新形势下流域新型基础测绘若干问题的思考

沈清华，孙 雨，邓神宝，王进科，邓理思

(中水珠江规划勘测设计有限公司，广东 广州 )

基础测绘是为经济建设、国防建设和社会发展提供地理信息的基础性事业，是经济社会可持续发展的重要支撑。2015 年 6 月国务院批复同意的《全国基础测绘中长期规划纲要(2015—2030年)》明确提出了构建“全球覆盖、海陆兼顾、联动更新、按需服务、开放共享”的新型基础测绘体系的要求，加快发展基础测绘，形成新型基础测绘体系，对于全面建成小康社会具有重要意义。

相较于传统的基础测绘而言，新型基础测绘的“新型”二字，主要体现在技术手段“新”、工作内容“新”、成果形式“新”以及生产服务方式“新”，这几个方面的“新”预示着其有着区别于传统基础测绘的显著特征，一是技术手段上，要加强测绘与航空航天、卫星导航、人工智能、大数据和物联网等高新技术的融合发展和应用；二是工作内容上，以对现有地理信息成果的维护更新和重点区域动态测绘为常规工作内容；三是成果形式上，以现代测绘基准体系和三维数字地理空间数据为主要成果形式，实现基础地理信息的多尺度融合和联动；四是服务方式上，以满足多样化需求的定制服务、按需生产为主要生产服务方式。

流域基础测绘是为流域规划、建设与管理提供基础性地理信息成果的前期性工作，建国以来，特别是改革开放以来，水利测绘工作者完成了一系列重要的流域层面的基础性测绘工作，为实施生态流域建设、实现流域高质量发展提供了重要的基础地理信息成果，是国家基础测绘工作的重要补充。

随着中国特色社会主义建设进入新时代，国家治水思路发生了根本性的转变，习近平总书记明确提出了“节水优先、空间均衡、系统治理、两手发力”的十六字治水方针，为新时期治水思路指明了前进方向，我国的治水工作重点也随之转变为“水利工程补短板、水利行业强监管”，同时，党中央国务院高度重视智慧社会建设和发展，把智慧社会作为建设创新型国家的重要内容，智慧水利作为智慧社会建设的重要组成部分，旨在应用物联网、大数据、云计算、移动互联网和人工智能等新一代空间信息技术，实现对水利对象及活动的透彻感知、全面互联、智能应用与泛在服务，实现“信息技术标准化、信息采集自动化、信息传输网络化、信息管理集成化、业务处理智能化、政务办公电子化”。这些都对流域基础测绘工作提出了新挑战，流域基础测绘将面临种类更多、质量更高、需求量更大、应用更广的现实需求，其在实现流域高质量发展中的基础性作用不断强化，一方面要继续满足传统的流域规划、建设等方面的需求，提供传统的以4D产品为主的基础地理信息产品；另一方面要满足新时代背景下“水利工程补短板、水利行业强监管”、智慧水利、流域动态监测等愈来愈多样化、定制化的新需求，提供各种尺度的从三维实体模型到一体化场景的地理信息产品。

因此，流域层面的新型基础测绘工作需要突破传统思维、转变发展模式、实现转型升级，更好地服务于新时期治水工作。

1 流域新型基础测绘的主要任务

1.1 构建现代测绘基准

在国家现代测绘基准框架的基础上，构建覆盖流域层面的、陆海岛礁统一的现代测绘基准，包括与国家GNSS-C级以上控制网或连续运行跟踪站相互联动的GNSS-C级高精度控制网、三等以上精密水准网、厘米级似大地水准面精化模型以及CGCS2000坐标分区转换模型。以满足流域基础地理信息快速、实时、动态更新以及全天候动态监测的需求。

1.2 建设水陆一体化的三维基础地理信息数据库

开展水陆一体化基础地理信息采集，加强沿海岛(礁)、国际河流、自然灾害频发地区的基础地理信息获取，建立覆盖更全面、内容更丰富、品种更齐全、分类更具体的多比例尺、多分辨率、多数据源、多时相、标准化的基础地理信息数据库，构建重点区域及重大工程项目的精细化模型，搭建可动态更新的数字流域地理空间框架以及智慧水利时空云信息平台。以满足流域规划与设计、建设与管理、水资源配置与调度以及智慧水利等的需求。

1.3 构建流域重点区域及水利设施动态监测系统

持续对重点河段、堤防、库区等开展空间化、定量化、常态化的动态监测，并形成定期报告和监督机制，获取监测区域和对象的清晰影像及精密点云模型，反映重大水利工程的实施状况和效果，充分揭示流域自然资源及生态环境的空间分布规律，为水利设施变形分析、安全监控、流域执法、湖库生态保护、水库淤积等提供基础依据。

