城市规划测绘在数字化城市建设中的应用

文／李祥昌 江苏方洋水务有限公司 江苏连云港 222000

引言：

在现代都市的发展过程中，建立一个立体的城市模式（3 DCM）能够全面、准确地反映出一个城市的总体情况，从而为我国的智能、信息化的城市发展和发展起到一定的促进作用。三维城市建模技术具有真实的实时性、管理城市空间数据库、人工智能分析等多种能力，使城市各个方面的数据相互连接。同时，利用3D GIS 进行交互，为使用者提供一个直观、生动的城市环境，便于有关单位对其进行规划和施工。在城镇化、工业化、信息化的时代大背景下，三维数字城市技术具有良好的发展前景，建设三维数字城市以及智慧城市也是未来我国城市化发展的主要方向。在城市规划建设中应用三维数字技术，可以为城市规划管理提供可靠的技术支持，给现代化城市建设带来数字化的思维方式和信息化共享平台，从而提升我国的城市化建设水平。

1、基本概念阐述

1.1 城市规划建设的基本内涵

城市规划是在建设前对设计方法、施工进度、预留空间等作好充分的规划，具体表现在道路、交通、公共建筑物、村镇规划等方面。从内容上讲，城市规划分为两个部分：一是规划与设计，二是建筑和经营。规划与设计比较简单，它是根据气候、水源、风向等因素，利用影像来进行城市的空间布局；根据资源、人口的流动和人口的密集程度，在科学的发展理念的指引下，实现资源与资源的综合利用；人类与自然环境的结合。而在经营和施工上，则更加的繁杂，基于未来的发展规划，并与其自身的经济状况相联系；历史发展过程，前瞻性地考虑未来发展趋势，反映了发展的科学性和战略性思维，以“新”和“旧”相结合实现空间性和区域性均衡发展。

1.2 城市工程测绘的基本内涵

城市工程测量是将工程技术与城市规划结合起来，对地面特征、地形、起伏情况进行测量，采用某种测量手段进行放大或缩放，并运用多种图形和图形。完成野外施工的记录，并将其制作为地质图，为施工、规划设计、建筑物设计提供精确的设计图，充实了项目的全部数据。目前，测绘工作已成为国家和国家发展的重要基础工作，特别是在大型项目中，测量工作是最重要的，它直接关系到以后的项目建设和项目的实施；而且，伴随着社会和经济的稳定发展，测绘工作的范围也日益扩大。例如，利用这种技术，可以制作技术资料报告书，测定空间点的位置，绘制陆地和水域的自然形状；利用相关软件和测量仪器进行数据采集和绘制；通过对数据进行精确的分析和绘制，突破了以往仿真的局限性，使3D 可视化可视化，使人们了解自然，利用自然，为城市项目提供更多的信息。

1.3 数字化城市的基本内涵

数字化的城市，是通过互联网、计算机、云计算等技术来实现信息技术的应用和应用，从而使其在城市的发展和发展过程中得到更好的应用。在城市发展和发展的同时，必须确保各项功能的科学化、信息化、合理化、智能化。加强与云计算等技术的融合，促进城镇的发展。

2、城市规划测绘技术在数字化城市建设中应用的价值

2.1 测绘技术是城市建设的基础

城市的规模是很大的，光凭目力是无法将城市的总体规划和规划的，而网络时代的来临和城市化的加速，城市的信息化建设离不开对区域数据的采集、分析、测试和管理，而城市规划测绘技术则是城市规划测绘技术，利用测绘技术可以很好地获取到城市地理自然环境、区域规划、道路交通；水域分布，居住区域，植物分布等。利用基础资料，绘制出规模地图，便于有关部门对该地区的基本状况有一个较为直观、完整的了解，并据此制订相应的施工计划。

2.2 测绘技术是城市建设的前提

我国各大城市都有自己的特点，在城市化进程中要保持其原有特征，此时就必须借助地图技术，利用卫星、遥感、GIS 等技术手段，使有关技术人员充分认识城市的自然地理环境和人文经济，帮助相关工作人员在城市建设过程中全面获取城市基本信息，以此为基础更加合理的进行城市建设，满足人们对城市基本设施和功能需求；使城镇化建设更加合理和智能。

2.3 测绘技术是城市建设的依据

城市的发展离不开对自然资源的利用和对土地的开发，这就要求从城市的资料中获取地形、地貌、地质资料；地形，以及其他方面的资料，都有详细的介绍。与此同时，技术人才要充分利用城市的资源和能量，开发和开发土地。确保城市的绿色和可持续发展，这些资料都是依靠测量技术提供的。

3、城市规划测绘技术在数字化城市建设中的应用

3.1 卫星测绘技术的应用

在国内，人造卫星的使用已十分普遍。目前，我国的卫星图像技术已经具备了很好的应用前景，它具备了测绘、资源采集等多种能力，能够对地表资源进行全方位采集，并对其进行加工，形成1:50000 基础地理信息产品，此外，还可以对1:25000等规模较大的地形图进行维修和升级，为生态环境保护、城市建设与规划、水利、森林资源建设等工作，是建设数字化城市的一个关键参考资料。

