城市部件调查及数据采集方法探讨

2022-12-30赵国波

智能建筑与智慧城市 2022年4期

赵国波

（武汉科岛地理信息工程有限公司）

1 引言

随着空间技术、信息技术的快速发展，城市建设趋于数字化；运用GPS、网络、无线通信等技术，建立全时段、全方位和高效的管理系统，对城市进行分层、分级的无缝管理，可使城市发展过程中人与自然和谐共处。数字化管理能够解决传统部件管理中信息不畅的问题，规避传统工作中的资源浪费问题。

2 城市部件属性结构

部件编码规涉及到部件类别码和部件标识码两类，部件标识码也是唯一标识部件的代号。部件类别码表示部件类别信息和部件的归属信息。部件分类代码由3 个码段共10 位数字组成，依次为6 位县级及县级以上行政区划代码、2 位大类代码、2 位小类代码。行政区划代码是指城市部件所在区的代码，按照规定执行[1]。大类代码为2 位，表示部件大类，具体划分：01～06 分别为市政公用设施、道路交通设施、市容环境、园林绿化、房屋建筑和其他设施类。每个部件均应赋标识码，并在数据集中保持唯一性，标识码的结构应为部件代码+流水号。流水号为6位，表示部件定位标图顺序号，依照部件定位图标从000001 开始由小到大编写。城市部件属性由独立属性和公共属性构成。公共属性是所有城市部件都必须具有的属性，反映了城市部件的基本信息；独立属性是各类城市部件特有的属性。公共属性参照国标规定执行，独立属性结合实际情况确定。

3 城市部件调查方式

3.1 城市部件坐标采集

兼顾部件采集的效率及精度，对城市部件分布较密的区域，采用具有大容量内存的全站仪在市区道路上已有的控制点或图根点设站，所测数据用软件下载到电脑上，并转换为城管移动平台软件所需的格式。对城市部件未分布在控制点周边但成片分布的区域，应首先使用NBCORS网络RTK技术布设图根控制点，利用全站仪采集法直接测绘城市部件。在城市部件分布稀疏或控制点稀少的区域内，以区域内大比例尺基础地形图为依据，使用钢卷尺、辅助工具采用距离交会法，根据已知条件推算城市部件的平面位置，再用计算机确定城市部件平面坐标。

3.2 城市部件属性采集

为提高数据采集工作效率，在调整坐标测量方式方法的基础上，为外业属性调查和照片采集特别研发了基于IOS 系统的城市部件普查软件，该软件装载与移动设备，共同构成城管部件采集移动平台，用于城市部件属性普查。软件较好地适应了现有城管标准和测绘条件下外业属性调查工作。外业直接属性采集指外业能直接观察到或通过简单分析能确定部件属性。利用车载激光雷达采集系统获取道路周边区域的城市部件点云和全景影像数据。利用激光点云处理平台进行数据的预处理，对点云和全景影像进行定位，确定两者之间的映射关系。将数据进行分割，并分配到作业员，作业员利用全景影像进行部件判别并获取部件三维坐标。将点云中获得的城市部件三维坐标和编码等数据，导入城管部件采集移动平台，保证与地形图是在同一坐标系下。内业利用现有全景影像和激光点云数据输入一部分属性信息，外业补充获取难以判断的直接属性信息[1]。

3.3 无人机倾斜摄影测量技术

无人机倾斜摄影用于城市调查时，模型可以看到大部分区域。创建3D模型，导入图像并设置合适的参数，创建空三测量任务。在EPS软件中，根据城市管理部件的分类要求，在创建的三维模型上进行部件采集。如井盖和绿地等，可以在正射影像地图上组合。立体的部件如路灯、电线杆和垃圾桶等。通过组合三维模型收集影像的位置和属性，并确定其特性。城市构件的实地调查在1:500 比例尺的地形图上叠加，基于由3D 模型和正射影像组成构件。通过完成现场调查，寻找缺失的部件，收集室内作业无法提取的部件。将这些部件转移到图上。调查完成后，将结果数字化保存[2]。

4 城市部件数据采集方式

4.1 单元网格划分

网格管理是基于空间多级网格，将区域按照规则划分成一定的网格单元，创建多级网格。市政基础设施称为组件，与城市管理有关的问题称为网格事件，向市民提供的服务定位为网格服务。监控责任网络单位，派驻其他机构，完成网格组件、事件和服务的处理，对区域实施分层分级的精细化管理，为群众提供人性化服务。目前，大部分地区的部件调查先在市区，然后再发到周边，对数据编码提出要求，根据实际情况向其中添加长度，以满足需要。

