王昌翰

(重慶市勘測院，重慶 401121)

1 前 言

1∶500比例尺地形圖、地下管線及地下空間等大比例尺數(shù)據(jù)是城市規(guī)劃建設(shè)、運(yùn)行管理的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。經(jīng)過多年的建設(shè)，三類數(shù)據(jù)已覆蓋重慶主城規(guī)劃區(qū)約 1 500 km2范圍，并通過相應(yīng)的數(shù)據(jù)庫提供應(yīng)用服務(wù)。隨著城市管理精細(xì)化、智能化以及大數(shù)據(jù)應(yīng)用， 1∶500比例尺地形圖、地下管線及地下空間數(shù)據(jù)除滿足城市規(guī)劃建設(shè)、管理等傳統(tǒng)應(yīng)用外，也是建設(shè)智慧城市，實(shí)施多規(guī)合一、自然資源調(diào)查、監(jiān)測與管理、城市規(guī)劃實(shí)施監(jiān)測評(píng)估、城市演變分析、城市運(yùn)行監(jiān)測等工作的重要數(shù)據(jù)支撐。附著數(shù)據(jù)覆蓋范圍擴(kuò)大，種類增加以及廣泛應(yīng)用需求驅(qū)動(dòng)，對(duì)數(shù)據(jù)質(zhì)量及現(xiàn)勢性提出了更高的要求，以半年或一年為更新周期的傳統(tǒng)模式顯然不能滿足應(yīng)用要求，實(shí)施動(dòng)態(tài)、實(shí)時(shí)更新是新形勢下的必然選擇。

重慶主城區(qū)大比例尺地理空間數(shù)據(jù)更新經(jīng)歷了從局部重點(diǎn)區(qū)域更新到全面更新，以建設(shè)項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)的被動(dòng)更新到主動(dòng)更新，定期更新到實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)更新，應(yīng)用傳統(tǒng)技術(shù)手段更新到綜合應(yīng)用現(xiàn)代高新技術(shù)更新的發(fā)展過程。行政主管部門和數(shù)據(jù)生產(chǎn)管理單位高度重視、上下聯(lián)動(dòng)是有序可持續(xù)開展工作的重要保證。近年來，重慶行政主管部門發(fā)布了一系列有關(guān)數(shù)據(jù)建設(shè)與更新的文件，落實(shí)經(jīng)費(fèi)，加強(qiáng)考核激勵(lì)；重慶市勘測院作為數(shù)據(jù)生產(chǎn)和管理單位強(qiáng)化機(jī)制建設(shè)及技術(shù)支撐體系建設(shè)，在主城規(guī)劃區(qū)先后完成了 1∶500比例尺地形圖覆蓋測量，地下管線普查和地下空間普查，并建立了綜合數(shù)據(jù)庫。以此為基礎(chǔ)，建立了以網(wǎng)格化動(dòng)態(tài)巡查為主，輔以衛(wèi)星遙感影像、傾斜攝影三維模型、航空影像、機(jī)載三維激光點(diǎn)云，車載移動(dòng)測量數(shù)據(jù)以及眾源信息等大數(shù)據(jù)支撐的多種形式地理空間要素動(dòng)態(tài)變化發(fā)現(xiàn)模式，通過跟蹤測量、規(guī)劃核實(shí)測量等方式實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)及時(shí)更新。同時(shí)加大測繪、建庫及更新技術(shù)創(chuàng)新，建立了新技術(shù)支撐體系，建立了數(shù)據(jù)建庫和更新標(biāo)準(zhǔn)體系，研發(fā)了網(wǎng)格化動(dòng)態(tài)巡查系統(tǒng)。眾多新技術(shù)，如面向?qū)ο蟮臏y繪、建庫及更新技術(shù)，基于數(shù)據(jù)庫的在線編輯與增量更新技術(shù)，基于多數(shù)據(jù)源的數(shù)據(jù)動(dòng)態(tài)更新技術(shù)，自動(dòng)縮編與遞次更新技術(shù)等得到創(chuàng)新應(yīng)用。

