基于现代技术的测绘应用研究

谢优平

（湖南省第二测绘院，湖南 长沙 410000）

随着智能传感设备和测量装备的精确性、智能性、实时性和可靠性越来越高，以前要由人野外跋涉才能完成的数据采集工作，将逐步由智能设备或机器人来完成，传统测绘的相关理论知识经济结构和建设工作重点也必将有所调整[1]。同时，国家安全、处理突发事件等对现代全天候的测绘服务提出新的要求，同时，测绘跨界与互联网+、云服务、人工智能等现代技术的结合，也是值得测绘人加以思考并探讨的问题。

1 现代技术对测绘的影响

1.1 互联网+、云服务

2015年7月4日，国务院发布的《关于积极推进"互联网+"行动的指导意见》，大力促进了互联网从消费领域向工业4.0生产领域拓展。互联网+时代的现代测绘发展也逐步转为基于新一代互联网、物联网等，三维仿真技术、云技术服务等的发展方向。同时，随着地理信息的不断发展，新的应用和新的服务不断产生。阿里巴巴、腾讯和百度等大型互联网公司正积极进军地理信息产业,形成了遥感技术应用、导航定位和位置信息服务等产业经济增长点。中国四维和华为云推出的四维地球遥感云服务平台汇集了海量的海陆空多源遥感数据，可以为用户提供高质量遥感影像数据的在线应用能力[2]。

1.2 人工智能

近年来，测绘科技的发展离不开人工智能的发展，以DP Grid、VirtuoZo、JX-4A等为代表的全数字摄影测量系统在影像自动定向与自动匹配、数字高程模型自动提取、正射影像自动生成与无缝镶嵌等方面的智能化水平不断提高，相关遥感数据处理系统的影像智能解译水平不断提高，测量机器人自动识别目标、自动照准、自动测角与测距、自动跟踪目标、自动记录等智能化水平不断提高，人工参与度逐步降低，工作效率不断提升。面向未来，以机器人、语言识别、图像识别、自然语言处理和专家系统等为主要研究领域、以深度学习等为核心技术的人工智能对测绘科技发展带来颠覆性的影响[3]。

人工智能在现代工程测绘中的发展趋势是让机器深度学习，这导致了地球重力场的更高阶，更准确的模型得以建立，国家/全球大地水准面模型以厘米甚至毫米为尺度。海量的导航定位基准站数据通过实时智能处理，能为测绘从业者、企业、消费者等提供了实时的差分校正数据，从而实现毫米级实时卫星导航位置服务信息，广泛用于车道级导航及智能驾驶。同时，人工智能发展将推动基于位置数据的采集、处理、加工技术等的发展转向为卫星导航与人工智能融合共生新时代，从而彻底改变了以水准仪、电子全站仪（经纬仪）等设备、技术手段进行大地测量与工程测量的时代。

1.3 泛在测绘

刘经南院士指出，泛在测绘是指用户在任何地点与时间为认知环境与人的关系而使用和创建地图的活动，可使用户随时随地创建和使用地图来解决空间问题的能力或环境[4]。用户即使测绘产品的生产者也是使用测绘产品的客体。是建立在实时信息获取技术，高速信息传递技术，智能信息处理技术，实时信息表达技术等快速发展的基础上的。随着泛在测绘的发展，测绘的内涵和内容发生了扩张性和协同性的变化。测绘进入了环境认知、个体需求、综合地理态势、实时、协同、大众化监测的新时代。泛在测绘是适应以人为本发展模式、人类绿色发展模式、智能发展模式的一种新兴的未来测绘、定位导航、地图制作模式[5]。

1.4 广义摄影测量

广义摄影测量学，或称为中国遥感技术影像信息学，21世纪来由摄影测量学快速发展为全新的广义摄影测量学，进入天地一体化智能摄影测量时代。使用天空多传感器集成的集成观测技术,访问多个观点,多通道,多时相,多尺度,遥感数据,结合数字摄影测量和计算机视觉等多学科前沿技术,在控制信息来源更加智能地借助于自动化研究和确定物体的形状,位置的变化,大小,多学科交叉科学技术的性质和时机。自21世纪以来，数字摄影测量的理论和技术取得了长足的进步,应用研究领域也由影像制图和地形图测绘发展到影像理解与分类、遥感数据信息通过提取与目标企业识别、变化监测、室内外三维模型建模、无人管理系统实现智能驾驶、深空探测、精密工业工程测量、突发灾害应急响应等众多教育领域[6]。

