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本报记者屈静薇

什么是测绘？ 身穿黄色背心，站在马路上用测量仪器采集数据，还是用鹅毛笔、圆规等工具绘制地图？

从险象环生的荒野，到建设“千年之城”副中心，再到万众瞩目的北京冬奥会场馆，国家工程勘察设计大师、原北京测量学会副院长杨伯刚和测绘设计，在过去，测绘是一切规划、设计和施工的先导。 无论是重大工程建设，还是老百姓衣食住行，都离不开测绘。

国内首创大比例尺地形图动态更新技术，推广到全国50多家行业单位； 面向城市治理的地理国情监测关键技术研发达到国际先进水平； 在2022年北京冬奥会和冬残奥会上带领团队摸索出一套无人机在高山地区大比例尺地形图测绘作业模式……在与测绘打交道的40年里，杨博钢走遍了北京的大街小巷。 1983年参加工作，从一个普通的操作员一路成长为国家级工程勘察设计大师，攻克了城市测绘地理信息领域的多项技术难题。 物联网、云计算、人工智能等以往很少与测绘相关联的新技术，被杨伯刚巧妙运用，新技术数据成为智慧城市的基础。

“画出”副中心“155”范围 让北京地理信息“活”起来

杨伯刚与城市副中心的关系可以追溯到2010年。相比于1:1000和1:2000比例尺的地形图，北京的城市发展需要一套精度更高的地形图来支撑新的发展。城市规划。 “通州新城”的概念从一开始就与其他区县不同。 “建设国际新城”是北京市政府提出的高标准。

1:500的地形图不仅可以满足大比例尺的规划，也可以满足建筑设计所需的尺寸，同时也是后续管理、运维的“底图”。 以往，完成如此高精度的地形图测绘，需要依靠人力，而在人口密集的城区，存在地面人员进不去的“排斥区”。 该怎么办？ 使用航测。

“航测”即航空摄影测量。 航拍拍摄的照片在普通人看来是一幅幅壮丽的图画，但在测绘人员眼中，它们实际上是一张有比例、有精度的地图，经过处理后可以满足工程使用的需要。 当时航拍只常见于1:2000的地形图，精度1米，而1:500的地形图精度要控制在25厘米以内，相当于能看到路灯和路灯井盖清晰。 如果这项任务完成，这将是北京市首次以航测方式测绘1：500大比例尺地形图，具有划时代的意义。

杨博刚带领团队反复研究，决定采用“高重叠航拍+框式航拍”解决“天空”的精度问题，并在地面使用全站仪进一步校正。

“测绘的未来一定是天地一体化，测绘人员一只脚要立足于测绘学科，另一只脚要踏入行业，研究哪些技术产品能被我用……”在现有的科技产品和测绘手段整合的基础上，杨伯刚设计了全新的航空摄影测量流程和流程，完美完成了1:500基础地形图测绘通州新城，包括航拍运河核心区通州区新城及周边地区约198平方公里。 共完成摄影测量1：500地形图约3960幅，建立了二维数字空间基地，为北京副中心后续规划建设贡献了高精度数字底图。

不仅如此，连同航拍相机，还有155平方公里的0.05米分辨率正射影像。 这是一张像素大小只有5厘米的正射影像，让二维的通州变成了三维的。 3D模型主要采用1:500比例尺地形图和高分辨率、高重叠度真彩航拍制作，用于辅助规划决策系统，服务于数字通州空间构架建设，并用于规划规划方案比选、审批、区项目决策、方案审查、城市管理等。“总之，足不出户就可以浏览整个通州新城。”杨博刚说。

2016年，通州迎来前所未有的机遇——划定155平方公里的区域，打造北京高水平的城市副中心。 后续的规划建设几乎都是基于这张底图。

2021年，杨博钢团队将进一步完成155平方公里副中心基于倾斜影像和激光点云的三维建模和点云融合处理、激光点云信息提取、汇流区单三维模型构建等工作。五河流域，推进新基础测绘建设进程和副中心区城市三维建设，支持副中心供地“云测”，“云测绘”疫情期间六环高线公园全球规划征集调查”。

