测量技术在数字城市中的应用

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摘要：数字城市建设的目的是实现城市各种信息的数字化共享，结合数字化城市建设的具体实践经验。文章就测量技术在数字城市中的应用进行探讨。

关键词：测量；技术；数字；城市；应用

中图分类号： P2文献标识码： A

引言

随着“数字城市”的发展，作为“数字城市”数据框架的城市地理信息数据库的快速更新显得尤为重要。采用科学的数据更新手段，可为“数字城市”维护、应用与发展提供可靠的数据支持，为决策层的正确决策提供科学的依据。“数字城市”的数据更新体现在空间数据和属性数据的更新上，而空间数据体现在现势性、准确性、逻辑一致性等要求，包括基础测绘、数据整理、检查、拓扑重建、数据入库等。

一、数字摄影测量在城市地理信息数据更新中的优势

在城市建设过程中，我们利用航空摄影测量技术已经更新了大量的城市地理信息数据，在数据制作的过程中，完善了现代航空摄影测量的技术体系，特别是完善了当今最先进的数字摄影测量技术。数字摄影测量技术由于有计算机视觉技术、图形图像技术、全自动影像匹配技术、影像边缘提取技术等融合，能够快速而精确的更新DLG、DOM、DEM以及上述产品的叠加产品，信息量更为丰富。尽管目前获取GIS数据的手段很多,但是数字摄影测量却以自身的魅力吸引着众多的GIS工作者。

同野外数据采集相比。野外数据采集的手段主要有平板测量、全站仪测量和GPS测量。这些数据采集手段的共同的特点就是点获取数据,这决定了其在效率方面的局限性。同野外数据采集比较起来,数字摄影测量具有成图周期短,效率高的特点。另外,高成本、大工作量也是野外数据测量的弊端。当然,这里不能抹杀野外数据采集的高精度的优点。但是,从目前数字摄影测量所能达到的精度来看,它完全可以满足实用化的需要。

同地图数字化相比。地图数字化具有很高的效率,并且成本低廉。但是,滞后性却是地图数字化的一个弱点。同地图数字化比较起来,数字摄影测量的现势型就凸现出来。

同遥感相比。尽管目前遥感已经达到了很高的几何分辨率,但是这并不代表着高的几何精度。从国内的情况来看,遥感的几何精度还不能达到大比例尺成图的精度要求。

经过对比，总结其在城市地理信息数据更新中的优势主要有以下几点。

（1）降低成本缩短周期。与传统测绘手段比较，数字摄影测量大大降低外业工作的强度，将外业大部分的工作转入内业。应用数字航空摄影测量数据可以迅速确定需要大面积更新的区域，甚至在突发自然灾害后可以快速更新影像学资料，为专家和决策层提供科学的技术支持。

（2）信息量丰富。原始航摄资料经过专业数字摄影测量软件的处理后可以更新包括地表景观、地面高程模型，尤其是基于上述地形数据结合人工合成模型、数码影像等数据建立起来的三维浏览景观。

二、近景测盘技术在数字城市中的主要应用

（一）制作城市建筑三维模型

城市三维景观模型作为城市GIS的重要组成部分，在城市发展规划、城市景观建筑评估、建筑设计等领域具有广阔的应用前景，如城市规划中的建筑物景观模拟、地下管线的设计与三维显示等。

利用现代近景摄影测量技术建筑城市建筑屯维景观模型的主要方法有两种:一是直接利用传统GIS中的二维线划数据及相应的高度属性进行三维建模，利用摄影经纬仪或数码相机获取各建筑物的表面纹理，最后利用相应的图像处理软件粘贴表面纹理。二是利用三维激光扫描系统对目标进行多角度扫描，直接得到日标物局部的只维点云数据，经过拼接处理得到目标物的三维点云模型，利用系统本身所带的同轴CCD相机得到目标物的纹理信息，经过图像粘贴处理即可得到目标物真实的三维景观模型。利用第二种方法，通过数据处理，还可以得到目标物的彩色点云模型。

（二）大型古代建筑物的精密测绘和古代遗址测绘

测绘是对历史建筑现状记录的方法之一、通过对建筑进行测量，然后以一系列图纸予以表达，这些图纸基本上是二维平面、立面、剖面和依然是绘于二维图纸上的轴册、透视图。在图纸的绘制过程中，会根据建筑的建造规律，对实际测

