新型基础测绘思考与实践
——以山东省为例

凌晓春

(山东省国土测绘院，山东 济南 250102)

1 新型基础测绘概述

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、公益性事业，是经济社会可持续发展的重要支撑。2000年以后，基础测绘产品类型、标准规范、技术体系、服务内容、生产组织方式等趋于成熟。伴随着经济发展进入新常态[1]，基础测绘向信息化测绘体系发展进度不断加快[2]。2015年国务院批复的《全国基础测绘中长期规划纲要(2015—2030年)》中第一次明确提出了新型基础测绘的发展思路[3-5]，提出到2030年，全面建成新型基础测绘体系，基础测绘发展面临了新的考验。

1.1 新型基础测绘发展背景及必要性

新常态下，基础测绘的需求环境也发生了显著变化。从国际上看，测绘地理信息工作初步实现由以地图生产为主向以地理信息综合服务为主的转变。从国内来看，区域协调发展、生态文明建设等要求基础测绘服务链条进一步延伸，需要加快培育地理国情监测[6-7]、应急测绘等业务，建立统一的多尺度多类型融合的国家地理空间框架数据库[8-10]，形成以新型基础测绘、地理国情监测、应急测绘为核心的完整测绘地理信息服务链条，具备为经济社会发展提供多层次、全方位服务的能力。

1.2 新型基础测绘主要特征

新型基础测绘根本特征可以归为6个方面的新要求。一是工作范围“新”，由陆地向海洋、周边乃至全球延伸。二是工作重点“新”，由基础数据采集逐步转变为基础地理信息动态更新[11]与服务等为主。三是技术手段“新”，广泛采用互联网或物联网、大数据等先进的技术手段进行基础数据实时更新[12]。四是组织模式“新”，由按照工序生产组织模式，转变为测绘一体化集成、多级分工协同、多部门信息共享协作[13]等方式。五是成果形式“新”，由提供传统的控制点成果和“4D”数据产品，转变为可提供高精度的实时定位，按需定制地形图、专题图。六是服务方式“新”，由只能提供纸质图或数据产品，转变为提供网络化的数据下载、地图服务、平台服务、卫星导航定位服务，以及多种形式的定制服务等。

1.3 新型基础测绘关键技术

(1)遥感影像数据实时快速处理[14]：实现各类平台下遥感数据的实时获取、传输、处理、信息提取和实时下传，满足应急管理等工作对高时效性信息服务需求。

(2)高分辨率遥感影像信息提取[15]：以多源遥感影像为处理对象，研究新的图像分割与分类算法，突破遥感信息提取和地物识别的瓶颈，促进高分辨率遥感数据的广泛应用。

(3)室内外连续导航与位置服务：开展导航与位置服务技术研究，通过多传感器集成和数据融合算法的研究，实现高精度室内导航定位。

(4)真三维时空数据库技术：面向实景中国建设需求，实现海量、多维、多尺度、多分辨率、多时态空间数据的一体化组织、存取、索引，无级比例尺信息处理和动态可视化。

(5)基础地理信息数据动态更新：突破多源数据的精确配准、变化信息快速识别与提取、地理信息级联更新、增量更新与历史数据保存等关键技术[16-18]。

2 山东省新型基础测绘发展思考与技术路线设计

山东省积极应对新常态下省级基础测绘转型升级面临的新挑战，在《山东省“十三五”基础测绘规划》中将实现动态更新基础地理信息数据库作为新型基础测绘发展的突破口，从技术体系、生产流程、组织模式、质检方式开展探索，实现全省基础地理信息数据库更新新模式，达到缩短更新周期、增加更新频率、丰富数据内容、提升更新效率的目的。

2.1 新型基础测绘发展方向思考

为落实《山东省“十三五”基础测绘规划》提出的省级基础地理信息数据库地形要素数据年度更新的目标，必须改变传统的以幅为单位、全要素采集、全数外业调绘、制图与入库数据同步生产的作业模式，在更新模式、技术标准、技术方法、组织方式等方面大胆突破，简化生产流程，重点从图库一体化更新、分要素更新、增量更新、融合更新、网格化更新、联动更新等方面进行技术探索，形成以“实现年度更新，最大程度借鉴融合地理省情和行业专题资料，自动发现变化基础上的分要素更新”为总体技术框架，构建多尺度、多类型融合、多要素按需组装的新型基础测绘生产体系。

2.2 总体技术路线

山东省新型基础测绘生产总体技术路线是：利用机载LiDAR点云数据，经过分类、模型构建等处理，形成数字高程模型数据更新成果。利用航空、航天遥感影像数据，基于已有或新制作的数字高程模型数据，经过正射纠正、匀光匀色等处理，形成数字正射影像数据更新成果。对原始数字线划图数据进行预处理，建立地形要素生产数据库，基于生产数据库，结合数字正射影像数据、专题资料、地面点云成果进行地形要素更新，形成地形要素数据库更新成果，最终实现全省基础地理信息数据库的年度更新(图1)。

图1 山东省新型基础测绘总体技术路线图

3 山东省新型基础测绘生产实践

3.1 数据生产模式

(1)更新模式上由采集更新向整合、融合更新转变，实现了基础测绘与大比例尺基础地理信息数据、地理国情普查数据[19]、地理国情普查统计分析数据[20]、地理省情监测数据、地理信息公共服务平台框架数据和行业专题资料的融合(图2)。