不限于副中心。 当时，杨伯刚带领团队将现有的数字测绘、航测技术、高分辨率卫星影像等手段与工程数据相结合，首次完成了400平方公里的1:500基础地形图。北京市区，以及4000平方公里的平原地区。 绘制1：2000每公里基本地形图和1：10000全市面积1.64万平方公里基本地形图。 同时，建立了地理信息定期更新机制，确保市区每年更新一次，六环以内地区每两年更新一次。 紧跟城市日新月异的发展变化，北京的地理信息“活”了起来。

这套城市基本比例尺地形图测绘集成系统属国内首创。 不仅服务于北京市城市总体规划、核心区保护和副中心建设的实施，还延伸至全国100多个城市。

毫米级精度“指挥”环球影城建设 向国际客户展示中国实力

7年前，在与外方洽谈北京环球度假区全生命周期测绘项目时，杨博刚更加明确：“要用国际标准来定义中国工程。”

建设之初，除了中国常用的地形图报批外，外方还需要一套数字地形模型（DTM）。 DTM 是由麻省理工学院的一位教授针对高速公路建设提出的。 它是一个表示地物空间分布的数据库。 借助计算机和地理信息系统软件，可以利用DTM数据建立各种模型，解决一些实际问题，如生成等高线图、透视图、坡度图、剖面图、效果图、合成数字正射影像（DOM）等根据用户设定的等高线距离生成景观图，或计算特定物体的体积和表面覆盖度，也可用于空间复合、可达性分析、表面分析、扩散分析等，这些在实际中很少用到这种类型的建筑在中国。

“这么说吧，传统的地形图是点状的，但这次外方要的是曲面，这样才能看到地面的连续起伏。” 杨伯刚说。 这无疑增加了工作量和设计难度。 传统的工程测量，2000平方米只需要3到5个点，而现在同一面积需要300到500个点，工作量翻了一百倍。

我可以使用无人机吗？ 杨博刚早就想好了。 他的团队甚至是中国最早研究无人机的测绘团队，但无人机的使用受到当时条件的限制。 于是团队对比了传统全站仪碎片采集和3D激光扫描两种方法。 经过多轮讨论和现场验证，他们最终采用了两者的数据融合，将整体4平方公里划分为2000多个小格子。 人机互补的工作方式。 “重点区域几乎都靠人力，而且需要一天之内完成，而且地图要一次完成，否则第二天画出来就会有错误，一个人要画不止一个人。”一天10万积分。” 杨伯刚说。 这样既满足了设计要求，又保证了控制点的高精度。 行业内部使用AutoCADCivil3D软件制作DTM模型，最终满足委托方对DTM数据的技术要求。

规划监理测量和放样测量也面临新的挑战。

环球度假区201假山项目是开园后的侏罗纪游乐设施。 与国内不同的是，这座假山的制作方式相当于搭建2000多块“乐高”积木。 每个“乐高”模具有两个吊点，钢结构上的吊点与吊网的误差控制在3毫米以内。 之内。

这是什么概念？ 常规工程测量误差仅需50mm。 而3mm是三维空间的误差，也就是说你要放样在一个直径1.5mm的球体上，手稍微一抖就会有偏差。 “一个3mm好控制，接近5000个3mm，你要精益求精，坚持不懈，稳定发挥。” 杨博刚带领精英骨干，定制Leica MS50 0.5秒高精度超级站，高水平解决了这一国际难题。 所谓错抵千里，没有精密的技术、装备和骨干，是不可能支撑这项工作的。

“每一张规划设计图都需要我们的地形图，每一次建筑施工都需要我们立桩放桩，高楼的兴起离不开测绘人员的辛勤劳动和汗水。” 杨伯刚把测绘工作比作管弦乐队中的低音提琴，虽然平时看不到，但实际上是管弦乐队的基础。 “只有它稳定了，其他仪器才能稳定。”

