现代城市测绘国家测绘地理信息局重点实验室科技发展年度综述一、所属学科及研究领域发展概述随着计算机技术的广泛应用以及信息时代的出现和知识经济的诞生，现代城市发展开始进入新的时代，呈现出的新特点有：（1）信息技术成为城市发展的主要动力（2）分散化与集聚化并存（3）从生产型转到生态型、个性化、特色化的城市。
在此基础之上，城市功能区增多，城市景观变得多样，空间结构日趋复杂，城市规划、建设和管理面临新的挑战。
“数字城市”作为解决这一难题的重要手段得到了相应的重视，成为人们快速、准确、充分和完整地了解及利用城市中各方面信息的重要途径。
而现代城市测绘技术作为城市经济建设和社会发展的一项先行性重要基础工作, 为“数字城市”的建设提供了大量及时、适用、可靠的测绘保障。
其中融合的3S技术在快速获取高精度、大尺度城市测量数据，大型建筑物和构筑物的建设工程、特种精密建设工程测量，以及多种测绘数据融合与共享方面提供了重要支持，为现代城市的发展提供了大量基础数据。
现代城市测绘是以包括测绘技术、地理信息系统、全球卫星导航定位系统、遥感和数据库技术等在内的空间信息技术、计算机技术、现代通讯信息网络技术及信息安全技术为支撑，以信息化测绘技术和地理信息系统为核心的完整技术体系系统。
现代城市测绘应用是在城市自然、社会、经济等要素构成一体化数字平台上和虚拟环境中，通过功能强大的系统软件和数学模型，以可视化模式在线实现城市各种资源分配状态，对现实城市规划、建设和管理各种方案进行模拟、分析和研究，从而使不同部门、不同层次的用户之间实现信息共享、交流和协作，为公众提供信息服务，为企业运营和政府决策服务。
二、国内外发展现状及趋势进入21世纪以来，信息化对经济社会发展的影响日益深远。
城市化与信息化的融合,推动着城市向现代化迈进。
城市信息化经历了从分散到整合、从局部到整体、从独立到集成、从非空间到空间的发展过程，数字城市是城市信息化进入整体化和空间化的发展必然和高级阶段。
而智慧城市是数字城市的深入发展，它是基于物联网、云计算等新一代信息技术以及社交网络、智能搜索、智能分析等工具和方法,实现城市信息全面透彻的感知、宽带泛在的互联、以及智能融合的应用。
智慧城市的本质是建设全新的城市“大脑”系统 ,具有透彻的感知、广泛的互联、高度的智能三大特征。
与数字城市相比, 智慧城市表现为:（1）由数字城市时代静态信息的获取为主转变为智慧城市时代实时动态信息获取、实时监控 ; （2）由数字城市时代的“物理城市”与“数字城市”的相对独立转变为智慧城市时代的两者紧密互联、城市状态的实时映射 ;（3）数字城市的重点在城市信息的数字化 , 智慧城市的重点是信息的分析、知识的生成、事件的预测与决策。
城市信息化测绘体系是服务于“智慧城市”建设的区域性信息化测绘体系 ,它的主要目标是:以 3S 技术为手段、以城市空间数据库为核心 ,建立集采集建库、动态更新、管理分发于一体的现代化测绘体系 ,为“数字城市”建设提供有力测绘保障。
主要任务有研究和制定全新的城市空间数据标准体系;完成现有数据资源的信息化改造 ,以此为基础建立城市基础空间数据库；通过引进吸收 ,生产试验 ,推广应用 ,形成信息化的测绘生产更新工艺体系 ,逐步取代数字化的测绘生产工艺；建设以数据库为核心的应用服务模式 ,对内满足日常生产经营管理的需要 ,对外可为数字城市建设提供实时的高效的空间信息分发服务。
精密激光雷达也称静态三维激光扫描，是近年来发展起来的一项高新技术，可全天候、快速、直接、高精度的采集大范围区域的三维信息。
精密激光雷达扫描技术已广泛的应用古建保护领域。
