智能化测绘的基本问题与发展方向

赵国富

摘 要：众所周知，测绘的基本任务是测定和表达各类自然要素、人文现象和人工设施的多维空间分布、多重属性及其随时间的动态变化.为此，需要借助于各种先进技术手段和仪器装备，开展数据采集、处理、分析、表达、管理及成果服务等活动.这使得测绘成为一个技术密集型行业，技术进步在提升其生产效率与服务水平方面发挥着至关重要的作用.我国测绘经历了从模拟测绘技术到数字化测绘技术的重要变革，逐步实现了全行业的数字化转型，推动了数字化产品生产与服务体系的全面建立，促进了地理信息产业的蓬勃发展.但近年来这种数字化测绘技术的“红利”已基本用完，测绘生产与服务面临着数据获取实时化、信息处理自动化、服务应用知识化等诸多新难题.从数字化测绘走向智能化测绘，成为必然选择。

关键词：智能化测绘;基本问题;发展方向

引言

作为测绘工作者来讲，最关键的职责就是确保测绘工程达到测绘质量标准，因此测绘工作者要结合测绘工程的基本实施思路来进行测绘测量手段的合理选择。在目前的情况下，数字化的测量测绘技术手段已经被全面普及于工程测量领域，客观上达到了工程测量资源显著节约的良好实践效果，有效控制了测量测绘操作中的误差。由此可以判断出，数字化的工程测量手段构成了测绘工程在新形势下的基本转型趋势，测绘工作者要对此给予重视。

1智能化测绘的概念与内涵

从技术的角度看，数字化测绘是使用专门的仪器或装备，测定自然要素、人工设施和人文现象的空间分布、专题属性、相互关系及时空变化，并进行数字化建模、空间化处理和可视化表达，产出数字化的地理空间数据产品，并提供相应的数据信息服务.其本质特征是对各种数字化的观测资料，采用定量算法或解析模型，在矢量或栅格等度量空间中进行计算解析，实现几何处理、物理反演及误差分析.多年来，人们以计算几何、离散数学、数理统计等为基础，依据坐标体系、投影变换、成像机理、共线方程、测量平差等测绘原理，对时空基准、遥感影像、数字地图等进行几何特征与物理参数研究，提出了包括坐标变换、几何校正、辐射融合、分类提取、多维建模、空间分析、可视化表达等在内的一系列处理算法与模型，奠定了数字化测绘的模型与算法基础，现实世界是由纷繁多样的自然要素、人文现象及人工设施组成的，既呈现出千姿百态的几何特征，多维动态的时空分布，又具有错综复杂的相互关系，往往无法用一组简洁通用的数学模型或算法加以完整描述.例如，数字化地形要素的图形、属性之间存在着错综复杂的关系，虽可以利用计算几何、空间关系等模型、算法加以计算分析，但要对其内容完整性和逻辑一致性等进行合理性判定，则需借助于专家的认知经验.实际上，根据地形图上相邻等高线的邻接关系和相差的等高距数，有经验的测绘工作者能快速地识别出山包、谷地、鞍部等地形要素，判断其高程赋值是否存在异常，但却难以将之表达成解析型算法或模型.在全国1∶5万基础地理信息建库与更新工程设计与实施过程中，有关专家曾通过研究4D数据应满足的内容完整性和逻辑一致性，凝练了5类20余种约束条件与规则，将其与等高线邻接关系、复杂线G线关系等系列算法相结合，形成了基于“规则G算法”的数据质量检查、评价方法，实现了等高线高程异常、DEM粗差等近百种数据质量元素的自动检查与错误信息定位，在基础地理信息数据库更新工程中发挥了重要作用。

