數字城市建設中基礎測繪地理信息數據的運用

摘 要：將數字城市建設作為研究對象，圍繞其建設中的數據需求展開論述，以理論分析及整合的方式探究數字城市建設中基礎測繪信息數據的運用要點。從數字城市的概念著手，探究基礎測繪地理信息數據在數字城市建設中的作用，提出基礎測繪地理信息數據的處理方式，指出數字城市建設中基礎測繪地理信息數據的運用表現，說明地理信息數據在數字城市建設及發展中的重要價值。在各個城市的數字化建設與探索中，有關部門需重視基礎測繪工作，并整合地理信息數據，構建專門的地理信息數據庫，并利用各種關鍵技術處理地理信息數據。未來各城市必須繼續增大在數字化建設中的投入，創新基礎測繪地理信息數據的整合、處理方式，將這些數據作為數字城市建設的參考。

關鍵詞：數字城市；基礎測繪；地理信息數據；運用

中圖分類號：P208" " " " " " " " " " " " " " " " " 文獻標識碼：A" " " " " " " " " " " " " " " " "文章編號：2096-6903（2023）09-0083-03

1 數字城市的概念

數字城市以建設數字中國、智慧社會為主要目標，以新型ICT技術作為支撐，面向數字政府、智慧、一網通管等建設需求，面向未來城市發展進行趨勢性研判，以“雙一流”作為目標，打造孿生城市數據空間底座。在國家政策支持下，數字城市建成后將作為唯一的時空信息基準平臺、完整統一的時空信息基礎平臺、互聯互通的時空信息共享平臺、泛在實時的時空信息服務平臺，初步構成智慧城市操作系統，面向各行政管理部門、企事業單位、社會大眾提供多元化服務[1]。

數字城市將統一市域內的時間與空間、陸地與海洋信息，整合各種二維與三維空間信息，構造完整統一的時空信息基礎平臺，通過建立數字化三維空間框架，能保持地上地下、室內室外不同層次、不同粒度的三維模型。數字城市從邏輯上匯集了全市范圍內全部的時空信息數據，能保持這些時空數據的互聯互通與共建共享，通過建立與城市大數據中心邏輯統一的平臺架構，可實現與政府數據開放平臺、城市大數據中心等的有效對接，促進城市數據集成與融合。

2 數字城市建設中基礎測繪地理信息數據的處理方式

2.1 地理實體數據庫

城市基礎測繪地理信息數據的種類繁多，地理實體為其中的一大數據類型，其囊括了城市內客觀存在的實體，如建筑物、構筑物、道路、水域、綠地等信息。為在數字城市建設中合理應用這些數據，相關人員需建立地理實體數據庫，在該數據庫內集成各種數據，將此數據作為城市三維空間信息的底板[2]。

地理實體具有空間、時間與專題特征，地理實體數據庫通過描述這些特征的語義化、結構化、對象化時間與空間數據而構成專有數據庫。以空間角度分析，地理實體為三維目標類型，一般能用幾何數據描述位置、大小、形狀等。在專題方面，地理實體內集成了各種類型的個體，也融合了這些個體各自的特征，這些特征以屬性數據來表達。從時間角度看，地理實體的空間特征、專題特征受時間影響較大，在不同的時間段內，其空間、專題特征有一定變化[3]。地理實體的特征及描述如圖1所示。

2.2 地理實體數據庫的衍生成果

地理實體數據庫內一般需建立數據語義邏輯關系，這些條件促進地上地下、室內室外、陸地水域信息的一體化，構成地理實體三維語義模型，將此模型進行實例化處理，得到實體三維模型。實體三維模型具備計算、分析能力，能還原實體形狀、大小、位置等，數字城市建設中必須以現代化技術建立實體三維模型，利用該模型的可視與模擬功能，引導相關人員不斷修改城市規劃與建設方案，可得到與城市情況更為符合的模型及方案。城市基礎測繪中建立地理實體數據庫、實體三維模型時，相關人員需合理應用BIM技術，將此技術與GIS技術相結合，集成數據。

基礎測繪中的地理信息數據，數字地形圖也是其衍生結果。目前的DLG為數字地圖的線劃地形圖成果，其內容、規格、表達等基本與紙質線劃地形圖的相應規定完全符合。DLG的地理信息要素中，傳統的地形要素為主要構成部分，比例尺、圖幅大小是影響地物取舍、綜合的重要因素。