北京环球度假区建设历时5年，市测绘院全程承担了主题游乐区六标建筑群、城市大道主体建筑群等多个项目的建设、环球酒店、诺金酒店、停车场大楼。 监督测绘服务，从灰线、±0，到封顶、完工、面积计算。 杨博刚还带领团队利用传统测绘技术和3D扫描技术协同工作，对特色建筑进行3D建模，并建立点云数据库，方便随时提取相关信息。

《透视》地下管线建立数据库动态更新

支撑城市运行的基础设施远不止地上的街道、桥梁和高楼大厦，而各种地下管线更是保障城市运行的“生命线”和“血液”。 从北京中心城区地下管线测绘到副中央行政办公区起步区综合管廊竣工测绘城，都堪称杨伯刚测绘一生的杰作。

2002年，北京三环路迎来系统改造，杨伯刚带领团队完成了48公里的全线测绘工作，主要针对道路出入口、雨水排放口、桥梁伸缩缝等、交通标志、交通检查设施等重点检测。 “其实就是为施工提供一些基本信息，哪里有地下水管不能搬，哪些树需要搬，哪里可以放什么标志。”

随着城市的快速发展，地下管线设施规模不断扩大，承载能力迅速提高。 但与此同时，建设规模不足、基数不清、管理水平不高等问题也逐渐凸显。 与地面测绘不同的是，地下管线需要在空中钻探全站仪大比例尺地形测量使用仪器，需要在不开挖地面的情况下准确摸清管线的情况。

作为市政协委员、市科协常委，杨伯刚不断建言献策，对北京地下管线普查工作提出建议； 他创新研发了地下管线摄影测量仪等系列地下管线智能勘查、检测、修复软硬件设备，并建立了地下管线三维智能处理、管理、分析、诊断平台。 新技术可以直观地构建地下管线之间的三维关系。

2017年，北京市地下管线基础信息普查成功建立了8万公里的二维、三维地下管线数据库。 经验证的管道长度相当于绕地球赤道两圈以上。 该技术成果达到国际先进水平，该技术已在全国多地推广应用，已完成50万多公里管道安全调查。 2003年至今，市测绘院建设的地下管线综合信息系统每年更新管线数据约1500公里。

2019年，临近退休年龄的杨博钢带领团队负责全市政务办公区起步区综合管廊竣工测绘工作副中心。 他被地下的“奇穴”深深震撼——供水、排水、燃气、电力、通信、广播电视管道、工业等管道及其附属设施都集成在管廊中，堪称综合管道廊道是当时中国断面最大的廊道，直径12米，分布在9条规划道路之下，全长约11.3公里。 指挥中心“智慧之脑”也在地下，“说相当于地牢也不为过。”

这座“地下城”的构造极其复杂，单刀“斩”就成。 上、下、左、右舱室各有6至8个舱室，分级管理。 “城市现代综合管廊发生了翻天覆地的变化，从规模、设计、管理等方面都非常合理。” 杨博刚说，“这个测量任务相当于把公用走廊的样子展示成图纸和数字数据，以支持韧性城市。”

时空信息是智慧城市的基础设施，需要构建地上地下一体化的时空……随着数字化浪潮，测绘领域也面临着技术变革升级，发展数字测绘技术势在必行。 杨博钢并不满足于完成基本任务，还希望建立综合管廊的真实三维视图。

“真实世界的3D模型，绝不是简单的数据，需要的时候，它可以把任何超级系统放在它的面前。” 杨伯刚说。 这套模型是一个配套工具，可以随时配合规划、设计和管理使用。 能够高效、准确地可视化区域信息，便于准确决策，大有可为。

攻克冬奥技术难题 把工程当成科学研究

在2022年北京冬奥会和冬残奥会上全站仪大比例尺地形测量使用仪器，基于无人机和3D激光扫描技术的实景3D将“大显身手”。

小海坨山是北京冬奥会延庆赛区所在地。 当时的任务之一是高山区1：500大比例尺地形图的测绘，为延庆赛区的设计和后续建设提供了基础参考。 但是，评价基本判了无期徒刑。