4.2 数字化测量法

部件调查测量是通过地理编码和属性，存入全站仪组件的位置和属性，无需现场绘图，提高了部件调查测量的准确性。数字测量有先检查细节的测量和直接测量，确定部件在地图位置，以地图上对象作为检查点。使用地物进行控制，对于控制点的选择是为后段创建特征点。在定义控制点时，将控制点均匀分布，以确保位置的正确。通常来说，第一种方法精度比较高，但是效率比较低，而后者取决于控制点。所以，要根据部件环境，合理选择测量方法，以此来提高部件调查效率。

4.3 外业部件采集

4.3.1 有地形图区域

对于现有地形图组件，利用地形图直接定位，先对地形图进行精度检查，以满足城市部件调查精度的要求。对于有许多类型的部件，真实的地形图包含60%，其他部件根据地形图的关系放置在地图上。将1:500 格式的数字地形图转换为数据采集软件识别数据，利用PDA按预定区域进行调查。将实际部件在PDA 上进行定位，将相应的属性元素输入，根据程序提示进行录入。地形图上未显示的新部分，使用测距仪测量，在现场完成物体的输入和摄影，研究地理编码。平面林地和绿化林采用原位判读，减轻内业工作负担，节省了人工，部件的照片和细节可以更好地匹配，错误率低，保证了记录完整和画面清晰。但在实际部件调查中测量对PDA 的要求配置很高，否则工作容易有故障；PDA使用小界面对判读有一定的影响。

4.3.2 大面积修补测

方法一：根据车队人员结构分工，利用各自的技术优势进行相互配合。一个人观察，一个人管理，一个人记录并拍照，确保部件相处点必须相互匹配。这种方式可以促进工作人员的相互学习和发展，充分发挥人才的作用，但该方法对人员的投入较大。

方法二：利用全站仪采集相关领域中分量位置。两个人完成各自区域部件定位和平面内位置的聚合。用纸质地图回放，使用相机或PDA，前往一个区域输入对象。在实际工作中，与PDA 相比，相机直接拍摄和记录可以节省时间。这种方法应用比较广泛，并且现场作业快。但是内部负荷高，容易出现位置部件不匹配的问题。所以，在采集和鉴定后，要实地考察，还要看测量两人的配合程度。城市地区有多种类型和数量的部件，实际工作要做到，跑、看、问、记、测和拍。对于地理编码通常不需要摄影，为了提高工作效率和数据信息的可追溯性，应在地图上对进行编号，以便于查看检查[3]。

4.3.3 实景影像和三维模型

城市管理部件需要使用城乡建设部制定的符号来确定位置。实际场景记录了有关获取数据的区域信息。因此，在真实场景中直观地显示信息和部件属性。场景的实际图像与电子地图相关联，根据该领域的全息信息，可以使图像更直观，更好地满足业务需求。结合真实场景和电子地图，可以更清晰地看到位置和周围环境。立体数据与真实数据的结合，从立体与平面的组合中查看城市，让城市真实呈现在屏幕上。在3D系统中，可以查看部件之间的关系，也可以清楚地看到城市任何部分的真实状态[4]。

4.4 数据更新

由于城市现代化建设的加速，以及城市转型，对于城市构成也在频繁的发生变化。部件调查后数据对于相关性难以保证，甚至会存在上次部件调查还没有完全结束，对于一些完成测量的区域数据已经完全了重大的改变，这对部件调查数据更新和管理提出了更高的要求。数字城市信息系统成立以来，对基础数据和组成数据进行了更新。系统中的数据采用地理信息服务平台基础数据在线检索，实现数据的及时更新。目前普遍的做法是获取城市升级信息，获取辖区内部分变化情况，建立升级部分信息表，更新区域内有的案例信息。部件调查研究部门将对最近添加的部件数据信息进行和实地调查。这种方法对专业知识要求较高，否则容易造成数据调查有很多差距，部件调查位置与实际位置相差大。因此，使用需要寻求专业检查员，根据报告更新数据库，并应用更新的部件调查，以确保部件数据信息的准确性。

4.5 基于ArcGIS的城市部件数据采集与建库

将部件数据从AutoCAD 转成ArcGIS 格式，然后对数据进行整理，按数据编码分类。利用软件中的转图功能，把信息数据中的不同图层转换为要素类。使用ArcGISDesktop功能模块创建数据库，导入空间部件数据，定义数据结构并建立数据关联。在数据录入前建立属性结构。对入库后的部件数据进行拓扑处理。在处理中需要输入拓扑名称，并根据实际情况选择拓扑要素，再进行拓扑预览。利用ArcGIS 的数据进行检查，使之符合标准，并满足拓扑关系。如果某个拓扑不被满足，就会产生错误对象，拓扑规则可以管理拓扑关系[5]。