結合當前城市發展的具體情況，城市規劃建設中一般選擇1：500～1：2000比例尺。在此條件下基礎測繪中的DLG數據大部分為二維數據，少量含有高程或Z坐標，但三維空間信息的完整性不足。因此，數字城市建設中有關人員需關注此問題，適當調整數字地形圖的內容、規格與表達方式。

首先，在數字地形圖的內容與規格方面，不僅應包含基礎地理信息要素，還需在此基礎上增加公共應用需求的應用信息，比如，各級行政區劃、社區等管理服務單元的界線信息、單體建筑物地址等[4]。相關人員需分析地理實體本體特點，精準分類地理信息要素，增加要素種類，需要注記的信息作為實體或對象的屬性信息，地址作為單體建筑物的基本屬性信息。

其次，針對表達與制作方式，數字地形圖應合理利用其數字成果，在數字城市建設過程中，相關人員需參考地理實體數據庫，按照需求來處理數據并制圖，用這些數據和制圖來表達、展示各類地理信息要素、基本屬性。

最后，在利用地理實體數據庫內的數據制圖表達時，專業人員應結合制圖比例尺，確定目標類型及精細度，達到精確匹配、綜合取舍的目標。

2.3 影像與格網數據成果

2.3.1 DOM和TDOM

基礎地理信息中，DOM是重要構成部分，為合理利用這一部分成果，相關人員在數字城市建設中需采用全新的理念與技術，保障DOM的質量。

首先，應強調DOM的地位，使其作為基礎測繪地理信息數據的關鍵部分。無論城市如何發展與建設，有關人員都需要按照實際需求采集和處理DOM數據，以實現城市信息的全面覆蓋，并保持動態更新。其次，綜合應用先進的測繪技術，如高分遙感、航攝與無人機測繪等，以高效獲取高精度的測繪數據。最后，針對建筑物密集等區域，其數據采集難度較大，存在諸多的限制因素，一般可利用傾斜攝影測量技術，制作高分辨率的TDOM[5]。

2.3.2 DEM和DSM

DEM為地面高程信息的數字化表達，DSM為地物表面的數字化表達。數字城市建設中為凸顯基礎測繪地理信息數據的作用，有關人員也需合理利用DEM、DSM。針對DSM的處理，一般需在進行基本的加工后再去除房屋、設施、植被等地物表面信息，得到DEM。不論是DEM還是DSM，在實際的工作中都能通過規則格網或不規則格網數據完成組織與表達。在此過程中的重點特征參數為格網尺寸或者不規則點密度。為最大化保障格網點或不規則點的高程精度，必須精準分析地面起伏、地表覆蓋特征等，建立其間的關聯關系。

隨著LiDAR、航攝及無人機測繪技術穩步發展，這些技術的應用范圍持續擴大，特別是在DEM、DSM中這些技術必不可少。隨著對測繪技術的要求越來越高，DEM和DSM應引起足夠的重視，研究基于規則格網尺寸而不是比例尺，確定產品規格和精度等質量指標，從根本上提高高程精度，不再采用現行標準中同一比例尺DEM、DSM的分級。

2.4 三維傾斜模型

在數字城市中應用傾斜攝影技術，可得到三維傾斜模型。具體的測繪過程中，在同一飛行平臺上搭載多臺傳感器，分別從垂直、前視、左視、右視和后視5個方向采集影像。垂直攝影影像可經過傳統航空攝影測量技術處理，形成4D產品。垂直、前視、左視、右視、后視5個傾斜攝影影像，傾斜角度在15～45°，能獲取地物側面豐富的紋理信息。

利用三維建模技術，可快速形成具有準確地物地理位置信息的三維空間場景，可直觀還原目標區域內地形地貌及建筑物等。依據傾斜攝影技術建立三維模型，支持自動識別傾斜攝影數據經緯度坐標，創建圖層加載傾斜攝影數據，構建三維模型。在此模型中整合接入樓宇信息、物聯網設備信息，經由信息整合來重構、融合各場景，達到三維地圖的可視化。

因為傾斜攝影受航攝盲區、特征點匹配錯誤等的影響較大，后續利用Smart3D軟件生成的三維模型常常存在精度不足的情況。為此，在初步形成成果時還需進行再加工，利用3Dmax軟件手工建模、精修、后處理再導入Smart3D軟件完成紋理重新映射。