2 建立機(jī)制是實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)可持續(xù)動(dòng)態(tài)更新的重要前提

隨著經(jīng)濟(jì)社會(huì)的發(fā)展，城市建設(shè)不斷加快，城市面貌日新月異，相關(guān)的地形圖、地下管線及地下空間變化頻繁，加之重慶山地地形、地貌復(fù)雜，地勢起伏大且不規(guī)則，給數(shù)據(jù)動(dòng)態(tài)更新帶來了極大的難度，需要投入大量人力、物力以及持續(xù)的經(jīng)費(fèi)保證。因此，完善的機(jī)制是數(shù)據(jù)更新工作可持續(xù)開展的重要保證。

首先是建立了數(shù)據(jù)更新管理政策機(jī)制。行政主管部門對(duì)數(shù)據(jù)更新工作進(jìn)行了頂層安排，出臺(tái)了一系列文件?！吨貞c市測繪管理?xiàng)l例》規(guī)定經(jīng)濟(jì)建設(shè)、社會(huì)發(fā)展和城市規(guī)劃建設(shè)及重大工程急需的基礎(chǔ)測繪成果應(yīng)當(dāng)及時(shí)更新；《重慶市測繪地理信息發(fā)展“十三五”規(guī)劃》將基礎(chǔ)測繪數(shù)據(jù)采集、更新、建庫列入重點(diǎn)專項(xiàng)實(shí)施，要求擴(kuò)大主城區(qū)大比例數(shù)據(jù)覆蓋范圍，更新包括 1∶500比例尺地形圖、地下管線、地下空間在內(nèi)的已有數(shù)據(jù)；《重慶市地下管線數(shù)據(jù)動(dòng)態(tài)更新管理辦法》，2017年由重慶市人民政府辦公廳印發(fā)實(shí)施。市行業(yè)主管部門印發(fā)了《都市區(qū) 1∶500比例尺地形圖和管線圖數(shù)據(jù)更新管理辦法》，并將動(dòng)態(tài)巡查作為常態(tài)化工作納入年度工作安排。

其次是建立了資金保障機(jī)制，形成了由政府、市場、數(shù)據(jù)生產(chǎn)管理單位三方聯(lián)動(dòng)，互為補(bǔ)充的投入機(jī)制。按照新型基礎(chǔ)測繪要求，重慶將主城區(qū) 1∶500比例尺地形圖、地下管線、地下空間測繪更新納入基礎(chǔ)測繪項(xiàng)目年度財(cái)政預(yù)算。《重慶市測繪地理信息發(fā)展“十三五”規(guī)劃》也明確將更新項(xiàng)目納入重慶市國民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展規(guī)劃及年度計(jì)劃，所需經(jīng)費(fèi)列入各級(jí)財(cái)政預(yù)算。市場收費(fèi)項(xiàng)目是更新經(jīng)費(fèi)的重要來源，按照“誰建設(shè)，誰更新”的原則，通過工程建設(shè)規(guī)劃現(xiàn)狀測量、放線測量、基礎(chǔ)竣工、工程竣工等成果更新已有數(shù)據(jù)。作為數(shù)據(jù)生產(chǎn)管理單位，重慶勘測院每年自籌資金，針對(duì)工程建設(shè)應(yīng)用急需開展專項(xiàng)更新，彌補(bǔ)資金投入的不足。通過自有資金，2016年開展了主城區(qū)地下空間更新、2017年開展主城區(qū)小區(qū)內(nèi)部環(huán)境及市政建設(shè) 1∶500比例尺地形圖更新、2018年開展了主城區(qū) 1∶500比例尺地形圖全面更新。

