重慶主城區大比例尺地理空間數據動態更新

王昌翰

(重慶市勘測院，重慶 401121)

1 前 言

1∶500比例尺地形圖、地下管線及地下空間等大比例尺數據是城市規劃建設、運行管理的基礎數據。經過多年的建設，三類數據已覆蓋重慶主城規劃區約 1 500 km2范圍，并通過相應的數據庫提供應用服務。隨著城市管理精細化、智能化以及大數據應用， 1∶500比例尺地形圖、地下管線及地下空間數據除滿足城市規劃建設、管理等傳統應用外，也是建設智慧城市，實施多規合一、自然資源調查、監測與管理、城市規劃實施監測評估、城市演變分析、城市運行監測等工作的重要數據支撐。附著數據覆蓋范圍擴大，種類增加以及廣泛應用需求驅動，對數據質量及現勢性提出了更高的要求，以半年或一年為更新周期的傳統模式顯然不能滿足應用要求，實施動態、實時更新是新形勢下的必然選擇。

重慶主城區大比例尺地理空間數據更新經歷了從局部重點區域更新到全面更新，以建設項目驅動的被動更新到主動更新，定期更新到實時動態更新，應用傳統技術手段更新到綜合應用現代高新技術更新的發展過程。行政主管部門和數據生產管理單位高度重視、上下聯動是有序可持續開展工作的重要保證。近年來，重慶行政主管部門發布了一系列有關數據建設與更新的文件，落實經費，加強考核激勵；重慶市勘測院作為數據生產和管理單位強化機制建設及技術支撐體系建設，在主城規劃區先后完成了 1∶500比例尺地形圖覆蓋測量，地下管線普查和地下空間普查，并建立了綜合數據庫。以此為基礎，建立了以網格化動態巡查為主，輔以衛星遙感影像、傾斜攝影三維模型、航空影像、機載三維激光點云，車載移動測量數據以及眾源信息等大數據支撐的多種形式地理空間要素動態變化發現模式，通過跟蹤測量、規劃核實測量等方式實現數據及時更新。同時加大測繪、建庫及更新技術創新，建立了新技術支撐體系，建立了數據建庫和更新標準體系，研發了網格化動態巡查系統。眾多新技術，如面向對象的測繪、建庫及更新技術，基于數據庫的在線編輯與增量更新技術，基于多數據源的數據動態更新技術，自動縮編與遞次更新技術等得到創新應用。

2 建立機制是實現數據可持續動態更新的重要前提

隨著經濟社會的發展，城市建設不斷加快，城市面貌日新月異，相關的地形圖、地下管線及地下空間變化頻繁，加之重慶山地地形、地貌復雜，地勢起伏大且不規則，給數據動態更新帶來了極大的難度，需要投入大量人力、物力以及持續的經費保證。因此，完善的機制是數據更新工作可持續開展的重要保證。

首先是建立了數據更新管理政策機制。行政主管部門對數據更新工作進行了頂層安排，出臺了一系列文件。《重慶市測繪管理條例》規定經濟建設、社會發展和城市規劃建設及重大工程急需的基礎測繪成果應當及時更新；《重慶市測繪地理信息發展“十三五”規劃》將基礎測繪數據采集、更新、建庫列入重點專項實施，要求擴大主城區大比例數據覆蓋范圍，更新包括 1∶500比例尺地形圖、地下管線、地下空間在內的已有數據；《重慶市地下管線數據動態更新管理辦法》，2017年由重慶市人民政府辦公廳印發實施。市行業主管部門印發了《都市區 1∶500比例尺地形圖和管線圖數據更新管理辦法》，并將動態巡查作為常態化工作納入年度工作安排。

其次是建立了資金保障機制，形成了由政府、市場、數據生產管理單位三方聯動，互為補充的投入機制。按照新型基礎測繪要求，重慶將主城區 1∶500比例尺地形圖、地下管線、地下空間測繪更新納入基礎測繪項目年度財政預算。《重慶市測繪地理信息發展“十三五”規劃》也明確將更新項目納入重慶市國民經濟和社會發展規劃及年度計劃，所需經費列入各級財政預算。市場收費項目是更新經費的重要來源，按照“誰建設，誰更新”的原則，通過工程建設規劃現狀測量、放線測量、基礎竣工、工程竣工等成果更新已有數據。作為數據生產管理單位，重慶勘測院每年自籌資金，針對工程建設應用急需開展專項更新，彌補資金投入的不足。通過自有資金，2016年開展了主城區地下空間更新、2017年開展主城區小區內部環境及市政建設 1∶500比例尺地形圖更新、2018年開展了主城區 1∶500比例尺地形圖全面更新。