1992 年，联合国教科文组织开始推动“世界的记忆”项目，该项目的目的是在世界范围内，在不同水准上，用现代信息技术使文化遗产数字化，以便永久性地保存，以最大限度地使社会公众能够公平地享有文化遗产。
该项目反映出，在世界范围内迅速发展的“信息技术”开始对文化遗产的保护与开发工作产生影响。
美、法、日及欧盟等一些国家也相继启动文化遗产数字化的项目。
比较典型的有美国斯坦福大学利用三维激光扫描技术实施“数字化米开朗基罗”项目、美洲考古研究所以及匹兹堡大学艺术史学的专家重建的虚拟庞贝博物馆等。
我国在文化遗产数字化方面也有显著的成就，如中国故宫博物院和日本凸版印刷株式会社共同进行“故宫文化遗产数字化应用研究”的合作；数字化天文馆与北京天文馆新馆建设、中华世纪坛的数字艺术馆建设、敦煌壁画的数字化与数字莫高窟建设、虚拟文化遗产保护和数字三峡博物馆、成都永陵博物馆数字化建设规划等都在实践中、河南博物院西汉“四神云气图”壁画综合保护研究项目等，三维激光扫描技术记录文物古建已经成为趋势。
传统的工程质量检测与变形监测手段多以全站仪和GPS监测等，这些方法在观测对象本身上设立多个固定观测点，从周期对固定观测点的观测变化情况来监测对象的变化。
利用这些方法所获取的数据非常有限，而且对于结构复杂和没有明显特征点的对象，这些方法往往难以应用或者外业工作繁重。
激光雷达技术采用地面激光扫描仪以离散点的形式定期采集代表性建筑物表面的全部三维信息，对数据进行固定特征提取，将提取的固定特征点作为精密检测与监测的依据。
实验证明，采用该技术获取数据轻松快捷，大大节省外业工作，同时采集数据信息全面、精确，处理速度快，能够很好的反映出大量代表性建筑物的建筑质量好坏。
三、国内外发展状况比较与国际水平相比较，我国在测绘基准、影像处理和匹配技术、高精度和大型工程测量技术的自动化和信息化，以及城市地理信息系统等方面已处于国际先进水平，部分主流技术方法已接近国际先进水平，而在文化遗产数字化、现代城市测绘体系、智慧城市建设方面也取得了显著成效。
但我国的地理信息标准体系还不健全，传统测绘手段所占比重仍然较大，在城市信息化基础设施建设、城市空间数据的管理和共享、现代城市测绘高新技术和软硬件研发、集成技术应用等方面，较现代城市测绘强国，还存在显著差距。
四、展望与建议针对城市规划的三维化、信息化、智能化，城市建设的复杂化、精细化，城市管理的网格化、实时化，进行系统的理论和应用研究。
并将研究重点集中在以下几个方面：现代城市测绘技术体系与标准化。
主要研究城市测绘基准及其关键技术；城市信息化测绘的理论、方法、流程和技术体系；现代城市测绘标准体系。
城市地理信息理论、方法及应用。
主要研究智慧城市地理空间框架，城市立体影像库，多角度序列城市实景影像处理，城市三维空间辅助规划技术，城市交通地理信息应用技术，精细化城市管理技术，城市雨洪监控与预警技术，城市历史空间数据采集处理关键技术，空间信息系统软件测试技术及标准化体系。
建筑精细测量与重构。
主要研究精细测量与重构理论；精细测量数据的获取、处理与管理技术方法；特大异型工程精细测量。
五、年度进展总结1、实验室年度进展概述2013年9月-2014年9月期间实验室人员获得省部级奖励 2项，其他奖励7项，发表文章总计42篇，其中SCI检索2篇，EI检索5篇，出版学术专著 4部，授权发明专利 4项，公开和受理专利8项，获得软件著作权13项。
、以实验室为依托在研科研项目总计21项，其中纵向项目包括国家自然科学基金1项、北京市自然科学基金3项，测绘公益专项1项、863计划项目子课题1项。