量数据进行简化和归纳，绘制出由现状得出的建筑设计图。在完成的图纸上，建筑的一些实际偏差如变形、缺损、加工差异等被人为纠正这样的测绘被称为“法式测绘”，即按照营造法式绘制理想状态的建筑图。

法式测绘对于相对按照法式建造的官方宫殿类建筑比较有效，往往可以通过测量几个关键尺寸，就可以依照法式推算出其它相关尺寸，从而绘制出图。甚至于“量一个柱础就叮以绘制整个大殿”。

然而，法式测绘对于大量民间地方历史建筑遗存是很难适用的。这类建筑具有明显的地域特色和丰富的变化创造。测绘时没有法式可依，利用建筑测量手段只能逐一测量记录，稍有疏漏就难以完整表达。另外，古建筑一般都经历了成百

上千年的历史，由于自然和人为的破坏，丞待保护和修缮。传统的古建筑测量方法很难精确测量建筑整体结构状况，如柱子和梁的倾斜、梁和杭的弯曲度、梁架的整体倾斜和沉降等。利用现代近景摄影测量手段可以较好地解决这类问题。

在对名胜古迹和古代建筑物的测绘与保护中，引入三维激光影像扫描技术，能对相应的构筑物进行数字化处理，这对构筑物的保护及修复等具有重要意义。作为一种全新的测绘技术，它具有许多新的特性及功能，研究该项技术和其他

测绘技术间的差异，可以拓展这些新特性及功能的应用范围，如考古与遗址测绘、古迹保护与古代建筑的变形测量、文物修复和克隆、现场保护性数字影像记录、负载分析与安全监测等方面的应用。

（三）工业现场视觉精密测.

近年来，制造技术获得了很大进步，对精密测量技术提出了新的要求。可在工业现场使用的精密三维坐标测量技术已成为先进制造必备的关键技术之一。

传统通用三维精密测量仪器的代表是CMM，但受到直线型导轨运动的限制，一般只能用于专用的测量环境，不能应用于制造现场。为适应制造技术的进步，近年来发展多种不同类型的现场二维精密测量技术和设备:经纬仪工业测量系统、激光跟踪干涉测量系统、基于机器人的柔性坐标测量系统以及近景数字摄影视觉测量系统。

近景数字摄影视觉测量技术是建立在摄影测量、数字成像、图像处理和精密测量原理基础上的新型精密测量技术，其用于现场精密测量是目前精密测量研究和应用的一个热点技术。近景数字摄影视觉测量采用类似于经纬仪系统的空

间交汇三角测量模型，所不同的是，它采用高性能数字成像器件作为传感元件，结合图像处理及模式识别技术实现对目标物体(被测点)的自动识别、瞄准和角度测量，实现测量自动化，消除测量过程中的人为误差.有效提高测量精度，大大提高了测量效率。由于高分辨率、高信噪比的数字成像CCD器件发展迅速，如MegaPlus6.3i数字摄像机具有3000x2001〕象素和10bit的信号动态范围，加之计算机图像处理和模式识别技术的快速进步，使得近景数字摄影视觉测量技术成为目前最有前途的一种现场精密砚维坐标测量技术。

三、现代测绘仪器在数字城市建设中的应用

近年来，随着科学技术的发展和我国经济实力的增强，城市中出现了许多十几层甚至几十层的高大建筑物。为了确保这类建筑物的安全使用，需要进行长期的精密变形监测，以确定其变形形态。在有些情况下，高层建筑物会产生水平位移，如当高层建筑物建立在斜坡上时，高层建筑物就有可能随斜坡一起移动而产生水平位移。因而对高层建筑物进行水平位移监测便成为保证高大建筑物安全的一项重要工作。这项工作在建筑物的设计、施工及使用期间都有重要的意义。现今房地产应用最广泛的测绘仪器为SET1010全站仪，它是光学技术和电子技术结合的光电测量仪器，兼有经纬仪和测距仪的优点，并且以数字的形式提供测绘数据，具有性能稳定、操作简便的特点，从而使得其在数字城市建设中得到了广泛的应用。

结语

综上所述，数字城市是数字地球在城市的具体应用表现，是一项跨科学、跨行业、跨部门、跨体系的系统工程，是高科技项目的组合。数字城市建设不能仅依靠某一个行政部门来组织协调，只有通过各部门之间的紧密配合才能加快实现数字化城市的步伐，为我们美好的生活提供强有力的支持和保障。

参考文献：

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[2]李永刚. GPS RTK测量技术在数字地形测绘中的应用浅析[J]. 新疆有色金属,2012,S2:69-70.