遙感技術(shù)是指通過(guò)對(duì)環(huán)境、自然、物體進(jìn)行測(cè)量的一種方法，通過(guò)使用光學(xué)纖維技術(shù)把被測(cè)物體發(fā)出的射線以一種頻譜形式重現(xiàn)物體的形狀和形狀。目前，遙感技術(shù)已廣泛用于航空、航天、陸地地貌測(cè)量等領(lǐng)域，通過(guò)將遙感資料與空間人造板組成一個(gè)完整的試驗(yàn)網(wǎng)，可以獲得更為全面、廣泛的數(shù)據(jù)和觀察區(qū)域。由于其使用方便、應(yīng)用廣泛、技術(shù)成熟等優(yōu)點(diǎn)，在中、小比例的地形圖和工程繪圖中得到了廣泛的應(yīng)用。

3.4 地理信息系統(tǒng)的應(yīng)用

GIS 技術(shù)為國(guó)土資源的儲(chǔ)存提供了重要的資料，使國(guó)土管理計(jì)劃更加具有技術(shù)性和持續(xù)性。利用數(shù)值方法對(duì)地質(zhì)資料進(jìn)行仿真，避免了其它特定條件下計(jì)算、設(shè)計(jì)、規(guī)劃等繁瑣的工作。其最大的特色就是可以在真實(shí)的情況下，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)的實(shí)時(shí)處理，確保其真實(shí)性。它是一個(gè)包含氣候、地質(zhì)和水文的多層信息庫(kù)；有關(guān)的資料，如：自然災(zāi)害，經(jīng)濟(jì)狀況，社會(huì)狀況等。當(dāng)前，全球環(huán)境資訊體系已經(jīng)被普遍用于編制國(guó)土空間計(jì)劃，尤其是技術(shù)計(jì)劃的指數(shù)評(píng)估。在土地綜合評(píng)價(jià)、土地規(guī)劃平衡等方面，對(duì)土地資源的開發(fā)與開發(fā)具有重要意義。虛擬地理信息系統(tǒng)是一種能夠直接觀測(cè)農(nóng)田、房屋、道路等虛擬場(chǎng)景的虛擬地理信息系統(tǒng)。設(shè)計(jì)人員能夠更好的了解整個(gè)用地使用計(jì)劃，從而為思考和空間仿真提供依據(jù)。

GIS 是以電腦的硬件為依托，加上一定的軟體，以特定的形式輸入、顯示、儲(chǔ)存、輸出等數(shù)據(jù)。GIS 具有信息存儲(chǔ)、數(shù)據(jù)編輯、系統(tǒng)更新等功能；信息檢索，軟件應(yīng)用等。在進(jìn)行城市開發(fā)時(shí)，首先要對(duì)海量的原始資料進(jìn)行分類和采集，而原始資料的數(shù)量十分巨大，而GIS 能夠很好的解決這類問(wèn)題；GIS 可以把目標(biāo)物分為房屋、樹木和道路兩大類型；如橋等不連續(xù)的單一對(duì)象，如海拔、山脈、高度等，在存貯的時(shí)候，一方面是向幾何中的點(diǎn)、線、面進(jìn)行矢量的存貯，另一方面是像柵格這樣的列式存貯。GIS是一項(xiàng)很好的空間解析技術(shù)，它在城市的開發(fā)中，要綜合各種不同的資料，而且要與現(xiàn)實(shí)相比較；確保最終的數(shù)據(jù)是正確和正確的。

三維數(shù)字化技術(shù)能夠?yàn)槌鞘械囊?guī)劃與建設(shè)提供跨平臺(tái)、跨部門的 GIS 平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)城市的地理空間信息的共享。建立綜合 GIS 信息平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)城市基礎(chǔ)地理信息的整合管理和共享，有效解決了目前我國(guó)城市規(guī)劃和管理中存在的信息類型復(fù)雜、管理分散、信息平臺(tái)不整合等問(wèn)題；在此基礎(chǔ)上，對(duì)數(shù)字化城市的立體空間進(jìn)行全面的管理，提高了城市規(guī)劃的專業(yè)水準(zhǔn)。

3.5 RTK 技術(shù)在城市測(cè)繪中的應(yīng)用

RTK 技術(shù)，也就是所謂的即時(shí)位置技術(shù)，它主要是利用地面上的基準(zhǔn)點(diǎn)進(jìn)行衛(wèi)星的發(fā)送，然后對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)的分析，從而為以后的城市規(guī)劃和施工工作打下基礎(chǔ)。與之比較，RTK 工作體系中參考與流動(dòng)站點(diǎn)的協(xié)同工作將會(huì)使其得到更為精確的資料。特別是在現(xiàn)代化的大城市中，隨著交通流量的增加和道路的增加，這種測(cè)量技術(shù)將更加有效。