实验室取得标志性的成果1）多源数据融合的精细三维重建系统L&P3D-V1.0，2）海量精细三维空间数据管理软件系统MaP3D-V1.0。
利用北京市教委科研基地建设专项经费，采购了包括数字航空倾斜摄影仪、流动式相对重力仪、无人机、eCongnition软件、高性能存储计算机、地NAS网络终端，线扫描数据终端，海量存储系统数据复制备份系统专用服务器和一批计算机等设备。
一方面通过提高实验室装备的配置，更好的满足科研工作需要；另一方面，围绕实验室研究方向，通过加强产学研的平台建设，更好的提高科学研究的成果水平。
新增固定资产为1250多万元。
近一年来，依托单位北京建筑大学由于更名后高级职称名额限制实验室没有新晋升高级职称，建设综合勘查设计高级工程师5名；实验室一名教师获资助前往美国进行博士后研究工作。
研究生培养方面，2014年度新招硕士生43人，博士生1人，硕士比去年增加10人，并实现自主培养博士0的突破，培养已毕业硕士24人，联合培养博士1人。
对外交流方面积极开展与国外高校的学术交流工作，积极搭建科研项目合作、教师访问、学生交流等学术平台。
一年来，实验室先后分别邀请了中国科学院院士许厚泽、陈俊勇，荷兰代尔夫特理工大学 SisiZlatanova 教授，南京师范大学汤国安教授，国家基础地理信息中心总工程师陈军教授等来实验室做学术报告，并与实验室研究人员进行学术交流。
2、年度工作进展（1）科研成果（科研项目、获奖、论著与专利等，有关表格可参考实验室评估申请书中相关表格）2013年9月-2014年9月期间实验室人员获得省部级奖励 2项，其他奖励7项，发表文章总计42篇，其中SCI检索2篇，EI检索5篇，出版学术专著 4部，授权发明专利 4项，公开和受理专利8项，获得软件著作权13项。
详见附录表2，3，4。
以实验室为依托在研科研项目总计21项，其中纵向项目包括国家自然科学基金1项、北京市自然科学基金3项，测绘公益专项1项、863计划项目子课题1项等，详见附录表5 过去一年各所开展的具体研究内容如下：1精细测量与重构研究所1）多源数据融合的精细三维重建系统L&P3D-V1.0针对文化遗产数字化保护、智慧城市建设与管理、建筑全生命周期BIM、大型复杂钢结构建筑物建造、大型工业产品生产等行业对精细三维模型的需求研究致力于将激光雷达和摄影测量二者有机结合、取长补短，实现复杂场景和对象的精细三维重建。
系统研究数据融合技术，精细三维重建算法，海量数据管理方法，研制全自主知识产权的多源数据融合的精细三维重建系统L&P3D-V1.0。
获得2014年中国地理信息科技进步奖1等奖。
2）海量精细三维空间数据管理软件系统MaP3D-V1.0海量精细空间数据是数据量庞大（达到TB级以上）、数据分辨率与精度均达到毫米级以上的空间数据的总称。
研究针对海量精细空间数据量大，种类多、结构复杂等特点，突破其管理的关键技术：设计三维空间数据模型存储数据，建立三维空间索引实现快速查询，研究三维可视化技术实现海量数据的快速绘制。
为文化遗产数字化保护、智慧城市与建筑精细化管理、建筑全生命周期管理（BIM），三维地理信息系统等方面提供重要的技术支撑。
系统设计并实现了点云、数字影像、深度图像、三维线框模型、表面模型、实体模型、CSG模型、3D-TIN模型的数据存储方案，研究提出了多级混合二三维一体化空间索引技术，发明了点云数据的建模方法和深度图像数据处理系统，利用GPU硬件加速等技术实现了海量精细空间数据快速绘制，研制了一套完全自主知识产权的海量精细三维空间数据管理软件系统MaP3D-V1.0。