智慧城市建設過程中測繪新技術的應用研究

(商丘師范學院 河南 商丘 476000)

引言

隨著現代技術不斷的發(fā)展，測繪新技術不斷的創(chuàng)新，區(qū)域范疇中，從數字城市到智能城市，再到智慧城市，期待可以發(fā)展成為國家范疇的數字中國。以現在中國智慧城市的建設情況來看，智慧城市可以滿足對民生和公共安全等方面的需要，做出快速化、智能化的響應，為城市治理提供有效支持。近年來，各測繪研究院校及其眾多國家院士將智慧城市的構建和研究作為重要任務，而測繪地理信息技術被作為智慧城市的主要數據的來源及構架基礎。

一、智慧城市

(一)智慧城市的基本概念

所謂智慧城市，是運用信息和通訊技術手段對城市運行核心系統(tǒng)的各項關鍵信息進行監(jiān)測、分析、整合等應用，從而對包括民生、環(huán)保、公共安全、城市服務、工商業(yè)活動在內的各種需求做出智能響應的技術，從而實現城市的智能化管理及運行，進而為城市中的人們創(chuàng)造更美好的生活，促進城市的和諧、環(huán)保、可持續(xù)發(fā)展[1]。

(二)智慧城市的建設方法

智慧城市的建設是在傳統(tǒng)城市建設，即在測繪、遙感、制圖的基礎上，加強硬件、網絡設施及數據采集建設，并將各領域信息數據集成，通過移動互聯(lián)、云計算，在短時間里最有效率地對采集到的大數據進行挖掘，找到數據中隱含的相關性和同等關系，以實現城市各個部分的信息共享。

智慧城市的建設在時空與實時大數據的傳輸基礎上，城市的規(guī)劃可以事先得到真實模擬效果，用傳感器獲取位置、時間信息，以及將眾多傳感器連在一起，形成有用的信息。

大數據時代，云計算中心可以將從各個渠道所獲得測繪數據進行處理，發(fā)掘其內部屬性及聯(lián)系，建筑結構設計，數值模擬，基于數據的結構健康監(jiān)測以及基于可持續(xù)性、可恢復性的體系性能分析，從而實現各類數據集成，達到信息共享。

二、智慧城市的發(fā)展現狀特點

在已有的智慧城市建設案例中，有以下兩個顯著特點：①結合實際、重點切入、局部小規(guī)模示范：選擇一兩個困擾該城市的主要問題或結合當地發(fā)展特色的項目，有針對性地開展小規(guī)模、小范圍智慧試點和示范，既實現了在較短時間內取得可見的成果并檢驗其實效，又很好地控制了項目成本和風險；②基礎設施先行：發(fā)達國家和我們國家大多數智慧城市的建設首先都在優(yōu)先發(fā)展硬件，互聯(lián)網和物聯(lián)網以及一些基礎設施建設。這對當下我國城市(尤其是中小城市)基礎設施還不夠健全的現狀，具有很強的借鑒意義[2]。

三、智慧城市建設過程中的測繪新技術的應用

(一)測繪技術與智慧城市的關系

現代城市越來越便捷，因此這個時代是屬于智慧城市的時代，目前我們要做的工作有很多，對測繪行業(yè)的要求也越來越多。其中，有五個主要的方面:位置云，遙感云，視頻數據，GIS與空間地球。現在智慧城市是存在數據基礎的，而數據基礎又設計了兩部分，包括位置信息收集與位置服務。通過使用測繪技術對位置大數據的進行深入分析和挖掘，可以形成科學的最終決策支持。

測繪地理信息是智慧城市的基礎信息，它以獨有的時空特征為政府機構、各行各業(yè)和市民提供基于位置的信息服務，并以位置和時間為基準集成、融合、關聯(lián)、整合目前所得到的信息，為數據處理、信息推理和信息尋找提供了支持；利用可視化技術可以使信息表達更加精確，從而可以被國民經濟的各個部門所使用，每個人也可以從生活中感受到信息獲取的方便與快捷。城市各方面的發(fā)展與信息化的不斷提高使得測繪地理信息科學面臨更高的挑戰(zhàn)，使其不斷發(fā)展。

(二)高分辨衛(wèi)星遙感

遙感技術是已經廣為使用，不僅僅應用在城市建設工作中，更多的是應用在農業(yè)觀察以及人們的生活中。遙感技術能夠對地面的變化進行分析和了解，能夠使人們對地面的基本情況進行了解和掌控。這些技術能夠對地面的農業(yè)、交通等進行指揮和合理的規(guī)劃。高分辨率遙感技術主要是對地面的基本情況進行掌控和分析，可以為建設智慧城市提供充足的數據和影像支持。

(三)三維模型

在新型的智慧城市的建設當中，首先就要求將采集到的空間地理信息做成三維城市模型。當城市三維模型做出來之后，將會衍生出更多的數字產品，這樣就不再需要數據采集，只需要進行編程，就可以有各種各樣的應用。例如，在自動駕駛中導入高清地圖，并將通過攝像頭采集到的數據，在其內部自動用矢量圖進行校正，這些都是二維照片街景實現不了的。全方位城市模擬街景還可運用于城市精細化管理，其數據的高分辨率，使城市要素一個一個自動提出來，由于點云相對精度較高，對城市基礎設施的破損及誤差能敏感的識別出來，并通過云平臺通知有關人員。所以說，高精度模型街景為城市精細化管理奠定了基礎。三維空間技術還有可視化功能，便于人們對城市地理信息進行查看和管理。

