智慧城市建設(shè)促使測繪與地理信息服務(wù)模式轉(zhuǎn)變淺探

楊　英，花存宏

(1. 浙江省測繪與地理信息局，浙江 杭州 310012； 2. 浙江省測繪資料檔案館，浙江 杭州 310012)

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智慧城市建設(shè)促使測繪與地理信息服務(wù)模式轉(zhuǎn)變淺探

楊英1，花存宏2

(1. 浙江省測繪與地理信息局，浙江 杭州 310012； 2. 浙江省測繪資料檔案館，浙江 杭州 310012)

摘要：智慧城市建設(shè)是未來城市管理的必由之路，同時也對地理信息資源建設(shè)提出了更高的要求。本文分析探討了現(xiàn)有地理信息服務(wù)模式與智慧城市建設(shè)需求的差距，并提出了改進措施和轉(zhuǎn)變方案。

關(guān)鍵詞：智慧城市;數(shù)字城市;物聯(lián)網(wǎng);地理信息服務(wù)模式

隨著中國城市化進程的加快，城市規(guī)模持續(xù)增長，城市人口不斷挑戰(zhàn)歷史新高。隨之帶來的社會問題也不斷涌現(xiàn)，人口激增、交通擁堵、環(huán)境惡化、管理低效、資源緊張、治安嚴(yán)峻等已成為現(xiàn)代城市通病。當(dāng)現(xiàn)有的手段難以克服城市面臨的實質(zhì)性挑戰(zhàn)時，城市管理者必須采用新的措施和技術(shù)使城市管理變得更加智能，必須使用新的科技去改善自身的核心系統(tǒng)，從而最大限度地優(yōu)化和利用有限的資源。

當(dāng)今，信息社會下城市功能的智慧化要求人口、資源、環(huán)境、民生和經(jīng)濟要素和諧發(fā)展，因此現(xiàn)代城市的發(fā)展要從全局、整體的高度來處理和解決局部、個別具體的問題，使得各種要素得到合理配置和系統(tǒng)的整體優(yōu)化。城市的正常運作和健康發(fā)展也需要按照以人為本的原則進行高效的管理。智慧化城市的建設(shè)就是基于地理信息、物聯(lián)網(wǎng)、云計算、大數(shù)據(jù)等新一代技術(shù)的高效城市管理機制的構(gòu)建?！爸腔邸敝械摹爸恰笔羌夹g(shù)，“慧”是人，智慧城市就是讓城市更聰明，本質(zhì)上是讓作為城市主體的人更聰明。智慧城市是對城市發(fā)展方向的一種描述，是信息技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)滲透到城市生活各個方面的具體表現(xiàn)，即基于全面透徹的感知、寬帶泛在的互聯(lián)及智能融合的應(yīng)用，實現(xiàn)城市與區(qū)域的可持續(xù)發(fā)展。

一、智慧城市建設(shè)是未來城市管理的必由之路

步入信息社會，城市成為信息流通、管理和服務(wù)的中心，超級城市裂解、城際聯(lián)系網(wǎng)絡(luò)化、城鄉(xiāng)一體化現(xiàn)象突出。現(xiàn)代城市是一個巨大、復(fù)雜的人文與自然復(fù)合系統(tǒng)，具有多功能、多層次、高度綜合的性質(zhì)。智慧城市作為提高城市治理能力的重要手段，是城市信息化發(fā)展的必然趨勢，是在數(shù)字城市建設(shè)發(fā)展到一定階段、科學(xué)技術(shù)達(dá)到一定水平、社會需求達(dá)到一定程度的必然要求。