RTK 工作在城市地圖項(xiàng)目中的具體運(yùn)用過(guò)程是：

首先，在正式實(shí)施測(cè)繪工程前，要根據(jù)該地區(qū)的具體特征，進(jìn)行相應(yīng)的前期工作，如確定具體的名稱、設(shè)定主機(jī)參數(shù)、坐標(biāo)轉(zhuǎn)換等；設(shè)定 GPS 工作中的各控制點(diǎn)，進(jìn)行項(xiàng)目放樣。

其次，RTK 作業(yè)系統(tǒng)在特定的應(yīng)用中，為了高效的進(jìn)行后續(xù)的坐標(biāo)變換，必須事先獲得被測(cè)量對(duì)象的真實(shí)坐標(biāo)量?，F(xiàn)在的大部分城市，都是通過(guò)獲得當(dāng)?shù)氐莫?dú)立坐標(biāo)來(lái)進(jìn)行測(cè)量，這就要求他們?cè)赪GS 和當(dāng)?shù)氐莫?dú)立坐標(biāo)進(jìn)行精確的轉(zhuǎn)換。RTK 作業(yè)體系的實(shí)施，可以依據(jù)實(shí)際條件，結(jié)合測(cè)繪項(xiàng)目施工需要，進(jìn)行相應(yīng)的設(shè)計(jì)。第一，在被測(cè)地區(qū)平均分配了高級(jí)別的GPS 控制點(diǎn)，從而保證了在下一步的測(cè)量過(guò)程中，能夠及時(shí)地獲得被測(cè)量對(duì)象的位置，并準(zhǔn)確地轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的坐標(biāo)；第二，要在一個(gè)開放的地方建立一個(gè)參考點(diǎn)，這樣可以讓系統(tǒng)在一定范圍之內(nèi)，獲得WGS 的位置，然后通過(guò)三個(gè)坐標(biāo)進(jìn)行轉(zhuǎn)換。

第三，要有效地進(jìn)行城市地圖繪制，使RTK 作業(yè)體系真正的作用得以充分利用，就必須要有流動(dòng)站的接收器和參考站點(diǎn)的有關(guān)儀器。準(zhǔn)確、全面、可靠的數(shù)據(jù)資料能夠使模糊問(wèn)題的求解過(guò)程得到合理的精簡(jiǎn)，從而確保了工作的高效。在此階段，測(cè)量員可以任意選取參考點(diǎn)，并能按地形條件，選取地勢(shì)較高、電臺(tái)覆蓋面積較大的地點(diǎn)。在前期的前期工作中，要對(duì)周圍的地貌進(jìn)行全方位的勘察，保證在靶區(qū)不會(huì)有GPS 的反光和其它的無(wú)線電干擾裝置，并且要把接收器的方位布置成南北方。技術(shù)工作者應(yīng)在控制區(qū)設(shè)置參考臺(tái)，開啟接收器，保證其工作正常。然后，技術(shù)人員將控制點(diǎn)數(shù)和天線的特定高度都寫進(jìn)接收端。這里要特別注意的是，一定要確保地面的坐標(biāo)和高度精度，這樣才能讓一個(gè)基地同時(shí)接受五個(gè)以上的衛(wèi)星。在完成以上安裝工作后，技術(shù)人員則需要對(duì)流動(dòng)站進(jìn)行進(jìn)一步設(shè)置，使其接收頻率可以完全達(dá)到測(cè)繪工程的實(shí)際要求，并對(duì)設(shè)備的指示燈進(jìn)行檢驗(yàn)，一旦發(fā)現(xiàn)有指示燈不亮或異常閃爍的情況，則需要進(jìn)行故障排查。在確保RTK 精度符合相關(guān)要求標(biāo)準(zhǔn)后，則可以開始后續(xù)的測(cè)量工作，將獲取的野外測(cè)量數(shù)據(jù)傳入到計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中，通過(guò)進(jìn)一步整理和計(jì)算來(lái)形成測(cè)繪文件，見(jiàn)表1。

表1 GPS 測(cè)量控制網(wǎng)精度分級(jí)

RTK 運(yùn)行的各種因素都會(huì)對(duì)其產(chǎn)生一定的干擾，只有對(duì)其進(jìn)行適當(dāng)?shù)幕乇?，才能保證其工作的穩(wěn)定性；這也是最基礎(chǔ)的功能和體現(xiàn)。造成上述種種的原因，很大程度上是因?yàn)镚PS 整體還有一些限制。GPS 確實(shí)可以從空間中獲取高頻率低功率的衛(wèi)星訊號(hào)，并不能很好地穿過(guò)某些障礙。事實(shí)上，如果一個(gè)目標(biāo)位于一個(gè)接收器和一個(gè)人造衛(wèi)星之間，那么它就會(huì)對(duì)有效地接收到一個(gè)信號(hào)造成不良的后果。有些房子還會(huì)自動(dòng)關(guān)閉。所以GPS 無(wú)法在房間里工作。同理，如果是在有障礙的情況下，比如在地下通道或者是在海底，都會(huì)引起信號(hào)的折射和反射。