三是建立了網(wǎng)格化動(dòng)態(tài)巡查及跟蹤測量機(jī)制。通過網(wǎng)格化動(dòng)態(tài)巡查，一方面在全面掌握城市建設(shè)及變化情況的基礎(chǔ)上，結(jié)合建設(shè)項(xiàng)目審批手續(xù)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)私自建設(shè)、未批先建等疑似違法建設(shè)行為，巡查結(jié)果報(bào)行政主管部門進(jìn)行核實(shí)處理；另一方面，發(fā)現(xiàn)變化后，及時(shí)安排作業(yè)員跟蹤測量，特別是地下管線、地下空間在掩埋封閉前及時(shí)測量，可大大提高測繪的準(zhǔn)備性與效率?；诰W(wǎng)格化動(dòng)態(tài)巡查及跟蹤測量模式將傳統(tǒng)的按計(jì)劃、按區(qū)域的周期性被動(dòng)更新模式轉(zhuǎn)變?yōu)橹鲃?dòng)實(shí)時(shí)更新模式，具有變化發(fā)現(xiàn)及時(shí)、作業(yè)效率高、巡查結(jié)果用途多樣等優(yōu)勢，有力保證了城市大比例尺地理空間數(shù)據(jù)現(xiàn)勢性、準(zhǔn)確性。同時(shí)也為城市規(guī)劃實(shí)施監(jiān)管、城市運(yùn)行監(jiān)測提供了一手資料。

四是建立了數(shù)據(jù)更新考核激勵(lì)機(jī)制。將數(shù)據(jù)更新工作納入市局、院、分院的年度工作責(zé)任目標(biāo)，明確了考核指標(biāo)，形成了市局、院、分院、網(wǎng)格管理員四個(gè)層次逐級(jí)考核的管理體系，重點(diǎn)更新項(xiàng)目已納入重慶市政府行政效能督查。

3 技術(shù)路線

基于日常巡查的網(wǎng)格化更新模式的核心是及時(shí)發(fā)現(xiàn)變化區(qū)域，并進(jìn)行及時(shí)更新測量，實(shí)現(xiàn)大比例尺地理空間數(shù)據(jù)的動(dòng)態(tài)更新。同時(shí)，將巡查變化區(qū)域與建設(shè)審批項(xiàng)目比對(duì)，對(duì)疑似違法建設(shè)項(xiàng)目報(bào)行政主管部門核實(shí)處理。

該更新模式首先對(duì)主城區(qū)域按照一定的面積進(jìn)行網(wǎng)格劃分，并安排網(wǎng)格員對(duì)按照劃分的網(wǎng)格進(jìn)行日常巡查，并結(jié)合收集的規(guī)劃數(shù)據(jù)、影像數(shù)據(jù)、專題數(shù)據(jù)及通過網(wǎng)絡(luò)、新聞媒體等途徑了解的施工信息，及時(shí)確認(rèn)變化區(qū)域，同時(shí)安排作業(yè)人員進(jìn)行更新測量，并將跟蹤測量成果與已有數(shù)據(jù)整合，經(jīng)質(zhì)量檢查驗(yàn)收合格后，進(jìn)行數(shù)據(jù)庫更新。

基于日常巡查與網(wǎng)格化管理的大比例尺地理空間數(shù)據(jù)動(dòng)態(tài)更新作業(yè)模式技術(shù)路線如圖1所示。

圖1 技術(shù)路線

3.1 網(wǎng)格劃分

主城區(qū)劃分為三級(jí)網(wǎng)格，實(shí)現(xiàn)無縫覆蓋，分別由分院、片長、網(wǎng)格員負(fù)責(zé)管理。以主城區(qū)按行政區(qū)劃為界分為若干由各分院負(fù)責(zé)的大網(wǎng)格，各分院責(zé)任區(qū)內(nèi)以河流、道路分界劃為若干片區(qū)，由片長負(fù)責(zé)網(wǎng)格管理，片區(qū)內(nèi)按 1∶500比例尺地形分幅，由網(wǎng)格員負(fù)責(zé)管理。

3.2 變化發(fā)現(xiàn)