2 流域新型基础测绘技术体系建设

构建流域新型测绘技术体系应面向新时期治水任务对于测绘地理信息的战略需求，紧跟国际测绘地理信息发展前沿，围绕全面建成以信息化测绘、智能化测绘为主的总体思路，提升对全流域或重点区域的自主、全天候、多种观测、多源数据获取能力，构建以测绘地理空间数据获取、分析、应用为主线的新型测绘技术体系。

2.1 基于船载的水陆一体化三维时空信息获取技术

集成三维激光扫描、多波束测深、光学影像扫描和GNSS、光纤罗经等先进装备和技术，解决多传感器移动信息采集设备集成应用的关键技术问题，实现多源水陆信息的融合与拼接以及移动中的陆地、水下地形的一体化采集，获取多种类多尺度三维地理信息，提升多种观测、多源数据获取能力及智能化水平，如图1所示。

图1 水陆一体化船载空间地理信息采集系统

2.2 基于机载的多传感器无人机智能全息测绘技术

研究多平台、多传感器、多视角、高分辨率低空遥感信息采集与多元化处理以及多源、多时相、多尺度低空遥感数据融合关键技术，以地理信息产品精细化、精确化、真实化、智能化为目标，利用激光扫描、倾斜摄影等传感技术实现从三维激光点云到全景照片等多样化手段的“智能化全息测绘”，建立实体形成涵盖采集区域高清、高精的结构化、地理实体的矢量、三维模型数据，生成高分正射影像、高精度地形地貌模型、高分三维实景模型及360°全景图，如图2所示。

图2 无人机空间地理信息采集系统

2.3 基于陆海空天一体化的近海岛礁测绘技术

研究基于似大地水准面精化模型的陆海高程基准统一、基于高等级GNSS定位及CGCS2000坐标转换模型的陆海坐标系统统一以及大面积海域精密潮汐模型构建等关键技术，实现陆海岛礁时空基准的统一及传递。利用GNSS配合机载及船载三维激光扫描技术从不同视角获取岛礁全方位三维地理信息，研究多源、异构、多维地理空间数据的融合建模技术，实现陆海空天一体化近海岛礁三维信息化测绘。

图3 空间地理信息大数据云处理平台

2.4 基于多源监测数据融合处理技术

面向不同监测种类、不同监测方法、不同监测装备、多种监测项目和不同监测对象等获取的多源监测数据，研究多源监测数据融合处理及线性回归分析关键技术，实现监测成果的实时处理、智能分析和信息化反馈，并形成标准化的工作流程。

2.5 基于云平台的空间数据分析与应用技术

面向多源、异构、多维、多尺度的陆海空天一体化的海量空间地理信息，构建基于云计算、大数据、物联网以及移动互联网的高性能、高效的空间地理信息大数据云处理平台，提升海量数据处理的自动化和智能化水平。同时，利用4S技术在云计算平台上开展大数据信息的深度挖掘和分析利用，实现大数据的再利用，发挥更大的利用价值，如图3所示。

3 新型测绘技术应用案例

3.1 概况

采用多传感器无人机智能测绘技术对位于珠江流域的某大型水利枢纽主要施工区域进行周期性航摄及三维实景建模，为水利枢纽全生命建设周期的设计过程、施工组织、形象进度展示、工程量复核、库区违建巡查以及安全监控等智慧管理提供了重要的空间地理信息支撑，如图4—5所示。

图4 重点施工区三维实景模型

图5 基于三维点云模型的方量计算

3.2 技术特点

案例属于面向需求的新型测绘项目，融合多传感器的地理空间信息获取技术，建立地理实体的矢量、三维模型数据，形成涵盖工程区域高清、高精的结构化实体三维地理数据，研究地理实体结构信息的智能提取，生成包括三维实景模型、精细化三维点云模型、高分正射影像图、360°全景视频等多尺度、多类型的新型地理信息产品，为工程建设智慧管理提供智能化的空间地理信息服务。

4 思考与建议

(1)流域新型基础测绘既是新生事物，又是必然趋势，是流域测绘地理信息事业转型升级和跨越发展的新追求和落脚点。随着数字流域、智慧水利建设的不断推进，新型基础地理信息成果的本底作用、数据支撑功能将更加重要，需要适时有针对性地推进流域新型基础测绘工作。

(2)流域新型基础测绘开展之初，并没有成熟的经验，需要加强相关方面的顶层设计、技术攻关和组织保障，积极探索与总结，健全质量保证体系，加强作业过程的标准化建设，制定与空间地理信息采集手段相适应的作业指导书及工作流程，制定与不同地理信息产品相适应的质量保证措施和质量评价标准，发挥标准化在流域新型基础测绘中的引领作用。