而且在森林中，因?yàn)闃淠镜脑颍茈y得到有效的信息。但是，這種方法并不一定要在空曠的地方才能應(yīng)用，事實(shí)上，當(dāng)遇到障礙時(shí)，也可以采用相應(yīng)的方法來(lái)提高測(cè)量的準(zhǔn)確率。這就是利用了合適的衛(wèi)星，利用多顆衛(wèi)星，提高了系統(tǒng)的定位準(zhǔn)確率。而在通常的條件下，每個(gè)區(qū)域都會(huì)有7 到10 個(gè)以上的衛(wèi)星。有障礙的地方，如果有五個(gè)衛(wèi)星的協(xié)助，那么就可以提高探測(cè)的準(zhǔn)確率。因此，如果是在森林、建筑等地方進(jìn)行測(cè)繪，GPS 就可以在指定的位置上，同時(shí)也可以同時(shí)接受五顆衛(wèi)星，從而實(shí)現(xiàn)預(yù)定的測(cè)量目的和結(jié)果，見(jiàn)表2。

表2 RTK 作用距離與基準(zhǔn)站架設(shè)高度關(guān)系表

3.6 GPS 測(cè)繪技術(shù)的應(yīng)用

GPS 技術(shù)用于城鎮(zhèn)的地圖繪制，能夠采集、分析、歸納和整合數(shù)據(jù)，為人們的生產(chǎn)和生活提供極大的便利。GPS 技術(shù)應(yīng)用于GPS 時(shí)，需要對(duì)采集到的資料進(jìn)行預(yù)處理，并經(jīng)過(guò)適當(dāng)?shù)倪\(yùn)算，以判定其正確性；然后利用校正算法進(jìn)行數(shù)據(jù)的同步校正。比如GPS-RTK 技術(shù)，就是建立在GPS 的基礎(chǔ)上，對(duì)特定的位置進(jìn)行定點(diǎn)檢測(cè)，并最終得到一個(gè)準(zhǔn)確的位置。以此為依據(jù)，對(duì)資料做出迅速的響應(yīng)，顯示出較高的準(zhǔn)確率。此項(xiàng)技術(shù)與測(cè)定手段在農(nóng)村、郊區(qū)、野外得到了廣泛的運(yùn)用；城市和公路沿線的地形區(qū)域都可以應(yīng)用。從另一個(gè)角度看，在地籍詳細(xì)測(cè)量中，要根據(jù)有關(guān)的調(diào)查規(guī)范，進(jìn)行科學(xué)的數(shù)據(jù)測(cè)定；例如具體的土地位置，權(quán)屬點(diǎn)，形狀等；地線等，并且需要非?？量痰钠?，一定要在10cm 以內(nèi)，在難以進(jìn)行的區(qū)域；可以將這個(gè)偏差增大到15 cm 以內(nèi)。

3.7 虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)與多媒體技術(shù)

虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)（VR）在我國(guó)得到了很大的發(fā)展，它是一種能夠模仿真實(shí)世界的計(jì)算機(jī)模擬技術(shù)，它具備了與人一樣的感官能力，能夠進(jìn)行交互的交互；通過(guò)對(duì)實(shí)際情況的深入研究，使城市規(guī)劃者能夠獲得最真實(shí)的信息，使其能夠更好地進(jìn)行立體的數(shù)字化城市規(guī)劃與建設(shè)，并對(duì)其進(jìn)行多個(gè)方案的對(duì)比、實(shí)時(shí)的空間解析，以達(dá)到更好地提升數(shù)字化城市的整體品質(zhì)。目前，多媒體技術(shù)在我國(guó)城市發(fā)展的整體發(fā)展中已經(jīng)得到了廣泛的運(yùn)用，它可以直觀地展示出城市的發(fā)展效果。

結(jié)語(yǔ)：

綜上所述，近幾年，伴隨著數(shù)字技術(shù)的飛速發(fā)展，我國(guó)的數(shù)字立體都市已經(jīng)初見(jiàn)端倪；并顯示出強(qiáng)勁的發(fā)展動(dòng)力。根據(jù)相關(guān)資料，目前我國(guó)已建成近700 個(gè)大中城市和3 萬(wàn)個(gè)小型城市，并將其列為現(xiàn)代化城市發(fā)展的首要任務(wù)。數(shù)字城市的建立能夠推動(dòng)文化、政治、經(jīng)濟(jì)等各個(gè)方面的公共信息，從而為人民群眾提供更好的服務(wù)，便于人民群眾進(jìn)行有效的監(jiān)管，從而推動(dòng)社會(huì)的正常發(fā)展；城市規(guī)劃與地圖技術(shù)的發(fā)展為城市的數(shù)字化建設(shè)提供了巨大的方便，必須把二者有機(jī)地融合在一起，使城市的信息化建設(shè)更加合理和智能。在今后的發(fā)展過(guò)程中，還要保證城市的規(guī)劃測(cè)量技術(shù)能夠跟上時(shí)代步伐，更好地為數(shù)字都市的發(fā)展提供有效的支持。