3.2 无人机测绘技术的应用

无人机的出现，大大方便了测绘技术的发展，人类可以在地表布置航向，再将飞行器送入低处进行40-60 度的空中拍摄，从多个角度拍摄各种建筑，其成像的核心面积可以达到0.1m，利用高清晰度的低纬度图像拍摄，形成一个完整的三维立体图像，从而使图像得到全面的显示。三维可视化技术在古代建筑物的保护中起到了关键的作用，许多平面在二维影像中不可见，而在3D 建模中，可以将古代建筑物的墙壁、房顶分成两部分，既看不见，又看不见。在拍照时，可以先对大楼进行拍照，然后按照相应的线路布置，构成贴图；获得了与实际建筑一样的立体造型，保证了其真实性。

3.3 遥感测绘技术的应用

当前，卫星遥感技术的发展十分迅速，特别是在技术上有很大的突破。遥感技术是指通过对环境、自然、物体进行测量的一种方法，通过使用光学纤维技术把被测物体发出的射线以一种频谱形式重现物体的形状和形状。目前，遥感技术已广泛用于航空、航天、陆地地貌测量等领域，通过将遥感资料与空间人造板组成一个完整的试验网，可以获得更为全面、广泛的数据和观察区域。由于其使用方便、应用广泛、技术成熟等优点，在中、小比例的地形图和工程绘图中得到了广泛的应用。

3.4 地理信息系统的应用

GIS 技术为国土资源的储存提供了重要的资料，使国土管理计划更加具有技术性和持续性。利用数值方法对地质资料进行仿真，避免了其它特定条件下计算、设计、规划等繁琐的工作。其最大的特色就是可以在真实的情况下，对数据进行实时的实时处理，确保其真实性。它是一个包含气候、地质和水文的多层信息库；有关的资料，如：自然灾害，经济状况，社会状况等。当前，全球环境资讯体系已经被普遍用于编制国土空间计划，尤其是技术计划的指数评估。在土地综合评价、土地规划平衡等方面，对土地资源的开发与开发具有重要意义。虚拟地理信息系统是一种能够直接观测农田、房屋、道路等虚拟场景的虚拟地理信息系统。设计人员能够更好的了解整个用地使用计划，从而为思考和空间仿真提供依据。

GIS 是以电脑的硬件为依托，加上一定的软体，以特定的形式输入、显示、储存、输出等数据。GIS 具有信息存储、数据编辑、系统更新等功能；信息检索，软件应用等。在进行城市开发时，首先要对海量的原始资料进行分类和采集，而原始资料的数量十分巨大，而GIS 能够很好的解决这类问题；GIS 可以把目标物分为房屋、树木和道路两大类型；如桥等不连续的单一对象，如海拔、山脉、高度等，在存贮的时候，一方面是向几何中的点、线、面进行矢量的存贮，另一方面是像栅格这样的列式存贮。GIS是一项很好的空间解析技术，它在城市的开发中，要综合各种不同的资料，而且要与现实相比较；确保最终的数据是正确和正确的。

三维数字化技术能够为城市的规划与建设提供跨平台、跨部门的 GIS 平台，实现城市的地理空间信息的共享。建立综合 GIS 信息平台，实现了对城市基础地理信息的整合管理和共享，有效解决了目前我国城市规划和管理中存在的信息类型复杂、管理分散、信息平台不整合等问题；在此基础上，对数字化城市的立体空间进行全面的管理，提高了城市规划的专业水准。

3.5 RTK 技术在城市测绘中的应用

RTK 技术，也就是所谓的即时位置技术，它主要是利用地面上的基准点进行卫星的发送，然后对数据进行实时的分析，从而为以后的城市规划和施工工作打下基础。与之比较，RTK 工作体系中参考与流动站点的协同工作将会使其得到更为精确的资料。特别是在现代化的大城市中，随着交通流量的增加和道路的增加，这种测量技术将更加有效。

RTK 工作在城市地图项目中的具体运用过程是：

首先，在正式实施测绘工程前，要根据该地区的具体特征，进行相应的前期工作，如确定具体的名称、设定主机参数、坐标转换等；设定 GPS 工作中的各控制点，进行项目放样。

其次，RTK 作业系统在特定的应用中，为了高效的进行后续的坐标变换，必须事先获得被测量对象的真实坐标量。现在的大部分城市，都是通过获得当地的独立坐标来进行测量，这就要求他们在WGS 和当地的独立坐标进行精确的转换。RTK 作业体系的实施，可以依据实际条件，结合测绘项目施工需要，进行相应的设计。第一，在被测地区平均分配了高级别的GPS 控制点，从而保证了在下一步的测量过程中，能够及时地获得被测量对象的位置，并准确地转换成相应的坐标；第二，要在一个开放的地方建立一个参考点，这样可以让系统在一定范围之内，获得WGS 的位置，然后通过三个坐标进行转换。

