一、 引言
随着“智慧城市”概念的提出以来,智慧城市的建设与发展一直是个热点问题。而在城市建设过程中,必不可少的基础数据之一就是测绘地理信息数据。当前,我国城市的发展面临着网络化、自动化、信息化、智能化并行发展的局面。利用测绘的新兴技术,能为城市的发展建设提供多形式的、多内容的信息数据,有利于构建智慧城市的框架,提升智慧城市的智能化程度。合理地利用测绘地理信息,能为城市的规划、城市的资源管理等提供科学的基础,避免不必要的规划问题[1]。
“智慧城市”的概念最早是在2009年提出的,当时这个新兴的理念引起了世界上各个国家的关注与重视。李红丽[2]指出,美国的Trimble公司具有较强的GNSS功能,而且无线网同步、内页数据处理等方面的技术成熟。陶顺勇认为加拿大的Optech公司[3]在激光扫描系统方面的技术处于全球领先地位,其产品获取数据的速度快,精度高,而且数据成果质量好。岳宇君和仲云云[4]指出韩国政府开始通过社交网络服务(SNS, Social Networking Services)进行社会治理,U-City(Ubiquitous City)成为了韩国最具有代表性的发展计划,这进一步提高了市政管理的透明度和开放性。这些公司都为智慧城市的数据的获取提供了先进的手段,可用于建设综合性分析的平台,实时对数据资源等进行分析处理,使城市的发展一目了然地展现出来,能更好地服务市民。 “智慧城市”的理念逐渐得到了社会各界的认同[5],其发展已经成为推动我国城市发展的重要举措。我国北斗卫星系统已搭建完成,“高分”系列等遥感卫星功能技术都在不断提高,三维激光扫描仪、无人机等仪器设备都逐渐普及,而且云计算、大数据[6]、物联网等技术与测绘地理信息的紧密结合,这都将为测绘数据信息的获取提供了巨大的帮助,也提升了对数据处理与分析的能力,有助于城市的合理规划[7]。
二、 基于测绘新兴技术的应用探究
(一) 倾斜摄影测量技术
倾斜摄影测量技术就是指基于摄影测量学的理论与技术方法,以无人机为平台,搭载多个不同角度的传感器,利用空中独特的优势,同时从垂直、倾斜的不同角度来采集影像的方法。与传统的垂直摄影的方法相比,该方法突破了原有摄影测量技术的局限,能够获得更加广泛的、反映地物地貌的纹理信息,以航空的相片为基础,能协助搭建三维的景观模型[8]。
(二) 基于倾斜摄影测量技术的实例分析
在传统的三维建模过程中,通常使用3DMax、Maya等软件,基于影像数据、CAD平面图,结合拍摄的照片来估算建筑物轮廓与高度等信息,以此进行人工建模。这种建模方法是在建立在测量数据的基础之上,原始采集的数据会受许多不可控因素的影响,产生数据误差。而且传统测量的方法将数据采集与模型的建立分割开来,数据与模型之间没有必然的关联关系,模型数据精度较低、效率差,难以满足用户的需求。
倾斜摄影测量技术可以大范围的、全面的感知复杂的场景,并且能够完整地呈现出来,通过高效的数据处理软件,生成直观的三维数据模型。在智慧城市的建设过程中,采用该模型就能从不同的角度去了解城市的构造、城市内部不同功能域的分布,合理地规划城市用地,优化城市的运营管理系统,进一步推动城市化的进程。在三维模型之上,还可以嵌入大量的测绘地理空间信息数据,赋予三维模型真实的地物属性,能直接在三维模型上进行测距、量高、获取各个点的地理坐标数据等等,利用三维模型可以测量房屋的高程以及两地面点之间的距离。城市的建筑施工时,必然少不了建筑物的信息的获取,而倾斜摄影测量技术的发展,也正好为城市的智慧工地的创新提供了的重要的技术手段,对实现绿色建造、引领信息技术的应用等方面具有重要意义。
(三) 三维激光扫描技术
