智能化測(cè)繪的基本問(wèn)題與發(fā)展方向

趙國(guó)富

摘 要：眾所周知，測(cè)繪的基本任務(wù)是測(cè)定和表達(dá)各類(lèi)自然要素、人文現(xiàn)象和人工設(shè)施的多維空間分布、多重屬性及其隨時(shí)間的動(dòng)態(tài)變化.為此，需要借助于各種先進(jìn)技術(shù)手段和儀器裝備，開(kāi)展數(shù)據(jù)采集、處理、分析、表達(dá)、管理及成果服務(wù)等活動(dòng).這使得測(cè)繪成為一個(gè)技術(shù)密集型行業(yè)，技術(shù)進(jìn)步在提升其生產(chǎn)效率與服務(wù)水平方面發(fā)揮著至關(guān)重要的作用.我國(guó)測(cè)繪經(jīng)歷了從模擬測(cè)繪技術(shù)到數(shù)字化測(cè)繪技術(shù)的重要變革，逐步實(shí)現(xiàn)了全行業(yè)的數(shù)字化轉(zhuǎn)型，推動(dòng)了數(shù)字化產(chǎn)品生產(chǎn)與服務(wù)體系的全面建立，促進(jìn)了地理信息產(chǎn)業(yè)的蓬勃發(fā)展.但近年來(lái)這種數(shù)字化測(cè)繪技術(shù)的“紅利”已基本用完，測(cè)繪生產(chǎn)與服務(wù)面臨著數(shù)據(jù)獲取實(shí)時(shí)化、信息處理自動(dòng)化、服務(wù)應(yīng)用知識(shí)化等諸多新難題.從數(shù)字化測(cè)繪走向智能化測(cè)繪，成為必然選擇。

關(guān)鍵詞：智能化測(cè)繪;基本問(wèn)題;發(fā)展方向

引言

作為測(cè)繪工作者來(lái)講，最關(guān)鍵的職責(zé)就是確保測(cè)繪工程達(dá)到測(cè)繪質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，因此測(cè)繪工作者要結(jié)合測(cè)繪工程的基本實(shí)施思路來(lái)進(jìn)行測(cè)繪測(cè)量手段的合理選擇。在目前的情況下，數(shù)字化的測(cè)量測(cè)繪技術(shù)手段已經(jīng)被全面普及于工程測(cè)量領(lǐng)域，客觀上達(dá)到了工程測(cè)量資源顯著節(jié)約的良好實(shí)踐效果，有效控制了測(cè)量測(cè)繪操作中的誤差。由此可以判斷出，數(shù)字化的工程測(cè)量手段構(gòu)成了測(cè)繪工程在新形勢(shì)下的基本轉(zhuǎn)型趨勢(shì)，測(cè)繪工作者要對(duì)此給予重視。

1智能化測(cè)繪的概念與內(nèi)涵

從技術(shù)的角度看，數(shù)字化測(cè)繪是使用專(zhuān)門(mén)的儀器或裝備，測(cè)定自然要素、人工設(shè)施和人文現(xiàn)象的空間分布、專(zhuān)題屬性、相互關(guān)系及時(shí)空變化，并進(jìn)行數(shù)字化建模、空間化處理和可視化表達(dá)，產(chǎn)出數(shù)字化的地理空間數(shù)據(jù)產(chǎn)品，并提供相應(yīng)的數(shù)據(jù)信息服務(wù).其本質(zhì)特征是對(duì)各種數(shù)字化的觀測(cè)資料，采用定量算法或解析模型，在矢量或柵格等度量空間中進(jìn)行計(jì)算解析，實(shí)現(xiàn)幾何處理、物理反演及誤差分析.多年來(lái)，人們以計(jì)算幾何、離散數(shù)學(xué)、數(shù)理統(tǒng)計(jì)等為基礎(chǔ)，依據(jù)坐標(biāo)體系、投影變換、成像機(jī)理、共線(xiàn)方程、測(cè)量平差等測(cè)繪原理，對(duì)時(shí)空基準(zhǔn)、遙感影像、數(shù)字地圖等進(jìn)行幾何特征與物理參數(shù)研究，提出了包括坐標(biāo)變換、幾何校正、輻射融合、分類(lèi)提取、多維建模、空間分析、可視化表達(dá)等在內(nèi)的一系列處理算法與模型，奠定了數(shù)字化測(cè)繪的模型與算法基礎(chǔ)，現(xiàn)實(shí)世界是由紛繁多樣的自然要素、人文現(xiàn)象及人工設(shè)施組成的，既呈現(xiàn)出千姿百態(tài)的幾何特征，多維動(dòng)態(tài)的時(shí)空分布，又具有錯(cuò)綜復(fù)雜的相互關(guān)系，往往無(wú)法用一組簡(jiǎn)潔通用的數(shù)學(xué)模型或算法加以完整描述.例如，數(shù)字化地形要素的圖形、屬性之間存在著錯(cuò)綜復(fù)雜的關(guān)系，雖可以利用計(jì)算幾何、空間關(guān)系等模型、算法加以計(jì)算分析，但要對(duì)其內(nèi)容完整性和邏輯一致性等進(jìn)行合理性判定，則需借助于專(zhuān)家的認(rèn)知經(jīng)驗(yàn).實(shí)際上，根據(jù)地形圖上相鄰等高線(xiàn)的鄰接關(guān)系和相差的等高距數(shù)，有經(jīng)驗(yàn)的測(cè)繪工作者能快速地識(shí)別出山包、谷地、鞍部等地形要素，判斷其高程賦值是否存在異常，但卻難以將之表達(dá)成解析型算法或模型.在全國(guó)1∶5萬(wàn)基礎(chǔ)地理信息建庫(kù)與更新工程設(shè)計(jì)與實(shí)施過(guò)程中，有關(guān)專(zhuān)家曾通過(guò)研究4D數(shù)據(jù)應(yīng)滿(mǎn)足的內(nèi)容完整性和邏輯一致性，凝練了5類(lèi)20余種約束條件與規(guī)則，將其與等高線(xiàn)鄰接關(guān)系、復(fù)雜線(xiàn)G線(xiàn)關(guān)系等系列算法相結(jié)合，形成了基于“規(guī)則G算法”的數(shù)據(jù)質(zhì)量檢查、評(píng)價(jià)方法，實(shí)現(xiàn)了等高線(xiàn)高程異常、DEM粗差等近百種數(shù)據(jù)質(zhì)量元素的自動(dòng)檢查與錯(cuò)誤信息定位，在基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)庫(kù)更新工程中發(fā)揮了重要作用。