網(wǎng)格化更新模式的關(guān)鍵是如何及時(shí)發(fā)現(xiàn)變化區(qū)域，主要采用日常巡查、影像判讀、信息共享、信息收集等方式進(jìn)行。

(1)日常巡查

日常巡查是發(fā)現(xiàn)城市建設(shè)變化最有效方式。通過市局下達(dá)的年度巡查項(xiàng)目帶動(dòng)，建立了院和分院兩級(jí)負(fù)責(zé)網(wǎng)格化日常巡查作業(yè)模式。專職巡查人員利用信息化巡查終端按照網(wǎng)格化劃分按計(jì)劃開展日常巡查，實(shí)現(xiàn)日常巡查的全覆蓋。發(fā)現(xiàn)變化后，現(xiàn)場記錄變化對(duì)象的位置及相關(guān)屬性信息。

(2)影像判讀

根據(jù)區(qū)域現(xiàn)勢性好的已有資料，如傾斜攝影三維模型、航空影像、衛(wèi)星遙感影像、機(jī)載三維激光數(shù)據(jù)、車載移動(dòng)測量數(shù)據(jù)等，通過與已有數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比判讀，記錄地物地貌變化情況。

(3)信息共享

借助部門之間的數(shù)據(jù)交換和共享機(jī)制，利用相關(guān)行業(yè)部門掌握的專題數(shù)據(jù)，輔助變化信息判讀、屬性信息提取等工作，作為大比例尺地理空間數(shù)據(jù)快速更新的參考。

(4)基于媒體的變化信息收集

政府相關(guān)部門往往通過電視新聞、門戶網(wǎng)站等方式發(fā)布重大工程建設(shè)相關(guān)信息，通過跟蹤這些工程建設(shè)動(dòng)態(tài)，增加日常巡查的針對(duì)性，提高日常巡查的工作效率。

(5)基于眾源模式的變化信息收集

借助重慶市勘測院開發(fā)的眾源地圖平臺(tái)(WWW.CQMAP.COM)，建立大比例尺地理空間數(shù)據(jù)的變化信息收集的眾源模式。熱心群眾可以通過手機(jī)、平板電腦等終端，上傳項(xiàng)目位置、照片、視頻及文字等項(xiàng)目信息，拓寬變化信息發(fā)現(xiàn)渠道。

3.3 變化信息處理

巡查人員在發(fā)現(xiàn)地物地貌變化時(shí)，在收集工程項(xiàng)目建設(shè)現(xiàn)場相關(guān)信息的同時(shí)，還應(yīng)實(shí)地判斷要素是否需要更新。如需要更新，則在工程現(xiàn)場初步確定需要更新的內(nèi)容和范圍、可采用的更新方法，并初步估計(jì)更新的工作量；如果經(jīng)核實(shí)后暫時(shí)不需要更新時(shí)，同樣需要記錄上報(bào)，作為下一步重點(diǎn)巡查的對(duì)象。對(duì)于通過內(nèi)業(yè)判讀、共建共享等方式發(fā)現(xiàn)的更新對(duì)象，需要外業(yè)巡查人員現(xiàn)場核實(shí)相關(guān)信息后，作為最終更新依據(jù)上報(bào)。

3.4 更新測量

針對(duì)日常巡查發(fā)現(xiàn)的工程建設(shè)項(xiàng)目，對(duì)比規(guī)劃放線測量、規(guī)劃竣工測量數(shù)據(jù)及其他收集資料，明確需要修、補(bǔ)測的變化區(qū)域，及時(shí)開展跟蹤測量工作。

3.5 數(shù)據(jù)更新

整合更新測量的成果和數(shù)據(jù)庫中已有數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)大比例尺地理空間數(shù)據(jù)庫的及時(shí)更新，保證數(shù)據(jù)的現(xiàn)勢性。

4 創(chuàng)新技術(shù)方法是有效實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)動(dòng)態(tài)更新的重要保證