三维激光扫描技术也被称为实景复制技术,是上个世纪末开始兴起一项高新技术,是测绘科学技术领域的一次技术革命。三维激光扫描技术可以采用激光测距仪,主动式的对物体进行测量,接收反射回来的激光,计算得出仪器与测量点之间的距离。同时记录出测量状态的水平角和高度角,通过这些数据可以确定测量点的相对的空间坐标。三维激光扫描仪也会存储测量点的相关纹理信息,如目标位置的RGB、灰度值等。以高速的激光扫描测量的方法,可以大面积、高分辨率地快速获取物体表面大量的点云数据。
(四) 基于三维激光扫描技术的实例分析
传统古建筑是历史文化的凝聚物,不同的建筑风格、不同的政治文化和不同的审美标准都会产生丰富的文化成果。在之前,不少科学工作者为测绘工作做出了巨大的贡献,也取得了巨大的成果。但由于以往测量工作中的物质条件有限,测量工作难以达到更高的精度,这也就导致了测量误差难以控制,测量结果不一。
随着制作技术的提升和硬件成本的降低,三维激光扫描技术逐渐普及,也被应用到了古建筑的保护过程中。三维激光扫描技术能在不接触建筑物的情况下直接对物体进行远距离测量,这一定程度上能保护古建筑物。三维激光扫描技术为古建筑的保护提供了新的技术手段,可以在不接触建筑物的前提下,快速准确地采集古建筑物的数据与特征,能帮助破损古物复原模型[9],这对于古建筑测绘具有重要的意义。
三、 结束语
从对测绘领域的新技术进行应用探究可以发现,测绘地理信息应用于智慧城市建设的研究发展还处于上升阶段,理论研究趋于成熟,但是实践研究还有待加强。随着信息技术地不断更新与进步,城市智慧化的发展将集中于市政管理,安防反恐,交通管理,水利电力,环境保护,农业,工业等各个领域。集成的城市管理系统将成为未来发展的必然趋势。目前智慧城市项目也进入了全面的实施阶段,各种智慧城市的试点项目规模越来越大。信息智能化技术的提出与发展,不仅可以拓宽智慧城市建设的广度与深度,还可以利用智慧城市的发展战略来实施国家的创新型驱动战略,促使城市抓住发展的机遇,从而在新一轮的技术革命和产业革命中取得先机。
参考文献:
[1] Qingbin G, Jinrong Z. The effect of urban innovation performance of smart city construction policies: Evaluate by using a multiple period difference-in-differences model[J]. Technological Forecasting & Social Change. 2022, 184.
[2] 李红丽. 智慧城市中建筑数据采集方法研究[D]. 吉林建筑大学, 2018.
[3] 陶顺勇. 多源多目视觉无人车GIS数据采集系统的设计与实现[D]. 华中师范大学, 2014.
[4] 岳宇君,仲云云. 日韩智慧城市建设经验及对我国的启示[J]. 城市观察. 2018(04): 130-137.
[5] 张伟. 智慧城市建设中的关键技术应用研究[D]. 长安大学, 2014.
[6] Prakash K B, Nayak J, Madhhav B T, et al. Big Data Analytics and Intelligent Techniques for Smart Cities[M]. CRC Press.
[7] 赵跃. 测绘地理信息在智慧城市建设中的作用与实现[J]. 科学技术创新. 2020(02): 28-29.
[8] 耿浩然,胡青峰,龚天浩. 基于倾斜摄影测量技术的三维建模研究[J]. 河南科技. 2021, 40(01): 13-15.
[9] 崔力鹏. 基于GIS和三维激光扫描技术的文物保护管理系统的设计与实现[D]. 合肥工业大学, 2019.
作者简介:杨云帆(1999—),男,汉族,湖南省常德市人,学历:硕士在读,研究方向:测绘科学与技术,单位:成都理工大学地球科学学院。