2測(cè)繪工程測(cè)量的重要性

測(cè)繪工程測(cè)量的基本含義就是工程測(cè)量工作人員依靠專(zhuān)業(yè)測(cè)繪與測(cè)量技術(shù)儀器，針對(duì)工程整體結(jié)構(gòu)以及工程所在區(qū)域的地質(zhì)特征實(shí)施全面的勘察與檢測(cè)，進(jìn)而提供合理與科學(xué)的工程規(guī)劃決策支撐。因此，從根本上來(lái)講，工程測(cè)繪與測(cè)量環(huán)節(jié)構(gòu)成了工程決策以及工程實(shí)施過(guò)程中的前置環(huán)節(jié)，工程測(cè)量業(yè)務(wù)人員要準(zhǔn)確認(rèn)識(shí)工程測(cè)量與測(cè)繪實(shí)踐的重要保障意義。當(dāng)前，工程測(cè)量與測(cè)繪技術(shù)手段已經(jīng)達(dá)到豐富與多樣的程度，工程測(cè)繪手段的日益豐富客觀上帶動(dòng)并且促進(jìn)了測(cè)繪工程領(lǐng)域的實(shí)踐轉(zhuǎn)型，對(duì)于測(cè)繪技術(shù)資源實(shí)現(xiàn)了更大程度上的優(yōu)化分配與節(jié)約?，F(xiàn)階段，測(cè)繪工作人員已經(jīng)能夠依靠數(shù)據(jù)化與智能化的工程測(cè)繪手段來(lái)輔助完成測(cè)繪操作任務(wù)，對(duì)于人工完成測(cè)繪操作中的測(cè)繪數(shù)據(jù)誤差實(shí)現(xiàn)了有效的杜絕，體現(xiàn)了測(cè)繪工程實(shí)踐中滲透智能化以及數(shù)字化技術(shù)的必要性。

3構(gòu)建智能化測(cè)繪的知識(shí)體系

最近一段時(shí)間，人工智能對(duì)測(cè)繪學(xué)科的影響，引起了測(cè)繪界廣泛關(guān)注，先后提出了對(duì)地觀測(cè)大腦、泛在測(cè)繪、顧及三元空間的智慧城市GIS框架等新概念，為智能測(cè)繪的研討奠定了基礎(chǔ).但是，如果要構(gòu)建智能測(cè)繪體系，則還必須聚集智能化測(cè)繪的基本問(wèn)題，開(kāi)展前沿性的研究探索，構(gòu)建具有內(nèi)在邏輯和結(jié)構(gòu)的智能化測(cè)繪知識(shí)體系，促進(jìn)知識(shí)和應(yīng)用的融通.為此，需要加大對(duì)智能化測(cè)繪的智能機(jī)理、計(jì)算模式、賦能機(jī)制等研究，并在生產(chǎn)實(shí)踐的基礎(chǔ)上，抽象出科學(xué)的概念、術(shù)語(yǔ)、命題、陳述、定律、定理，凝練出擬研究解決的基礎(chǔ)理論與關(guān)鍵技術(shù)問(wèn)題，積極爭(zhēng)取國(guó)家科技研發(fā)專(zhuān)項(xiàng)、自然科學(xué)基金等資助，研究形成具有系統(tǒng)性和邏輯性的知識(shí)體系與成套理論方法，為智能時(shí)代的人類(lèi)測(cè)繪活動(dòng)提供新思路、新方法和新工具.

