一体化测绘技术在城市基础地理信息数据更新中的应用

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  摘  要:经济高速发展背景下,城市建设持续性推进,对基础信息数据更新速度及模式提出新的挑战。城市地理信息数据更新过程中,对数据要求较高,通过一体化测绘技术,进一步促进信息库完善建设,为后续城市针对性规划奠定良好的基础。
  关键词:一体化测绘技术;城市基础地理信息;数据更新;应用
  中图分类号:P208   文献标识码:A    文章编号:2096-6903(2021)06-0000-00
  城市化建设过程中,其各项工作开展需各方面信息提供保证,城市基础地理信息数据为核心构成。采取行之有效的策略,可加快地理信息系统建设,促进城市又快又好发展,一体化测绘技术凭借自身优势,为基础信息数据获取提供便捷性,保证城市化建设稳步前进。
  1一体化测绘技术及其发展历程
  根据通用含义分析,一体化原有内涵为多个原有单一主体,通过特定方式汇集为一个整体过程,测绘地理信息行业,一体化呈现为多元化应用,从现下视角可将其划分为三类:一是整体宏观层面大测绘理念,主要基于通讯和3S形成完善的空间信息科学,联合应用导航动态化定位和遥测等先进技术,实现数据获取智能化、自动化,并将此类信息动态化提供应用者;二是立足中观层面分析,测绘一体化管控具体而言,主要至地理信息实际应用系统,全面实现信息收集、管控及处理;三是从精细化层面分析,一体化测绘技术为地理信息数据更新十分关键。一体化测绘技术种类繁多,呈现的特点不一,如地籍一体化测绘、国土资源采编调一体化等。测绘技术体系从初期模拟测绘体系开始,历经较长时间技术体系不断建设和完善,该过程一体化测绘高速发展,成为测绘技术体系建设核心支撑,其历经多个阶段:
  (1)萌芽阶段。上世纪80年代我国计算机进入高速发展,将其作为基础逐步构建完善的数字测绘体系,主流为小型机应用,测绘相关人员主要研究解决数字成图问题,如“DGJ”系统,初期实现数据采集、处理等全生命周期形成流程,是当时国内领先测绘软件,功能多元化,自动化水平较高等特征。该阶段并未形成一体化概念,但系统性构成趋于完善。硬件系统中包含多个测绘元件,为一体化测绘技术形成提供助力,属于雏形形成时期。
  (2)普及阶段。国内发展形成多种内外业地形图数字成图系统,其中应用普遍,保持周期较长除DGJ系统外,还包含EPS系统等。该过程中包含原有硬件设备,可支持全站仪等新型设备,不仅可从本质解决内外业劳动强度,而且从大幅度提高数字地图实际精准度,为GIS反馈及时、高效空间数据信息。航测成图方面包含两种方式:一方面,对传统光学仪器进行改造,将转换装置作为介质实现机械运动有效转化,促使其信息实现数字化,并将其与计算机进行衔接,可自行完成数字转化图形目标;另一方面,解析测图仪诞生,其属于一体化设计,可与计算机连接直接航测呈现图像。
  (3)成长阶段。随着普及阶段不断发展应用成熟,逐步构建数字测绘体系,该过程中计算机进入深层次发展阶段,各类新型数字测绘图系统相继问世,此类系统拥有自主专用开发平台,均凭借自身优势获得大面积推广,且与GIS系统完成数据共享层面具有深层次开发,为基础地理信息库构建奠定良好基础。随着摄影测量技术高速发展,逐步实现数字化摄影测量,形成全数字摄影测量。数字摄影测量实现从航摄资料处理全数字化,将原有资料扫描后,依托计算机完成数据处理。数字化航空适应测量中误差作为常见质量通病,形成其因素较多,如控制点精度、系统误差、人为误差等,需在实际测量中控制于合理范围内,表1为航空摄影测量区域网连接点中误差。
  (4)成熟阶段。21世纪后数字测绘技术体系建设完成,测绘地理信息产业实现信息化测绘技术体系建设,其不再局限于单一化数据采集和数据输入,而是逐步开发研究一体化采集、数据库建立等操作。摄影测量领域,以法国公司为首推出像素工厂,实现采集和网格计算同步进行,可批量生产数字表面模型、真正射影像,形成复合型优化系统。其表明摄影测量进入新工业化时代,随后国内外相继出台多个系统。