三是建立了網格化動態巡查及跟蹤測量機制。通過網格化動態巡查，一方面在全面掌握城市建設及變化情況的基礎上，結合建設項目審批手續，及時發現私自建設、未批先建等疑似違法建設行為，巡查結果報行政主管部門進行核實處理；另一方面，發現變化后，及時安排作業員跟蹤測量，特別是地下管線、地下空間在掩埋封閉前及時測量，可大大提高測繪的準備性與效率。基于網格化動態巡查及跟蹤測量模式將傳統的按計劃、按區域的周期性被動更新模式轉變為主動實時更新模式，具有變化發現及時、作業效率高、巡查結果用途多樣等優勢，有力保證了城市大比例尺地理空間數據現勢性、準確性。同時也為城市規劃實施監管、城市運行監測提供了一手資料。

四是建立了數據更新考核激勵機制。將數據更新工作納入市局、院、分院的年度工作責任目標，明確了考核指標，形成了市局、院、分院、網格管理員四個層次逐級考核的管理體系，重點更新項目已納入重慶市政府行政效能督查。

3 技術路線

基于日常巡查的網格化更新模式的核心是及時發現變化區域，并進行及時更新測量，實現大比例尺地理空間數據的動態更新。同時，將巡查變化區域與建設審批項目比對，對疑似違法建設項目報行政主管部門核實處理。

該更新模式首先對主城區域按照一定的面積進行網格劃分，并安排網格員對按照劃分的網格進行日常巡查，并結合收集的規劃數據、影像數據、專題數據及通過網絡、新聞媒體等途徑了解的施工信息，及時確認變化區域，同時安排作業人員進行更新測量，并將跟蹤測量成果與已有數據整合，經質量檢查驗收合格后，進行數據庫更新。

基于日常巡查與網格化管理的大比例尺地理空間數據動態更新作業模式技術路線如圖1所示。

圖1 技術路線

3.1 網格劃分

主城區劃分為三級網格，實現無縫覆蓋，分別由分院、片長、網格員負責管理。以主城區按行政區劃為界分為若干由各分院負責的大網格，各分院責任區內以河流、道路分界劃為若干片區，由片長負責網格管理，片區內按 1∶500比例尺地形分幅，由網格員負責管理。

3.2 變化發現

網格化更新模式的關鍵是如何及時發現變化區域，主要采用日常巡查、影像判讀、信息共享、信息收集等方式進行。

(1)日常巡查

日常巡查是發現城市建設變化最有效方式。通過市局下達的年度巡查項目帶動，建立了院和分院兩級負責網格化日常巡查作業模式。專職巡查人員利用信息化巡查終端按照網格化劃分按計劃開展日常巡查，實現日常巡查的全覆蓋。發現變化后，現場記錄變化對象的位置及相關屬性信息。

(2)影像判讀

根據區域現勢性好的已有資料，如傾斜攝影三維模型、航空影像、衛星遙感影像、機載三維激光數據、車載移動測量數據等，通過與已有數據進行對比判讀，記錄地物地貌變化情況。

(3)信息共享

借助部門之間的數據交換和共享機制，利用相關行業部門掌握的專題數據，輔助變化信息判讀、屬性信息提取等工作，作為大比例尺地理空間數據快速更新的參考。

(4)基于媒體的變化信息收集

政府相關部門往往通過電視新聞、門戶網站等方式發布重大工程建設相關信息，通過跟蹤這些工程建設動態，增加日常巡查的針對性，提高日常巡查的工作效率。

(5)基于眾源模式的變化信息收集

借助重慶市勘測院開發的眾源地圖平臺(WWW.CQMAP.COM)，建立大比例尺地理空間數據的變化信息收集的眾源模式。熱心群眾可以通過手機、平板電腦等終端，上傳項目位置、照片、視頻及文字等項目信息，拓寬變化信息發現渠道。

3.3 變化信息處理

巡查人員在發現地物地貌變化時，在收集工程項目建設現場相關信息的同時，還應實地判斷要素是否需要更新。如需要更新，則在工程現場初步確定需要更新的內容和范圍、可采用的更新方法，并初步估計更新的工作量；如果經核實后暫時不需要更新時，同樣需要記錄上報，作為下一步重點巡查的對象。對于通過內業判讀、共建共享等方式發現的更新對象，需要外業巡查人員現場核實相關信息后，作為最終更新依據上報。