2.5 點云數據

為在數字城市建設中合理利用點云數據，有關人員需用點云數據與正射影像相結合的方式建立三維建筑物白模，通過分類處理點云數據，再通過構筑物點云高程渲染，將其與正射影像融合制作建筑物白模，保障建筑主體結構的合理性，確保模型細節有層次、精度較高，減少模型面數和局部結構。通過點云數據與傾斜影像聯合平差的空三加密，保障傾斜影像空三加密精度。由點云提供密集控制信息，能減少粗差連接點的數量，減少外業像控點布設，抑制自由網的內部扭曲與變形，確保自由網平差高度，使實景三維格網模型、傾斜攝影單體化模型符合要求。

3 數字城市建設中基礎測繪地理信息數據的具體應用

3.1 在城市規劃中的應用

數字城市建設的周期長、難度大，各個環節的工作中都需要有先進技術的支持。為保障數字城市建設的高效實施，相關部門必須按照數字城市建設的總體思路與目標，完成基礎測繪工作，獲取完整且準確的地理信息數據，并將這些數據進行分類和處理，制定數字城市規劃的總方向。有關部門需轉變工作觀念，意識到城市規劃的重要性，從多個方面著手為數字城市規劃工作創造理想條件。在此過程中尤其要完成基礎測繪工作，構建科學的基礎測繪工作路徑與技術體系。

當前我國城市進入了全新的發展階段，在此階段下城市規劃與建設之間的聯系越發緊密，各部門和各崗位人員都需意識到二者之間的關聯，做好城市規劃，為城市建設提供保障。城市規劃中基礎測繪地理信息數據非常重要，充分利用這些數據可以使各項規劃工作能有序開展，隨著我國的城鄉一體化進程顯著加快，為在城市規劃中合理利用基礎測繪地理信息數據，相關部門需選擇測繪技術類型、路徑，細化基礎測繪方案，在此方案中引入現代化測繪技術，保持技術的先進性和有效性。

3.2 在城市建設中的應用

基礎測繪地理信息數據的類型繁多、數量龐大，這些數據對城市建設也具有指導價值。在城市建設之前，相關人員除了要獲取完整且準確的基礎測繪地理信息數據，還需根據建設時的數據需求處理數據，得到高精度數據，提高城市建設水平。

數字城市建設中測繪數據具有不可替代的作用，有關人員必須在實際的工作中遵循數據采集、處理規范，綜合利用GPS、GIS、RS等數字測繪技術，采集、整理地理信息數據，從大量的數據中提取出更有價值的內容，保障數據精度。利用現代測繪技術，所獲取測繪地理信息的質量更高，借助專業軟件與工具可建立三維模型，在該模型內可模擬城市中的各個建筑物和其他實體，進而不斷優化城市建設方案，提高數字化建設水平。

3.3 在公共安全中的應用

數字城市不同于傳統城市，對公共安全有更高的建設要求，特別是在信息技術穩步發展的今天，為達到公共安全目標，相關人員也需要合理應用基礎測繪地理信息數據。城市內的公共安全由消防、衛生、公安、醫療等專門部門負責，在面臨公共安全事件時，這些部門之間必須緊密合作，通過快速聯動與響應來處理實際問題。

依據當下的實際情況，許多城市在數字化建設過程中雖在公共安全方面展開了一系列創新，但實際工作中部門之間的聯動性不足，偶發公共安全事件，不利于維持社會的穩定與和諧。面對此問題，相關部門必須合理利用基礎測繪地理信息數據，建立完善的防災應急系統，并在該系統內建立不同部門和崗位人員之間的聯系。若城市面臨公共安全問題，防災應急系統即能立即采集和整合信息，從中尋找與公共安全相關的數據，以數據為基準快速聯動各部門，參與到公共安全的行動中。

4 結束語

隨著數字城市建設進程加快，為提高建設水平，各城市必須做好基礎測繪工作，引入現代測繪技術采集、整合與利用地理信息數據，以數據為基準保障數字城市建設的高效性、有序性。未來的城市發展中相關部門需持續研究和應用新技術，集成地理信息數據。

參考文獻

[1] 田瑞芳.基礎測繪在數字城市建設中的應用研究[J].經緯天地，2022（4）：93-94+97.

[2] 周佩鑫，劉文婧.城市測繪地理信息數據檔案的數字化管理建設研究[J].辦公室業務，2021（24）：107-108.

[3] 肖玉勇.地理信息系統GIS在城市測繪中的應用研究[J].智能城市，2021，7（8）：62-63.

[4] 解琨.基礎地理數據在數字城市數據采集中的應用[J].測繪與空間地理信息，2021，44（4）：162-163+167.

[5] 章九才.基礎測繪地理信息數據在數字城市建設中的作用[J].工程建設與設計，2021（3）：124-126.