4.1 采用基于高精度高程異常模型的北斗衛(wèi)星區(qū)域定位參數(shù)實(shí)時(shí)轉(zhuǎn)換系統(tǒng)和地基增強(qiáng)系統(tǒng)進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)RTK測量

重慶屬于典型的山地城市，GNSS網(wǎng)絡(luò)RTK在山地、溝谷地帶可觀測衛(wèi)星數(shù)有限，精度難以保證。為此，項(xiàng)目采用了重慶北斗衛(wèi)星地基增強(qiáng)系統(tǒng)，有效彌補(bǔ)了GNSS網(wǎng)絡(luò)RTK測量可觀測衛(wèi)星數(shù)不足的問題，在山地、溝谷地帶也能快速獲得固定解，大大提高了作業(yè)效率。同時(shí)，項(xiàng)目采用重慶市勘測院自主研發(fā)的北斗衛(wèi)星區(qū)域定位參數(shù)實(shí)時(shí)轉(zhuǎn)換系統(tǒng)，省去作業(yè)小組手動(dòng)計(jì)算轉(zhuǎn)換參數(shù)的工序，工程調(diào)度更加靈活，大大節(jié)約了時(shí)間成本和工作成本；通過使用高精度高程異常模型，能保證在山地區(qū)域RTK測量高程精度能達(dá)到四等及圖根等級(jí)要求；系統(tǒng)可對(duì)測量數(shù)據(jù)自動(dòng)進(jìn)行分析和處理，自動(dòng)輸出格式化的RTK成果報(bào)表，保障成果規(guī)范化。

4.2 建立動(dòng)態(tài)更新標(biāo)準(zhǔn)體系

結(jié)合重慶山地城市特點(diǎn)，針對(duì)1∶500比例尺地形圖、地下管線、地下空間數(shù)據(jù)獲取、處理、建庫、更新等工作分別制定了相應(yīng)的技術(shù)規(guī)范，并上升為重慶地方標(biāo)準(zhǔn)，包括《重慶市城鄉(xiāng)規(guī)劃大比例尺地理空間數(shù)據(jù)要求》《重慶市地下管線探測技術(shù)規(guī)范》《地下管線信息系統(tǒng)技術(shù)規(guī)范》《地下空間綜合信息系統(tǒng)技術(shù)規(guī)范》《地面實(shí)景影像數(shù)據(jù)規(guī)范》等。

4.3 研發(fā)網(wǎng)格化動(dòng)態(tài)巡查系統(tǒng)

為了提高日常巡查的工作效率，增加外業(yè)巡查力度，開發(fā)了網(wǎng)格化動(dòng)態(tài)巡查系統(tǒng)，使日常巡查與更新測量在院內(nèi)外，部門之間，眾多參與人之間的信息溝通更加順暢高效，提高了管理效率和信息化水平。

網(wǎng)格化動(dòng)態(tài)巡查系統(tǒng)包括建立巡查信息數(shù)據(jù)庫，應(yīng)用管理平臺(tái)及移動(dòng)端APP等。移動(dòng)端功能主要有記錄巡查路線、現(xiàn)場照片、項(xiàng)目屬性信息、記錄巡查日志以及有關(guān)GIS地圖操作的巡查路線繪制、歷史軌跡展示、巡查項(xiàng)目定位等。管理平臺(tái)包括用戶管理、巡查日志信息、巡查信息統(tǒng)計(jì)分析、與該區(qū)域行政許可建設(shè)項(xiàng)目的位置、范圍等信息比對(duì)、上報(bào)巡查結(jié)果等功能。移動(dòng)端數(shù)據(jù)可實(shí)時(shí)上傳管理平臺(tái)，便于管理人員及時(shí)了解巡查工作開展情況及巡查結(jié)果，及時(shí)下達(dá)跟蹤測量任務(wù)。