3.4 更新測量

針對日常巡查發現的工程建設項目，對比規劃放線測量、規劃竣工測量數據及其他收集資料，明確需要修、補測的變化區域，及時開展跟蹤測量工作。

3.5 數據更新

整合更新測量的成果和數據庫中已有數據，實現大比例尺地理空間數據庫的及時更新，保證數據的現勢性。

4 創新技術方法是有效實現數據動態更新的重要保證

4.1 采用基于高精度高程異常模型的北斗衛星區域定位參數實時轉換系統和地基增強系統進行網絡RTK測量

重慶屬于典型的山地城市，GNSS網絡RTK在山地、溝谷地帶可觀測衛星數有限，精度難以保證。為此，項目采用了重慶北斗衛星地基增強系統，有效彌補了GNSS網絡RTK測量可觀測衛星數不足的問題，在山地、溝谷地帶也能快速獲得固定解，大大提高了作業效率。同時，項目采用重慶市勘測院自主研發的北斗衛星區域定位參數實時轉換系統，省去作業小組手動計算轉換參數的工序，工程調度更加靈活，大大節約了時間成本和工作成本；通過使用高精度高程異常模型，能保證在山地區域RTK測量高程精度能達到四等及圖根等級要求；系統可對測量數據自動進行分析和處理，自動輸出格式化的RTK成果報表，保障成果規范化。

4.2 建立動態更新標準體系

結合重慶山地城市特點，針對1∶500比例尺地形圖、地下管線、地下空間數據獲取、處理、建庫、更新等工作分別制定了相應的技術規范，并上升為重慶地方標準，包括《重慶市城鄉規劃大比例尺地理空間數據要求》《重慶市地下管線探測技術規范》《地下管線信息系統技術規范》《地下空間綜合信息系統技術規范》《地面實景影像數據規范》等。

4.3 研發網格化動態巡查系統

為了提高日常巡查的工作效率，增加外業巡查力度，開發了網格化動態巡查系統，使日常巡查與更新測量在院內外，部門之間，眾多參與人之間的信息溝通更加順暢高效，提高了管理效率和信息化水平。

網格化動態巡查系統包括建立巡查信息數據庫，應用管理平臺及移動端APP等。移動端功能主要有記錄巡查路線、現場照片、項目屬性信息、記錄巡查日志以及有關GIS地圖操作的巡查路線繪制、歷史軌跡展示、巡查項目定位等。管理平臺包括用戶管理、巡查日志信息、巡查信息統計分析、與該區域行政許可建設項目的位置、范圍等信息比對、上報巡查結果等功能。移動端數據可實時上傳管理平臺，便于管理人員及時了解巡查工作開展情況及巡查結果，及時下達跟蹤測量任務。

網格化動態巡查應用管理平臺及移動端如圖2所示。

圖2 網格化動態巡查應用管理平臺及移動端

利用移動端進行野外現場巡查及巡查結果統計分析如圖3所示。

圖3 利用移動端進行野外現場巡查及巡查結果統計分析圖

4.4 創新數據庫建設

數據庫建設采用清華山維EPS圖庫一體技術。該技術改變了傳統大比例尺建庫采用制圖數據庫與GIS數據庫分開建設模式，由圖幅管理變為地理信息實體要素管理，由版本式數據更新變為增量式數據更新，由無時間信息變為記錄有地理實體采集、入庫、更新、刪除時間信息的真正的時空數據，由數據離線編輯入庫更新變為在線數據庫編輯更新。

增量式數據更新中，被刪除或修改的內容轉入歷史庫中，歷史庫記錄了數據庫全部、細微的變更過程，可還原任何歷史時刻數據狀態，動態展示數據演變過程。導入野外采集更新數據在線數據庫編輯并更新，既可防止多人更新同一要素的沖突，導致要素不唯一性，保證要素完整性、連貫性、與周邊要素正確銜接，同時又可減少生產環節，提高數據入庫更新效率。

5 總結與展望

隨著重慶主城區大比例尺地理空間數據覆蓋范圍越來越大，應用越來越廣泛，保持數據的現勢性尤為重要。重慶在完成主城規劃區1∶500比例尺地形圖、地下管線、地下空間數據的全面覆蓋的基礎上，逐步建立起了大比例尺地理空間數據動態更新機制，滿足了各方面的應用需求；同時，針對管理機制、資金保障、數據獲取、數據庫建設管理、新技術應用、作業模式、工作機制等方面的問題進行了大量的探索實踐，提出了基于日常巡查和網格化管理的大比例尺地理空間數據更新模式，增量式數據建庫更新管理模式以及數據在線編輯更新入庫模式等新思路。特別是基于日常巡查和網格化管理的大比例尺地理空間數據更新模式具有變化發現全覆蓋、及時、更新效率高等優勢。下一步，應加大時空大數據分析與挖掘、人工智能等新技術在數據更新中的應用研究，提高利用傾斜攝影三維模型、無人機航空影像、機載三維激光點云，車載移動測量等數據發現變化及采集矢量數據的技術水平，從而達到減少外業測繪工作量，提高數據更新工作效率的目的。