第三，要有效地进行城市地图绘制，使RTK 作业体系真正的作用得以充分利用，就必须要有流动站的接收器和参考站点的有关仪器。准确、全面、可靠的数据资料能够使模糊问题的求解过程得到合理的精简，从而确保了工作的高效。在此阶段，测量员可以任意选取参考点，并能按地形条件，选取地势较高、电台覆盖面积较大的地点。在前期的前期工作中，要对周围的地貌进行全方位的勘察，保证在靶区不会有GPS 的反光和其它的无线电干扰装置，并且要把接收器的方位布置成南北方。技术工作者应在控制区设置参考台，开启接收器，保证其工作正常。然后，技术人员将控制点数和天线的特定高度都写进接收端。这里要特别注意的是，一定要确保地面的坐标和高度精度，这样才能让一个基地同时接受五个以上的卫星。在完成以上安装工作后，技术人员则需要对流动站进行进一步设置，使其接收频率可以完全达到测绘工程的实际要求，并对设备的指示灯进行检验，一旦发现有指示灯不亮或异常闪烁的情况，则需要进行故障排查。在确保RTK 精度符合相关要求标准后，则可以开始后续的测量工作，将获取的野外测量数据传入到计算机系统中，通过进一步整理和计算来形成测绘文件，见表1。

表1 GPS 测量控制网精度分级

RTK 运行的各种因素都会对其产生一定的干扰，只有对其进行适当的回避，才能保证其工作的稳定性；这也是最基础的功能和体现。造成上述种种的原因，很大程度上是因为GPS 整体还有一些限制。GPS 确实可以从空间中获取高频率低功率的卫星讯号，并不能很好地穿过某些障碍。事实上，如果一个目标位于一个接收器和一个人造卫星之间，那么它就会对有效地接收到一个信号造成不良的后果。有些房子还会自动关闭。所以GPS 无法在房间里工作。同理，如果是在有障碍的情况下，比如在地下通道或者是在海底，都会引起信号的折射和反射。

而且在森林中，因为树木的原因，很难得到有效的信息。但是，这种方法并不一定要在空旷的地方才能应用，事实上，当遇到障碍时，也可以采用相应的方法来提高测量的准确率。这就是利用了合适的卫星，利用多颗卫星，提高了系统的定位准确率。而在通常的条件下，每个区域都会有7 到10 个以上的卫星。有障碍的地方，如果有五个卫星的协助，那么就可以提高探测的准确率。因此，如果是在森林、建筑等地方进行测绘，GPS 就可以在指定的位置上，同时也可以同时接受五颗卫星，从而实现预定的测量目的和结果，见表2。

表2 RTK 作用距离与基准站架设高度关系表

3.6 GPS 测绘技术的应用

GPS 技术用于城镇的地图绘制，能够采集、分析、归纳和整合数据，为人们的生产和生活提供极大的便利。GPS 技术应用于GPS 时，需要对采集到的资料进行预处理，并经过适当的运算，以判定其正确性；然后利用校正算法进行数据的同步校正。比如GPS-RTK 技术，就是建立在GPS 的基础上，对特定的位置进行定点检测，并最终得到一个准确的位置。以此为依据，对资料做出迅速的响应，显示出较高的准确率。此项技术与测定手段在农村、郊区、野外得到了广泛的运用；城市和公路沿线的地形区域都可以应用。从另一个角度看，在地籍详细测量中，要根据有关的调查规范，进行科学的数据测定；例如具体的土地位置，权属点，形状等；地线等，并且需要非常苛刻的偏差，一定要在10cm 以内，在难以进行的区域；可以将这个偏差增大到15 cm 以内。

3.7 虚拟现实技术与多媒体技术

虚拟现实技术（VR）在我国得到了很大的发展，它是一种能够模仿真实世界的计算机模拟技术，它具备了与人一样的感官能力，能够进行交互的交互；通过对实际情况的深入研究，使城市规划者能够获得最真实的信息，使其能够更好地进行立体的数字化城市规划与建设，并对其进行多个方案的对比、实时的空间解析，以达到更好地提升数字化城市的整体品质。目前，多媒体技术在我国城市发展的整体发展中已经得到了广泛的运用，它可以直观地展示出城市的发展效果。

结语：

综上所述，近几年，伴随着数字技术的飞速发展，我国的数字立体都市已经初见端倪；并显示出强劲的发展动力。根据相关资料，目前我国已建成近700 个大中城市和3 万个小型城市，并将其列为现代化城市发展的首要任务。数字城市的建立能够推动文化、政治、经济等各个方面的公共信息，从而为人民群众提供更好的服务，便于人民群众进行有效的监管，从而推动社会的正常发展；城市规划与地图技术的发展为城市的数字化建设提供了巨大的方便，必须把二者有机地融合在一起，使城市的信息化建设更加合理和智能。在今后的发展过程中，还要保证城市的规划测量技术能够跟上时代步伐，更好地为数字都市的发展提供有效的支持。