2 典型应用研究

2.1 基于北斗导航的位置服务及变形监测

在2020年珠穆朗玛峰高度测量中，自然资源部第一大地测绘队首次将北斗卫星导航系统应用于珠穆朗玛峰峰顶高度的结算，获得了观测时间较长、卫星观测较多的观测数据。北斗与GPS数据融合后，峰值雪面精度±0.9 cm大地高的结果，与2005年的结果相比，精度提高了2.1cm。北斗同GPS大地高成果进行一致性可以较好，精度均为±2.0cm，验证了北斗信息系统在珠峰地区发展能够通过获得同GPS精度具有相当的大地高结果[7]。

千寻位置服务以北斗卫星地基增强系统为依托，为地理信息领域的客户提供云端一体化的产品、服务及解决方案，满足高精度地理信息数据采集、处理及应用的需求。在自主研发北斗高精度定位技术和时空智能平台的基础上，结合卫星导航、智能物联网、融合通信等技术，利用云计算和人工智能进行大数据处理，面向自然资源（地质灾害），交通设施（边坡、桥梁、铁路），智慧矿山（露天矿、尾矿库），水利水电，建筑安全等场景，构建了实时监测、智能分析、在线监控、预警预报、人技联防和全流程闭环处置的一体化解决方案，为城市安全治理提供创新思路和技术手段。

2.2 基于无人机、激光雷达的道路巡线

在现代线路巡检工作中，利用无人机携带三维激光雷达和扫描架空传输线，建立高精度的三维模型，可以加强对树木障碍物分布、断面保护、突发事件风险控制、各种模拟条件的传输线分析和三维可视化管理，有效提高传输线通道的运行和维护水平。其原理是将高分辨率的遥感正射影像、数字地面模型（DEM）、倾斜摄影三维模型及其它数据源与无人机激光扫描获得的三维点云数据结合起来，构建一个多源数据、多尺度的三维数字电网模型，使得日常巡检工作变成了在可任意测量数据分析的精准立体结构模型上进行。在三维模型中可以获得高精度的数据信息，结合图像文件进行三维动态分析和仿真，实现输电线路巡检范围、属性状态和位置结构的全覆盖，使巡检结果数字化、可追溯、可分析[8]。

2.3 三维激光点云联合无人机影像的古建筑重建

基于地基（机载）激光扫描仪和无人机倾斜摄影得到的的古建筑内外激光点云数据和图像数据经联合结算，可以得到大量的点云数据，一般再经过影像集双边以及滤波、数据预处理、增量SFM稀疏表示、三维点云生成、光束法平差后创建高精度、精细化的建筑信息模型（BIM）。在BIM中，整个古建筑社区的信息都可以数字化、信息化。还可以包括古建筑的地理位置、文化构件的制作过程等文化、艺术、科学信息，以及详细属性信息，如长度、宽度、高度、参考点、插入点、表面材料、油漆和涂层等详细信息。这样古建筑才能最接近实际的保护,为之后的古建筑保护、修缮、重建工作人员提供信息技术、数据可以支持[9]。

2.4 基于激光雷达技术的大比例尺测图

大比例尺测图对控制及碎部点的精度要求较高，在常规的方法中，往往是先施测首级控制网，再布设图根控制，再利用全站仪或RTK进行碎部点测量，此方法成图精度高，内、外业工作量大，受气候条件影响较大，周期较长，产品形式单一。近年来，很多测绘单位进行了基于激光雷达技术的大比例尺测图尝试，经多年验证，在满足一定条件下，其成果完全能达到1:500地形图进度要求。

与传统测图方法比较，基于激光的数据采集具有以下一些特点及依赖条件。

（1）采用激光扫描采集表面特征时，可以在任意位置进行截取，从而根据特征的边界直观的进行数据采集，减少干扰，提高数据采集的质量。

（2）通过立体采集软件，对建筑物表面进行平滑，提高采集进度。

（3）机载激光扫描可全天候进行，满足突发事件对测绘地理信息的需求。

（4）激光扫描是，可通过树叶空隙，得到目标地物的特征，提高数据采集的效率。

（5）绝对定位精度较好，可以获取地形地貌准确的位置。

依赖要素：对作业员要求较高，需经过培训后方可进行数据采集。

3 结语

综上所述，社会经济的发展对测绘产品的需求也向着高精度、高时效、个性化等方向转变，在这种情况下，只有合理的利用现代技术，才能完成智能化转型，才能为政府、公众提供位置精度更高、信息更丰富、时效性更强的测绘产品。