4 GPS技術(shù)在測(cè)繪工程中的常見(jiàn)問(wèn)題和應(yīng)用對(duì)策

GPS技術(shù)是具有海陸空三維立體定位和導(dǎo)航功能的全新定位系統(tǒng)，其最早出現(xiàn)于上世紀(jì)七十年代，當(dāng)時(shí)作用還不甚明顯，直至應(yīng)用在建筑行業(yè)，其作用開(kāi)始凸顯，并直接引發(fā)了測(cè)繪工程的轉(zhuǎn)變。這一階段，GPS技術(shù)廣泛應(yīng)用于測(cè)繪工程，不僅為測(cè)繪工作的開(kāi)展提供了手段，也為其他各行各業(yè)應(yīng)用GPS技術(shù)提供了有益的經(jīng)驗(yàn)，并直接推動(dòng)了GPS技術(shù)的普及和應(yīng)用。從測(cè)繪角度看，GPS技術(shù)在測(cè)繪工程上的作用雖然巨大，但由于系統(tǒng)影響，問(wèn)題也十分明顯。首先就是數(shù)據(jù)竊取或篡改問(wèn)題，由于系統(tǒng)安全性較差或人工操作不規(guī)范，GPS技術(shù)很容易成為數(shù)據(jù)泄露的端口，引發(fā)數(shù)據(jù)安全性問(wèn)題，并且伴隨智能化技術(shù)的進(jìn)步，這種數(shù)據(jù)安全極有可能反過(guò)來(lái)引發(fā)建設(shè)工程后期風(fēng)險(xiǎn)，對(duì)人民生命及財(cái)產(chǎn)安全帶來(lái)極大隱患。其次，數(shù)據(jù)精準(zhǔn)性問(wèn)題。即由于系統(tǒng)設(shè)計(jì)不規(guī)范，導(dǎo)致數(shù)據(jù)可靠性或準(zhǔn)確性較差，從而使實(shí)際測(cè)繪工作受影響，并直接導(dǎo)致建設(shè)工程風(fēng)險(xiǎn)上升，并嚴(yán)重影響整個(gè)工程施工質(zhì)量。最后就是數(shù)據(jù)零散問(wèn)題。即測(cè)繪企業(yè)未能充分發(fā)揮數(shù)據(jù)優(yōu)勢(shì)，強(qiáng)化對(duì)數(shù)據(jù)的一體化管理，從而導(dǎo)致數(shù)據(jù)信息資源完整性、穩(wěn)定性較差，很難構(gòu)建完整的測(cè)繪數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)，導(dǎo)致測(cè)繪工作未能得到有效提升。

結(jié)束語(yǔ)

回顧數(shù)字化測(cè)繪技術(shù)的發(fā)展歷程與重要貢獻(xiàn)，可知其是以確定性的“規(guī)則G算法G模型”為本質(zhì)，對(duì)現(xiàn)實(shí)地理世界進(jìn)行數(shù)字化采集、表達(dá)、處理與分析，但往往難以滿(mǎn)足多維動(dòng)態(tài)的地理場(chǎng)景建模和復(fù)雜空間問(wèn)題求解的需求.面對(duì)全社會(huì)數(shù)字化發(fā)展、智能化轉(zhuǎn)型的時(shí)代浪潮，應(yīng)通過(guò)人類(lèi)自然智能、機(jī)器智能與測(cè)繪知識(shí)、算法的有機(jī)結(jié)合，構(gòu)建以知識(shí)為引導(dǎo)、算法為基礎(chǔ)的智能化測(cè)繪體系，實(shí)現(xiàn)對(duì)真實(shí)世界的智能感知、認(rèn)知、表達(dá)及行為計(jì)算，提供更加豐富、更為精準(zhǔn)的地理空間數(shù)據(jù)、信息及知識(shí)產(chǎn)品.為此，需聚焦測(cè)繪自然智能的解析與建模、混合型測(cè)繪智能計(jì)算的構(gòu)建與實(shí)現(xiàn)、智能賦能測(cè)繪生產(chǎn)的機(jī)制與路徑等基本問(wèn)題，大力開(kāi)展智能化測(cè)繪知識(shí)體系的構(gòu)建、技術(shù)方法研究、應(yīng)用系統(tǒng)和儀器裝備研發(fā).

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