智能化测绘的基本问题与发展方向

智能化测绘的基本问题与发展方向

黄大海

浙江优嘉地理信息技术有限公司

摘 要：众所周知，测绘的基本任务是测定和表达各类自然要素、人文现象和人工设施的多维空间分布、多重属性及其随时间的动态变化。为此，需要借助于各种先进技术手段和仪器装备，开展数据采集、处理、分析、表达、管理及成果服务等活动。这使得测绘成为一个技术密集型行业，技术进步在提升其生产效率与服务水平方面发挥着至关重要的作用。

关键词：智能化；数字化；测绘；自然智能

引 言

我国测绘经历了从模拟测绘技术到数字化测绘技术的重要变革，逐步实现了全行业的数字化转型，推动了数字化产品生产与服务体系的全面建立，促进了地理信息产业的蓬勃发展。但近年来这种数字化测绘技术的“红利”已基本用完，测绘生产与服务面临着数据获取实时化、信息处理自动化、服务应用知识化等诸多新难题。从数字化测绘走向智能化测绘，成为必然选择。

应该指出的是，从数字化测绘走向智能化测绘，是一项极为复杂的系统工程，既涉及理论创新、技术突破、体系构建等科技难题，也牵涉观念更新、学科协同、政策保障等非技术因素。为了切实有效地推动智能化测绘的研发与应用，首先要厘清基本概念和科学问题，研判国内外发展动态，找准重点、难点和着力点，进而明确发展方向与任务。从数字化测绘的技术特征分析出发，讨论了智能化测绘的基本概念与思路，分析了智能化测绘的基本问题，提出了今后的发展方向。

一、智能化测绘的概念与内涵

从技术的角度看，数字化测绘是使用专门的仪器或装备，测定自然要素、人工设施和人文现象的空间分布、专题属性、相互关系及时空变化，并进行数字化建模、空间化处理和可视化表达，产出数字化的地理空间数据产品，并提供相应的数据信息服务。其本质特征是对各种数字化的观测资料，采用定量算法或解析模型，在矢量或栅格等度量空间中进行计算解析，实现几何处理、物理反演及误差分析。

现实世界是由纷繁多样的自然要素、人文现象及人工设施组成的，既呈现出千姿百态的几何特征，多维动态的时空分布，又具有错综复杂的相互关系，往往无法用一组简洁通用的数学模型或算法加以完整描述。例如，数字化地形要素的图形、属性之间存在着错综复杂的关系，虽可以利用计算几何、空间关系等模型、算法加以计算分析，但要对其内容完整性和逻辑一致性等进行合理性判定，则需借助于专家的认知经验。实际上，根据地形图上相邻等高线的邻接关系和相差的等高距数，有经验的测绘工作者能快速地识别出山包、谷地、鞍部等地形要素，判断其高程赋值是否存在异常，但却难以将之表达成解析型算法或模型。

究其本质，主要是以往的测绘算法适合解决低维空间(3维以下)的线性问题，难以有效进行全局认知和不确定性判断，无法满足高维、非线性空间的问题求解需求。而利用人所具备的测绘感知、认知能力，可以凝练出形式化的领域知识与判断规则，用以引导算法的选择组合、数据的处理分析、成果的质量控制等，能够在一定程度上改变单纯依赖算法的不利局面。借助人工智能等新技术、新手段，可以归纳提炼环境感知、空间认知等自然智能及先验知识，将其融入测绘数据获取、信息处理、分析服务的过程中去，即将数字化测绘提升为智能化测绘。

二、测绘智能化的主题分析

1、测量仪器的发展

（1）总体发展

测绘智能化是一个科学技术发展的过程，在这个过程中，测量仪器的发展十分重要，研究成果也很多。杨淑芬在对测量仪器的发展历程的研究中提到随着时代的进步以及科技技术的飞速发展，测量仪器已进由单一传统产品进入光学、精密机械、电子和计算机结合的先电子技术新时代[1]。

（2）具体发展

除了对测量仪器的整体发展进行研究之外，还产生了对于具体发展的研究成果的探讨。赵吉先，聂运菊提到测绘仪器是测量之本，伴随着测绘科学的发展，测绘仪器从早期的测绳、罗盘仪、游标经纬仪发展到目前的电子经伟仪、数字水准仪、全站仪、GPS以及各种电子专用仪器[2]。这些都极大地推动了测绘朝着自动化、数字化、智能化的方向发展。