  2充分发挥一体化测绘技术前提条件
  为从本质发挥一体化测量技术优势,为城市基础地理信息数据更新提供保证,需做好各方面工作,具备完善的前提条件,促使其应用更具规范化、标准化。主要包含以下几方面:首先,完善测绘体系。完善的测绘体系,为最大限度发挥一体化测绘技术优势价值提供保证,城市测绘部门需建立完善的测绘体系。其次,更新尺寸标准。不同尺度城市基础地理信息数据具备测绘标准不一,为确保数据具有精准性,测绘人员应从多方面制定测绘基准,为进一步提高数据可靠性。最后,营造良好的环境。智能化、数字化技术支撑下,我国城市逐步趋于智慧型城市发展,地理基础信息数据更新中,应用一体化测绘技术,是保证该工作质量和效率重要举措。图1为一体化测绘技术应用前提条件。
  3一体化测绘技术在城市基础地理信息数据更新中的应用
  一体化测绘技术在城市基础地理信息数据更新中应用涉及多方面,为促使该项工作有序开展,提高地理信息数据更新工作水平,技术人员需将一体化测绘技术特征作为着力点,从多层次、多维度出发分析,高质量完成城市地理信息数据更新工作,形成完整的数据更新体系,为后续城市精准规划提供保障。一体化测绘技术主要体现在以下几方面,需掌握其基本工作原理及特征,为保证地理信息数据更新高效性做以支撑。
  3.1内外业一体化
  内外业一体化自身核心内涵形成初期于野外地理信息采集过程中,测绘技术凭借自身多个特征优势,以及该系统在实践应用中发展成熟,内外业一体化逐步是入住与地理信息数据更新中。由于该技术仍处于初期发展时期,外业数据采集、处理等设备自动化水平有待提升,将其用于地理信息更新中,无法呈现形象、直观的图形成果,一定程度约束信息采集数据客观性,不利于城市基础地理信息数据更新,(图2)为一体化地籍测量装置。如城市中心区域数据采集,该区域内通常建筑物密度大,包含状况复杂,若外业测绘工作缺位,难以获取完整、高效的数据信息,过度以草图为核心导向,进一步阻碍数据更新及時性及有效性。可有效解决该瓶颈,业内大部分时间占据整个地籍测量时间,其基本作业流程为首先完成数字正摄像校正,数据源的收集工作,同时将其影像图展开业内分析处理,进行内业检查滞后随后输出相应的工作底图,将其用于外业调查中,测绘人员以初期设计草图为导向,不具备外业测绘技术,可系统性助力测绘人员掌握测绘范围内实际状况,保证测绘工作开展有效性。内外业测量一体化核心数据为图根平面、图根高程,其中高程测量原理为:根据测站向被观测目标点所测竖直角及其间的斜距S或水平距离D,以及量取仪器高、目标计算两点实际高差h。其实际计算公式为:
  1. 测定两点间倾斜实际距离为S,该两点实际高差为h=S*sin+i-v;
  2. 若已获知两点间水平实际距离为D,其两点高差为h=D*tan+i-v;
  3. 两点实际距离超过300m,应综合性考量地球曲率和大气垂直折光干扰,需对其数据进行调整,将其两差改正为f=C+r,其中C为地球曲率改正,计算公式为C=D2/R;r为大气折光為-0.140D2/2R;两差改正f=0.43D2/R。

  随着信息网络技术高速发展,电子平板野外测绘图系统逐步发展,可动态化完成现场数据采集、成图,且可将城市基础地理信息呈现于屏幕上,并立足实际状况,自行完成其中存在偏差数据修正调整,提高城市基础信息采集内外业一体化效率,加速信息更新周期,为城市良好发展做以指导[1]
  3.2图库一体化