比如在城市綠化領域，它可以獲取來自不同歷史時期的三維真實數據，按時間順序搜索和管理歷史城市的三維實時數據，并且可以提供數據比較和分析功能。管理部門能夠及時地檢查當前綠化現狀，并與歷史數據進行比較，以最直觀的方式了解城市綠化信息的現狀和趨勢，為城市綠化綜合管理提供決策依據。

(四)低空攝影測量

從2014年開始低空無人機在測量應用方面越來越普遍，無人機航測技術在智慧城市的建設中它也發(fā)揮著越來越重要的作用。低空無人機是在低空利用攝像機拍攝城市畫面，然后針對拍攝出來的照片進行新訂單城市地理信息測繪。這項技術要求拍攝機器必須具有較高而準確的分辨率，而低空無人機因其分辨率高的特點，在城市地理信息測繪工作中應用較為廣泛。這項技術是由地面人員進行控制，在低空利用一些攝像機進行拍攝，根據拍攝的圖片(如圖)進行測量和測繪的工作。

圖1 商丘市“商字”無人機測繪圖

近幾年來測繪無人機發(fā)展迅速，精度越來越高，測量速度越來越快，測量(飛行)距離越來越長；并且還有無人機傾斜攝影技術，它是地面信息數據采集技術和航空攝影技術的結合，與遙感技術不同的是，傾斜攝影技術發(fā)展較晚。它使用計算機對采集到的地面信息數據進行處理，所以，要想解決傾斜攝影技術在實際運用中的問題，必須要對地面信息采集技術以及航空攝影技術進行深入的學習和分析。在保證拍攝質量的問題上，傾斜攝影技術運用多角度拍攝，很大程度上提升了拍攝畫面的全面性和完整性。這些新型無人機攝影測量技術的發(fā)展，對現在的智慧城市建設起著越來越大的促進作用。

(五)空間數據庫

由于地理信息的環(huán)境要素、信息量與視覺地理條件需要匹配，并且需要強調現勢性，這使得智慧城市的建設必須與信息共享系統(tǒng)共通共融。城市空間基礎數據庫是實現信息定位、空間分析的基礎，以空間基礎數據庫為連接平臺，將Oracle數據庫、Access數據庫、SQLServer數據庫、MySQL數據庫、SQLite數據庫這五大基礎數據庫連接成一個有機的整體，為全面表達自然、社會和人類活動提供基礎依據。因此，智慧城市的建設應以測繪大數據為基礎，在日趨精密高效的數據信息之下，真正實現城市各部門信息的共享。各種與應用相關的智能城市定位相關應用是基于時態(tài)信息云平臺，支持服務數據處理的構建和時間信息處理平臺的城市定位智能分析，實現獲取信息、數據采集以及數據共享、交換、集成。編輯、存儲和綜合業(yè)務發(fā)布提供城市的公共服務各部門的數據，全面協(xié)調城市管理服務，整合信息資源的不同的部門在不同的城市安全、有效的協(xié)調和操作，并提供科學合理的城市建設規(guī)劃和城市建設的發(fā)展機遇以及挑戰(zhàn)。

(六)空間地理信息高精度定位

運用測繪地理信息建設智慧城市，應當用最少的生態(tài)環(huán)境污染、能源資源消耗與時間成本對城市發(fā)展問題進行處理。如：哈市城管部門工作人員正在用先進的“智慧城市”管理系統(tǒng)對市區(qū)內的破損井蓋進行實時監(jiān)測和維修。據悉，自從有了該系統(tǒng)，哈市各職能部門第一時間就能對市區(qū)內公共設施進行管理和維護，而這些依賴的是衛(wèi)星和大數據。以往排查城市地下管線，只能依賴人工采集，缺點就是采集效率低。而該公司開發(fā)了特有的“天、空、地”一體化采集流程，將衛(wèi)星遙感、無人機、探地雷達、激光推掃車和人工普查結合，歷時一年半，就探測核實了哈市地下各類管線1.9萬公里，300余萬個城市部件數據，不但弄清了哈爾濱的每一處井蓋，還弄清了每一根電線桿、變電器。在不久的將來，哈市所有的道橋、園林、公廁、建筑、交通設施、人防設施也將陸續(xù)被錄入智慧城市管理系統(tǒng)，市區(qū)內公共設施的管理和維修會變得更加方便。

(七)LIDAR系統(tǒng)

LIDAR系統(tǒng)就是激光雷達技術。LIDAR系統(tǒng)的主要應用方式是：先對激光波段進行分析，然后計算激光回波信息，最后利用科學的方法開展繪制工作。在智慧城市的建設過程中，測繪人員要詳細分析城市的內部狀況，還要對圖像信息進行合適的處理與應用，最后運用影像加大對光譜的分析。要使LIDAR系統(tǒng)在智慧城市建設中更好地發(fā)揮作用，必須合理利用新技術，以此實現智慧城市建設質量的不斷提升。

四、結語

信息化建設發(fā)展到現在，無論是數字城市的建設還是智慧城市的進展都依托于測繪大數據，智慧城市建設中，各項城市大數據的呈現、分析以及報告都基于數據的全面性和高效性，這一切都依托于測繪新技術。所以在數字化城市中測繪是不可缺少的。數字化進程在全國大范圍推進，利用新的科學技術使測繪行業(yè)快速發(fā)展，比如，GPS，RTK，無人機航測，激光技術運用等。測繪信息高新技術的發(fā)展，給智慧城市的建設帶來了更廣闊的前景。