網(wǎng)格化動(dòng)態(tài)巡查應(yīng)用管理平臺(tái)及移動(dòng)端如圖2所示。

圖2 網(wǎng)格化動(dòng)態(tài)巡查應(yīng)用管理平臺(tái)及移動(dòng)端

利用移動(dòng)端進(jìn)行野外現(xiàn)場巡查及巡查結(jié)果統(tǒng)計(jì)分析如圖3所示。

圖3 利用移動(dòng)端進(jìn)行野外現(xiàn)場巡查及巡查結(jié)果統(tǒng)計(jì)分析圖

4.4 創(chuàng)新數(shù)據(jù)庫建設(shè)

數(shù)據(jù)庫建設(shè)采用清華山維EPS圖庫一體技術(shù)。該技術(shù)改變了傳統(tǒng)大比例尺建庫采用制圖數(shù)據(jù)庫與GIS數(shù)據(jù)庫分開建設(shè)模式，由圖幅管理變?yōu)榈乩硇畔?shí)體要素管理，由版本式數(shù)據(jù)更新變?yōu)樵隽渴綌?shù)據(jù)更新，由無時(shí)間信息變?yōu)橛涗浻械乩韺?shí)體采集、入庫、更新、刪除時(shí)間信息的真正的時(shí)空數(shù)據(jù)，由數(shù)據(jù)離線編輯入庫更新變?yōu)樵诰€數(shù)據(jù)庫編輯更新。

增量式數(shù)據(jù)更新中，被刪除或修改的內(nèi)容轉(zhuǎn)入歷史庫中，歷史庫記錄了數(shù)據(jù)庫全部、細(xì)微的變更過程，可還原任何歷史時(shí)刻數(shù)據(jù)狀態(tài)，動(dòng)態(tài)展示數(shù)據(jù)演變過程。導(dǎo)入野外采集更新數(shù)據(jù)在線數(shù)據(jù)庫編輯并更新，既可防止多人更新同一要素的沖突，導(dǎo)致要素不唯一性，保證要素完整性、連貫性、與周邊要素正確銜接，同時(shí)又可減少生產(chǎn)環(huán)節(jié)，提高數(shù)據(jù)入庫更新效率。

5 總結(jié)與展望

隨著重慶主城區(qū)大比例尺地理空間數(shù)據(jù)覆蓋范圍越來越大，應(yīng)用越來越廣泛，保持?jǐn)?shù)據(jù)的現(xiàn)勢性尤為重要。重慶在完成主城規(guī)劃區(qū)1∶500比例尺地形圖、地下管線、地下空間數(shù)據(jù)的全面覆蓋的基礎(chǔ)上，逐步建立起了大比例尺地理空間數(shù)據(jù)動(dòng)態(tài)更新機(jī)制，滿足了各方面的應(yīng)用需求；同時(shí)，針對(duì)管理機(jī)制、資金保障、數(shù)據(jù)獲取、數(shù)據(jù)庫建設(shè)管理、新技術(shù)應(yīng)用、作業(yè)模式、工作機(jī)制等方面的問題進(jìn)行了大量的探索實(shí)踐，提出了基于日常巡查和網(wǎng)格化管理的大比例尺地理空間數(shù)據(jù)更新模式，增量式數(shù)據(jù)建庫更新管理模式以及數(shù)據(jù)在線編輯更新入庫模式等新思路。特別是基于日常巡查和網(wǎng)格化管理的大比例尺地理空間數(shù)據(jù)更新模式具有變化發(fā)現(xiàn)全覆蓋、及時(shí)、更新效率高等優(yōu)勢。下一步，應(yīng)加大時(shí)空大數(shù)據(jù)分析與挖掘、人工智能等新技術(shù)在數(shù)據(jù)更新中的應(yīng)用研究，提高利用傾斜攝影三維模型、無人機(jī)航空影像、機(jī)載三維激光點(diǎn)云，車載移動(dòng)測量等數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)變化及采集矢量數(shù)據(jù)的技術(shù)水平，從而達(dá)到減少外業(yè)測繪工作量，提高數(shù)據(jù)更新工作效率的目的。