  图库一体化技术应用及发展,促使地理信息数据库数据多元化需求予以实现,正常状况下信息数据采集过程中,人员需立足实际状况综合性考量各方面因素,从多维度优化软件系统,科学采集城市基础地理信息数据,将此类数据信息转化为与之匹配的图像,并实时将其同步存储在数据库内。技术人员以相关标准为导向,合理化完成图形数据信息分类整合,促使其形成完整的档案,优化升级GIS技术,进一步夯实数据库,促使地理信息数据处理更具精准性、专项性。专业人员可将信息数据予以合理化转化,并将其全面、及时传输至数据库中,对其进行合理化整合,发挥GIS技术优势,保证满足GIS服务需求,解决图库一体化存在瓶颈,为多元化信息数据转换有效提供保障,提高信息数据精准性。图库一体化技术流程主要包含5大模块,主要包含以下几方面:(1)图形信息化。主要将信息数据通过特定的格式,存储于相关要素层面,将其视为图形信息;实际测绘过程中部分具有复杂性地物目标,因人工编辑元素种类繁多,且其自身十分复杂,增加信息良好存储难度,需采取相应的措施将其进行有效处理,并为图形信心转化做以辅助。(2)信息数据格式转换入库。该过程中主要将图形成果按照相关的标准、规程,呈现为相应的信息存储于数据库中。(3)空间数据库管控。利用有效的措施管控数据库,并提供查询、搜索等功能服务,该系统自身具备功能主要保良两大类,即数据入库、出库。(4)数据出库。应根据应用实际需求合理化完成数据处理加工,并根据需求相关格式予以输出,保证数据出库畅通化。(5)信息图形化。
  有效容数据库中提取于制图相关参数信息,基于其层面完成数据转化。图库一体化解决以下几方面问题:一是还原满足国标图式符号。制图数据自身价值在于其可满足我国相关规程,但建库难度较大,图库一体化优势在于完成数据转换进入GIS数据库,且不会对数据造成损伤,后续出库之后可完成制图初期形态。二是一套数据建库。制图数据联合GIS数据信息,仅需依附于完整数据,便可高效完成数据库构建工作。应最大限度应发挥个软件自身功能,如GIS等,进一步构建完善的数据库,数据库可提供多元化服务功能。三是为自动缩编存储必要编辑及符号信息。自动缩编特别是自动制图综合是需考量制图信息,线下保存制图信息作为着重考量问题,图库一体化可实现该目标。四是GIS数据动态化提取。线下作业方式为利用制图数据完成GIS数据转换,但难以保证数据转换质量。图库一体化数据库中包含GIS数据,可动态化提取GIS数据。(图3)为图库一体化技术流程简图[2]
  3.3采编一体化
  初期采编一体化内容缺乏明晰性,与地形图数字化技术相似,其自身形成实际成效并不凸显,伴随测绘地理信息技术高速发展,城市基础地理信息数据库成为时代发展需求。基于上述发展背景下,测绘不仅可满足成图实际需求,而且可以保证构建数据库,利用合理性技术完成数据库建设全面性、精准性及实时性,采编一体化技术在此种背景下发展,(表2)为采编一体化定向精度要求。为有效满足城市地理信息数据更新,吻合GIS相关要求,采编一体化软件历经多个创新改革阶段。采编一体化作用下,可有效转变城市基础地形呈现形态,具备完整的拓扑特征,吻合GIS技术需求,提高城市地理信息数据精准性。线下采编技术包含两大类别,即初步采编一体化、基于GIS采编一体化。针对初步采编一体化,可促使地图实现数字化,特别为电子平板野外测图系统支撑下,该技术应用有效性显著提升,具体操作构成中,相关人员不仅需开展选型工作,而且应系统性分析一体化技术所具备的特征优势,选取合理的硬件基础设施,制定完善的应用方案,保证将该系统为基础,高效、便捷完成地理信息数据更新任务目标。基于GIS采编一体化模式,主要以GIS技术为和弦导向,可实现多用户进行系统操作,应用于大城市地理信息数据更新成效较佳,具体实践过程中,对人员专业素养要求较高,构建完善的信息共享平台,保证采编一体化技术高效应用于城市基础地理信息数据更新中[3]
  3.4集群分布式并行计算