2、测绘技术的改革

（1）测量仪器的发展与测绘技术的改革

随着时代的发展，科技的进步，测量仪器的发展使得测绘工作者的工作变得更加便捷，工作方式也发生了很大了的改变，正是因为这些，从而推动了测绘技术的改革。李士涛对测绘仪器与技术的发展关系和传统光学仪器与技术向现代光学仪器、电子测量仪器和技术的发展趋势进行了研究，并认为人类最终将以”数字地球”为中心对测绘仪器与技术进行改革[3]。

（2）测绘技术的改革方向

随着全站仪及计算机在测绘行业的普及，数字化测绘技术在测绘市场中占据了很大一部分。魏志寰、马琳认为保障国民经济建设快速发展，测绘技术正进行着从模拟到数字化的转变[4]。

3、测绘智能化的应用与挑战

智慧城市的建设是测绘智能化应用的一种体现。龚振文、段泽文、胡朝英认为时空信息云平台、大数据技术、移动GIS、实时三维GIS等测绘新技术在智慧城市建设中的应用模式，使城市建设管理更加智能、高效、便捷、环保、科学[5]。但是智慧城市时代的来临，也让测绘地理信息服务有了全新的挑战。基于此，熊伟分析了面向智慧城市的测绘地理信息服务新要求，提出将测绘地理信息产品划分为数据、信息和知识产品，以及建立事件牵引的测绘地理信息服务模式[6]。

4、测绘智能化的未来发展

（1）大局为重，不断完善仪器的发展

作为测绘行业的基石，测绘仪器决定了测绘行业的发展。我国的测绘仪器自建国以来，发展迅速，但是仍然有很大的开发空间。徐红星认为在发展中，我们不能盲目开发，而是从大局观念注意到当前问题，从而进一步改进、完善中国的测绘仪器发展[7]。

（2）空间技术和信息技术影响测绘工作

空间技术和信息技术的逐步成熟将对测绘行业的将来产生一系列的影响。闵宜仁结合空间定位系统、高分辨率遥感、地理信统、计算机网络等技术在测绘活动中的作用和高新技术发展特点，分析新技术对测绘部门未来的需求结构、生产技术结构和生产组织结构等方面的影响[8]。

三、测绘智能化的问题和建议

1、研究较少，应加大研究

在论文统计过程中发现，关于测绘智能化方面的研究比较少。然而在这智能化、信息化的时代，对于测绘智能化的研究力度应该加大，确保测绘仪器以及测绘技术能够跟得上社会发展的步伐，以便更好地让测绘工程为人民服务。

2、对国外研究较少，应积极引进国外经验

由于语言障碍和信息障碍，对于国外测绘智能化的研究却寥寥无几。国际的仪器与技术发展常常跑在我们前面，因此我们应该在此方面加强研究，以便发现我们的不足，从而更好地推动我国测绘智能化的发展。

3、加大扶持力度，扩大影响力

结合之前的研究数据，我们不难发现，对于测绘智能化的关注热度很小，虽然在2011年开始有所提升，但是提升力度不明显，因而国家应该加大对测绘智能化这一方面研究的扶持力度，从而激发测绘工作者的研究热情，扩大在测绘工作者之间的影响力。

结语

从数字化测绘走向智能化测绘，是测绘行业积极应对全社会数字化发展、智能化转型的一项重要行动举措。为切实地推动这一方面的研究与应用，应充分发挥政府的引领作用，加强顶层设计，营造良好发展环境；同时，要促进学术界、事业单位和企业积极地更新观念，加强协同创新，通过立项实施、试点示范、标准规范制定等，促进和推动智能化测绘体系的早日建成并发挥成效。

参考文献:

[1]王之卓. 当代测绘学科的发展[J]. 测绘学报, 1998, 27(4): 283-286.

[2]宁津生, 王正涛. 从测绘学向地理空间信息学演变历程[J]. 测绘学报, 2017, 46(10): 1213-1218.

[3]陈军. 论数字化地理空间基础框架的建设与应用[J]. 测绘工程, 2002, 11(3): 1-6.

[4]陈军, 李志林, 蒋捷等. 基础地理数据库的持续更新问题[J]. 地理信息世界, 2004, 2(5): 1-5.