图2 山东省多源基础地理信息数据融合效果图

(2)技术标准上由偏向制图向面向实体、弱化制图、简化表达转变，由无选择更新、全数调查、纸质调绘和图库兼顾采集向增量式更新、全数字化调查和自动化制图转变。取消分图幅的生产与数据组织方式，以县域为单位、以河流、道路等线状地物为界，同时兼顾地物的完整性划定全省统一的基本作业单元(图3)；删除“地类界、水系交汇线、水系边线、道路边线、各类注记”等制图辅助要素；将名称注记对应的非实体要素统一归并为“地理单元”类；按照相近要素合并原则整合部分要素类(如：通车水闸、不通车水闸合并为水闸)。调整后，山东省一级图形要素个数由696个减少为319个，作业效率大幅增加(表1)。

图3 山东省地形要素更新作业网格划分

表1 山东省新型基础测绘作业效率对比情况

对比类型传统基础测绘新型基础测绘备注内业采集400工天200工天外业调绘150工天80工天数据接边40工天5工天 以县为单位统计/1000km2

3.2 新型基础测绘生产关键技术

主要包括4方面关键技术，包括：“基于地形要素数据库的自动化制图技术、分布式作业增量更新技术、横向、纵向联动更新技术、基于遥感影像等多源信息的变化发现技术”。

(1)基于地形要素数据库的自动化制图。对比、分析地形要素数据库标准及制图数据标准，编制制图数据符号方案，从信息完整表达、符合使用习惯等角度制定满足应用、图面表达美观的制图数据标准，开发具有数据分幅、投影转换、辅助图形生成、转换方案配置、图廓整饰生成等功能的制图数据转换程序，实现基于地形要素数据库自动转换制图数据(图4)。

图4 自动制图流程图

(2)分布式作业增量更新技术。分布式作业增量更新技术研究，主要解决2个关键问题，一是开发支持增量更新的作业平台，按照作业网格进行分布式的数据生产，二是建立支持增量更新的模型，在数据唯一编码的约束下，约定数据更新标识、记录变化信息(图5)。

图5 分布式增量更新作业流程图

(3)联动更新技术。制定统一的数据标准，实现地形要素数据库与平台框架数据库联动更新、地理国情数据库横向联动更新(图6)和省、市、县三级地形要素数据库纵向联动更新(图7)。

图6 横向联动更新流程图

图7 纵向联动更新流程图

(4)基于遥感影像等多源信息的变化发现技术。多源遥感影像经过几何配准、辐射校正与图像增强与滤波等数据预处理，从光谱特征、空间特征、纹理特征、高度特征等多个方面提取两期影像的特征信息，提取变化信息，剔除伪变化和细小变化的信息，最终获取变化信息(图8)。

图8 多期影像变化提取流程图

3.3 新型基础测绘数据智能化管理

在数据生产阶段，开发了山东省信息化测绘生产管理系统，将新型基础测绘生产涉及的部门包括生产管理部门、技术管理部门、作业部门、质检部门均纳入管理流程，实现从生产管理、数据流转、质量控制的全流程智能化管理。在成果管理阶段，从基础架构、基础平台、库体建设和系统功能改造等方面全面优化升级基础地理信息数据库，实现新型基础测绘数据、潮间带及近海水下地形测绘数据、激光点云数据、数字高程模型数据、元数据和业务管理数据的检查、入库、更新、制图与对外服务。

3.4 新型基础测绘多元化服务

山东省基础测绘对外服务从提供“3D”产品、测量控制点基础上，逐步向提供高精度实时北斗导航定位服务和智能化地图服务转变。山东省建成了由124个站点构成的北斗卫星导航定位基准站网，实现软硬件设备的全部国产化，在全国率先实现全省陆域范围基于北斗(含北斗三号)并兼容其他卫星导航系统的高精度定位基准7×24h不间断服务，实现了全省陆域及近海岛屿的无缝覆盖，免费向社会提供实时、高精度北斗卫星导航定位基础性服务。开展智慧地图数据库建设，改造现有地图编制工艺，实现基于数据库的公开地图快速制图；编制网络版地图标准样图，根据用户需求提供不同尺度和专题的标准地图服务。

4 结论

在国家新型基础测绘要求基础上，山东实施新型基础测绘工作在内容拓展、组织生产、成果管理和对外服务等方面进行了有效探索，形成了可复制推广的经验。

(1)在更新模式上，由采集更新向整合更新、融合更新方向发展。整合全省30余个省级政府部门专题数据资料，融合各市县大比例尺基础地理信息数据，借鉴互联网进行变化信息发现，从多个维度和层次实现对数据的整合与融合。

(2)在技术标准上，统筹地理信息公共服务平台、地理省情监测以及应急测绘服务等应用需求，改变传统偏制图的技术标准，逐步向面向对象的实体要素方向转变。建立起包含“地形要素数据标准、地形要素技术规定、地形要素制图标准、地形要素数据质量检查与验收规定”等一系列地方规范的省级基础地理信息更新技术标准体系。

(3)在技术路线上，全面优化更新技术流程，采用基于网格和要素的增量更新技术，减少更新环节，建立更新有记录、质量可追溯的增量更新技术体系，提高了更新效率。

(4)山东省新型基础测绘实施过程中，在遥感影像变化识别准确率、省市县协同更新等方面仍存在一定不足，需在下一步工作继续改进提高。