  从客观层面进行分析,构建一体化测绘技术十分复杂,受外界多个因素影响,全生命过程通过网络化生产易产生各类问题,需开展集群分布式并行计算,从源头消除原有城市基础地理信息数据模式瓶颈。应用一体化测绘技术,网络调度转换为集群计算,短周期内完成海量数据处理,提高工作效率,保证城市地理信息数据处理更具自动化、网络化。上述目标实现,吻合新时代城市建设发展中多样化用户需求,以及测绘技术基本要求,科学处理城市基础地理信息,提高其整体处理水平。PF诞生之后对测绘地理信息数据传统生产模式产生较大冲击,尤其针对DOM、DSM生产,其生产流程和技术层面变化较小,核心变更体现在计算方式、资源调度等方面,其生产效率提升包含三大方面:一是自动化。多模型、不同分辨率影像自行匹配,处理过程自动化,减少人为干预产生的影响;二是高效化。利用集群计算策略,实现人机交互编辑,处理效率大幅度提高;三是智能化。基于多元化用户实际需求,完成数据精准性生产,基于完善的处理流程控制下,保证多个环节实现动态化、智能化连接,有助于任务目标高效完成[4]。   4城市多种地图一体化综合测绘
  以城市测绘为基础不断促进发展,地理信息逐年递增,为城市化进程步伐加快提供支撑,实现智能化、数字化城市建设目标。城市基础地理信息数据更新中,专业人员需积极掌握一体化测绘基本要求,明确测绘作用下信息动态化变更特征,以此為基础构建完善地理测绘体系。实际采集数据过程中,技术人员可形象、直观掌握与之匹配的地形特征,若测绘范围内人口密度较大,属于城市发展较为迅速区域,需遵循实事求是原则,绘制合理化草图。数据信息更新效率进一步提高,草图绘制逐步趋于精细化,该项工作实施难度增大,应充分应用采集技术,不断对其优化,掌握测绘实际内容及特征,把握相关规律,吻合城市地理信息系统建设要求,充分应用一体化综合测绘,综合性掌握城市多方面状况,合理化促进城市建设发展目标,保证城市建设逐步趋于智能化、现代化。一体化测绘技术实际应用中,需最大限度应用各类先进技术,分析城市发展中各类因素,构建完善的基础地理信息平台,做好数据信息采集、分析及管理,促进城市又快又好发展[5]
  5结语
  市场经济高速发展下,城市基础地理信息数据更新涉及范围广,专业人员需从多维度优化应用一体化测绘技术,充分发挥各技术优势,将城市测绘落于实处,动态化更新地理信息数据,并保证数据信息精准性,促进城市建设良好发展。
  参考文献
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  [2]丁伟.基于"互联网+"的测绘内外业一体化技术在城市国土规划管理中的应用[J].测绘与空间地理信息,2020,43(9):162-164.
  [3]汤双锦.基于"互联网+"的测绘内外业一体化技术在城市国土规划管理中的应用[J].城镇建设,2018(9):298-300.
  [4]张剑.浙江省数字城市一体化运维监控平台设计与实现[J].测绘与空间地理信息,2019,42(5):151-153.
  [5]杨利娟.数字城市地理空间框架中市县一体化公共服务云平台的设计与实现[J].测绘通报,2018(5):147-151.
  收稿日期:2021-05-06
  作者简介:赵国庆(1970—),男,内蒙古乌兰察布人,本科,高级工程师,研究方向:地理信息系统(GIS)。
  Application of Integrated Surveying and Mapping Technology in the Update of Urban Basic Geographic Information Data
  ZHAO Guoqing
  (Jiangsu Xinya Survey and Design Co., Ltd., Suzhou Jiangsu  215000)
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  Keywords: Integrated surveying and mapping technology; urban basic geographic information; data update; application
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