2测绘工程测量的重要性

测绘工程测量的基本含义就是工程测量工作人员依靠专业测绘与测量技术仪器，针对工程整体结构以及工程所在区域的地质特征实施全面的勘察与检测，进而提供合理与科学的工程规划决策支撑。因此，从根本上来讲，工程测绘与测量环节构成了工程决策以及工程实施过程中的前置环节，工程测量业务人员要准确认识工程测量与测绘实践的重要保障意义。当前，工程测量与测绘技术手段已经达到丰富与多样的程度，工程测绘手段的日益丰富客观上带动并且促进了测绘工程领域的实践转型，对于测绘技术资源实现了更大程度上的优化分配与节约。现阶段，测绘工作人员已经能够依靠数据化与智能化的工程测绘手段来辅助完成测绘操作任务，对于人工完成测绘操作中的测绘数据误差实现了有效的杜绝，体现了测绘工程实践中渗透智能化以及数字化技术的必要性。

3构建智能化测绘的知识体系

最近一段时间，人工智能对测绘学科的影响，引起了测绘界广泛关注，先后提出了对地观测大脑、泛在测绘、顾及三元空间的智慧城市GIS框架等新概念，为智能测绘的研讨奠定了基础.但是，如果要构建智能测绘体系，则还必须聚集智能化测绘的基本问题，开展前沿性的研究探索，构建具有内在逻辑和结构的智能化测绘知识体系，促进知识和应用的融通.为此，需要加大对智能化测绘的智能机理、计算模式、赋能机制等研究，并在生产实践的基础上，抽象出科学的概念、术语、命题、陈述、定律、定理，凝练出拟研究解决的基础理论与关键技术问题，积极争取国家科技研发专项、自然科学基金等资助，研究形成具有系统性和逻辑性的知识体系与成套理论方法，为智能时代的人类测绘活动提供新思路、新方法和新工具.

4 GPS技术在测绘工程中的常见问题和应用对策

GPS技术是具有海陆空三维立体定位和导航功能的全新定位系统，其最早出现于上世纪七十年代，当时作用还不甚明显，直至应用在建筑行业，其作用开始凸显，并直接引发了测绘工程的转变。这一阶段，GPS技术广泛应用于测绘工程，不仅为测绘工作的开展提供了手段，也为其他各行各业应用GPS技术提供了有益的经验，并直接推动了GPS技术的普及和应用。从测绘角度看，GPS技术在测绘工程上的作用虽然巨大，但由于系统影响，问题也十分明显。首先就是数据窃取或篡改问题，由于系统安全性较差或人工操作不规范，GPS技术很容易成为数据泄露的端口，引发数据安全性问题，并且伴随智能化技术的进步，这种数据安全极有可能反过来引发建设工程后期风险，对人民生命及财产安全带来极大隐患。其次，数据精准性问题。即由于系统设计不规范，导致数据可靠性或准确性较差，从而使实际测绘工作受影响，并直接导致建设工程风险上升，并严重影响整个工程施工质量。最后就是数据零散问题。即测绘企业未能充分发挥数据优势，强化对数据的一体化管理，从而导致数据信息资源完整性、稳定性较差，很难构建完整的测绘数据网络，导致测绘工作未能得到有效提升。

結束语

回顾数字化测绘技术的发展历程与重要贡献，可知其是以确定性的“规则G算法G模型”为本质，对现实地理世界进行数字化采集、表达、处理与分析，但往往难以满足多维动态的地理场景建模和复杂空间问题求解的需求.面对全社会数字化发展、智能化转型的时代浪潮，应通过人类自然智能、机器智能与测绘知识、算法的有机结合，构建以知识为引导、算法为基础的智能化测绘体系，实现对真实世界的智能感知、认知、表达及行为计算，提供更加丰富、更为精准的地理空间数据、信息及知识产品.为此，需聚焦测绘自然智能的解析与建模、混合型测绘智能计算的构建与实现、智能赋能测绘生产的机制与路径等基本问题，大力开展智能化测绘知识体系的构建、技术方法研究、应用系统和仪器装备研发.

参考文献：

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