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测绘人的新挑战!“智慧城市”项目倒逼测绘行业自我升级

2019/9/26 9:06:02

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      智慧城市因为天然的“政府1号工程”之属性,赢得了厂商和大众的密集关注。而眼下,随着“城市大脑”、“城市计算”等概念战的告一段落,行业真正进入拼垂直资源、拼技术解决方案的新阶段。


       这其中,除了云计算、大数据、物联网、人工智能等前沿科技,传统的地理信息测绘技术也在被倒逼着进行自我改革。


      不过,对于这样的趋势,老一辈的测绘人是敞开怀抱欢迎的。有“遥感测绘第一人”之称的两院院士李德仁早在2017年就直呼:测绘人应为智慧地球、智慧城市的出现而感到高兴!


      长期从事高精度摄影测量定位与测量系统的可靠性研究的他,深知趋势之下必须找到新的定位,但过去了2年,传统的测绘技术是否真正走过一些变化的道路呢?


测绘信息从二、三维向四维转变

      传统测绘,只做地图服务,勾勒山河湖海的轮廓以及大小尺寸比例,后来升级到三维信息时代,加入更多空间的元素,在3D建模、建筑行业上使用较为广泛,我们也能在各类地图APP中看到立体的商铺、学校、写字楼。


      但是城市的智慧化,其中一个非常重要的前提是:城市数据的实时感知。


      因为城市每天大量的元素都被数据化,要想知悉彼此之间纵横交错的关系,要及时处理交通拥堵、突发灾情等问题,势必需要获取到实时数据,也倒逼测绘行业开始关注时间数据——这就构成了时空大数据产生的基础,城市信息模型向四维发展。


      时空数据模型以及平台的建立,其效果是显而易见的:同一事物的变化信息、不同事物的信息相关性都被测绘者获取,城市的信息管理真正做到了“实时可控”。


      这类似于人类以直播的方式看待城市的发展,而并非以回看来研究城市到底发生过什么。


探测时空数据的5种技术

      城市信息暗流涌动,只有找到与时空信息的结合点即技术实现方式,才能真正把城市的“任督二脉”打通。就目前来看,市面上已经出现了几种软硬结合的可能性。


1、高分辨卫星遥感

      我国目前使用的卫星是集成测绘和资源勘查功能为一体,除了防止水灾火灾、维护生态平衡,还有城市建设与规划、交通部署和国防科技类的服务。


2、无人机的低空图像测量技术

      低空飞行的无人机通过人为操控满足大角度拍摄,分辨率目前进步很大,图像可用于多维数据源。早期以二维图像为主,如今可便捷获取建筑物外观及高度等数据,在大数据技术下生成立体模型。


3、倾斜摄影技术

      这项技术是通过挂载多个传感器实现摄影的,即同时从一个垂直角度和多个倾斜角度来获取图像,组成地面立体模型。这样做的目的是补充智能垂直角度拍摄的不足,更加确切的反映出物体的真实情况。


4、航空相机

      这归功于数字化航空摄影在CCD(电荷耦合器件图像传感器)技术上的不断发展。我国在近几年研制推出了几款新的数码航空相机,成为高度分辨率图像获得的重要设备,高分辨率空间数据的获取能力大大提高。


5、LiDAR 系统

      LiDAR 系统即激光探测与测量,也就是激光雷达,同时也是一种拥有高科技的传感器。它是利用GPS和IMU(Inertial Measurement Unit,惯性测量装置)机载激光扫描。其所测得的数据为数字表面模型DSM的离散点表示,数据中含有空间三维信息和激光强度信息。其获得的模型精度非常高。


       以上这些模式的重要技术点是聚集在实现立体图像上,对目前的地理空间架构确实做了改变。但是当下越演越烈的城市智慧化,传统地理空间架构已然不太适应,必须依托互联网技术、云计算技术、大数据技术乃至深度学习技术,才能将数据和信息真正提炼为有价值的“知识”。


时空信息云平台匮乏

      “顶层设计”和“传感器”成为智慧城市一直在强调的两个热词,却人们似乎往往忽略更基础的东西,比如说测绘技术。如果说智慧城市与测绘技术关系不大,就是大错特错。


      眼下无论是阿里、腾讯、京东、平安,都打造了自己的时空信息云平台,作为智慧城市的载体,但仅仅有这个并不够,因为基础的时空数据除了在遍布城市的传感器中,还存在于测绘那部分,追求数据服务并不能本末倒置。


      因此,近期行业也出现了一些变化,比如中国测绘学会智慧城市工作委员会成立;比如京东数科投资智慧足迹(联通大数据旗下),加强全域全量时空连续的大数据资源;比如百度智能云位置服务中新增的功能“鹰眼”;比如北斗航天集团研发基于遥感时空数据的区块链电子取证存证等等动作。


      我们也能看到,更多的智慧城市相关厂商将发布时空信息云平台,把地理数据、时间数据进行充分协调和双向共享,改变传统地理空间架构下的单向性和弱双向性信息交流机制。


      此前的2月18日,国家印发了《粤港澳大湾区规划纲要》,明确提到了要2区9市加强智慧城市合作,探索建立统一标准,开放数据端口,建设互通的公共应用平台,建设全面覆盖、泛在互联的智能感知网络以及智慧城市时空信息云平台、空间信息服务平台等信息基础设施。


      而在同一天由自然资源部发布的《智慧城市时空大数据平台建设技术大纲(2019版)》中也给时空信息平台的打造提出了规划:“省级自然资源主管部门要指导城市做好智慧城市时空大数据平台建设试点申报。”


      智慧城市的本质是促进信息资源的集约化,让城市信息和测绘地理信息高度融合。城市信息千变万化,更新频率超级迅速,所以测绘技术的升级、时空信息云平台的出现成为必然。


测绘人的新挑战

      要求的变高,也给测绘人带来了新的挑战,比如:

      测绘操作从二维到四维动态空间转变,从后处理到实时处理转变,他们必须学会处理大数据;


      原来只做静态地图,现在必须用高清的手段是监测地面信息,监控属性似乎增强;

测绘理论与测绘应用存在一定脱钩发展,国内外学术交流少,行业标准亟待完善;

多学科知识交错,位置云、遥感云独立分类,测绘人员的知识面需要迅速扩大。


       李德仁院士此前表示:我们这个行业不缺少地理信息科学家,缺少信息地理科学家,用信息理论和大数据理论来回答人与自然的关系,这是地理科学的本源。


      他强调了信息集成的重要性,而非只是掌握地理层面的知识。因为城市拥堵等问题用单纯的地理知识根本无法解决,是一个复杂的综合性社会问题。


中国测绘科学研究院副院长李成名近期也表示:

我国的测绘到了改革的关键时期,要支撑数字城市、智慧城市、数字孪生城市的建设,将沿着产品模式设计、施测方式精度、分级测绘、集约共享、统一空间身份的方向走,用5-10年时间,构建国家全息地理实体数据库,实现基础测绘的转型升级。


      总体而言,无论是城市的规划、建设、管理,这“三部曲”中,测绘都是一个最基础也是极为重要的底座,它也走到了改革升级势在必行的关口。