2018年，杨伯刚带队攀登小海坨山。 他万万没想到，上山的路会如此曲折。 车辆只能到达一个山洼地，要想进山只能靠脚。 一路荆棘丛生，只能从南坡爬到半山腰。 要想上山顶，还要再开车两个小时才能找到绕北坡的路。

更麻烦的是，测绘区高差接近1500米，大部分山坡都在30°以上。 夏天一到，山上的植被就更加茂密了。 复杂的环境条件和极高的测量精度通常需要人工入山完成测量，但小海沱山的实际环境使得人员和仪器难以到达，植被也会影响有效观测视线。 此前，从未有过在如此大的高差下依靠人力完成地形测量的先例。

还有人劝道：“别做，你做不到。” 但执着的杨博刚认为，这项工作的问题最终还是要留给地理空间工作人员，必须有人来解决。 “一定要拿下来，既然没有先例，就应该把这个项目当做科研来对待。” 杨博刚态度坚决，路线不能设计，精度不够解决问题。

空间、空间、地面一体化的三维测绘地理信息建设成为近年来测绘工作发展的重要方向。 卫星测绘、航拍等技术已经非常普遍。 然而，在气候复杂的山区使用无人机进行测绘却从未实践过。

市测绘院与中测新图（北京）航测遥感技术有限公司联合研发山区无人机摄影测量技术，反复测试适合无人机测绘的飞行速度和高度，配备波长合适的激光设备和航拍模块，以70米高度为单位，逐层飞行扫描山体的详细地理数据。

同时，多个摄像头和传感器相互辅助，无人机一次采集即可获取三维地理信息数据。 这些数据经过处理取心，仅用四个月时间，就成功生成了小海沱山脉之间21平方公里区域的三维影像，一整套高山无人机大比例尺地形图测绘作业由此诞生.

3D数据不仅为延庆赛区的后续建设提供了依据，也为场馆的建筑设计提供了极大的帮助。 国外设计团队设计的国家高山滑雪中心比赛端区与第一分布广场的高差超过100米。 步行上去非常吃力，光是架缆车就很贵。 根据早先得到的3D地形图，国内设计师大胆将整条雪道降低了40米，问题就迎刃而解了。

3D相关技术还实现了建筑、文物、遗址的“数字孪生”。 现实世界数字天安门的建设、汶川地震时什邡市的震后废墟、首钢园区的炼铁炉工业遗址……这些珍贵的场景都被测绘和保存了下来杨伯刚带领的测绘团队使用3D激光扫描技术。

玩转“跨界” 融合测绘有新应用

从人工测量角度和距离，到智能全站仪的出现，再到航测、北斗技术的应用，杨伯刚不断尝试传统测绘与新技术的跨界融合。

地理信息与大数据、物联网、云计算、区块链等技术的碰撞，实现了全市不动产登记数据采集、数据库建设、平台建设的关键技术研究和软件开发全过程，支撑年度业务量130余家 累计在京登记房产10000余套，保障北京市不动产登记发证“第一”，累计发证超过1000万张。 不动产登记科技成果已在全国31个省100多个城市应用。

近期，杨博刚正在探索测绘产品与自动驾驶技术的融合。 “精准地图”是自动驾驶汽车运营的根本支撑。 地图必须精确到“车道级”，地图数据必须实时更新，以确保自动驾驶汽车的“大脑”在行驶时做出正确的决策。 在北京经济开发区的全国首个网联云控高级别自动驾驶示范区，杨博刚和团队正在研发满足安全保密要求的众包更新模式，探索构建网联云控“车、路、云、网、图” 云端互联的控制模式，让车辆随时获取最精准的地图数据，实现车路协同最大化。

杨伯刚认为，未来测绘将是“空中与空间一体化、室内与室外一体化、地面与地下一体化、历史地位与规划一体化”的“四位一体”图景。 技术融合让测绘工作从“幕后英雄”走向前台，尤其是在“智慧城市”、“韧性城市”、“数字孪生”等概念中。 测绘地理信息将成为数字社会建设和政府智能化管理的重要支撑。

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