早在2006年，新加坡就將“智慧國家、全球城市”作為新世紀(jì)的發(fā)展目標(biāo)，智慧城市的理念首次受到關(guān)注。2008年，IBM提出“智慧地球”的重大社會發(fā)展理念，認(rèn)為世界的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)正在向智慧的方向發(fā)展，可感應(yīng)、可度量的信息源無處不在，互聯(lián)網(wǎng)又讓這一切互聯(lián)互通，變得更加智能。繼而IMB又提出“智慧城市”的理念，以物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)為核心的智慧城市理念為城市未來發(fā)展提供了一種全新模式。智慧城市是新一代信息技術(shù)支撐、知識社會下一代創(chuàng)新環(huán)境下的城市形態(tài)。它通過互聯(lián)網(wǎng)把智能傳感器連接起來，實現(xiàn)對城市的全面感知；利用云計算、大數(shù)據(jù)等智能處理技術(shù)對海量感知信息進行處理和分析，實現(xiàn)網(wǎng)上城市數(shù)字空間與物聯(lián)網(wǎng)的融合，并對政務(wù)、民生、環(huán)境、公共安全等的各種需求作出智能化響應(yīng)和智能化決策支持。

建設(shè)智慧城市也是轉(zhuǎn)變城市發(fā)展方式、提升城市發(fā)展質(zhì)量的客觀要求。實現(xiàn)智慧技術(shù)高度集成、智慧產(chǎn)業(yè)高端發(fā)展、智慧服務(wù)高效便民、以人為本持續(xù)創(chuàng)新，完成從數(shù)字城市向智慧城市的躍升。通過建設(shè)智慧城市，及時傳遞、整合、交流、使用各類信息，提高物與物、物與人、人與人的互聯(lián)互通、全面感知和利用信息能力，從而能夠極大提高政府管理和服務(wù)的能力，極大提升人民群眾的物質(zhì)和文化生活水平。

從智慧城市建設(shè)的體系框架來看，其包含5個層次：一是各種裝備傳感器組成的感知層；二是各種網(wǎng)絡(luò)支撐的網(wǎng)絡(luò)層；三是存儲各類數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)層；四是數(shù)據(jù)管理層；五是包含多種應(yīng)用的應(yīng)用層。

從智慧城市建設(shè)的實現(xiàn)途徑來看，一是利用云計算、移動互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)、傳感器等信息技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)“智能”“智慧”管理城市；二是各種專業(yè)管理模型使得“智慧”響應(yīng)有了保障；三是大數(shù)據(jù)技術(shù)使得包括人類行為在內(nèi)的各類數(shù)據(jù)都可以被記錄和分析，可以使我們更好地感知城市，從而服務(wù)智慧城市。

城市的發(fā)展經(jīng)歷傳統(tǒng)、數(shù)字城市，最終將進入智慧城市。智慧城市是數(shù)字城市建設(shè)的發(fā)展和延伸，從數(shù)字城市向智慧城市邁進，是解決我國城市化發(fā)展的必然選擇。

二、現(xiàn)有地理信息服務(wù)模式不能滿足智慧城市建設(shè)需要

李德仁院士認(rèn)為，智慧城市是城市全面數(shù)字化基礎(chǔ)之上建立的可視化和可量測的智能化城市管理和運營，包括城市的信息、基礎(chǔ)數(shù)據(jù)設(shè)施，以及在此基礎(chǔ)上建立網(wǎng)絡(luò)化的城市管理平臺與綜合決策支撐平臺。數(shù)字城市是指利用數(shù)字技術(shù)、信息技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，將城市的人口、資源、環(huán)境、經(jīng)濟、文化、社會等要素，以數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化和可視化的方式加以表述(展現(xiàn))，其本質(zhì)就是把城市的各種信息資源整合起來，并用數(shù)字化的方式表現(xiàn)，用于規(guī)劃城市、預(yù)測城市、運營城市、監(jiān)管城市。數(shù)字城市以計算機技術(shù)、多媒體技術(shù)和大規(guī)模存儲技術(shù)為基礎(chǔ)，以寬帶網(wǎng)絡(luò)為紐帶，實現(xiàn)信息的數(shù)據(jù)化，運用遙感、全球定位系統(tǒng)、地理信息系統(tǒng)等信息技術(shù)手段把城市進行數(shù)字化虛擬實現(xiàn)；數(shù)字城市是物理城市的虛擬對照體，是網(wǎng)上城市的數(shù)字空間，與現(xiàn)實城市物理空間分離。而智慧城市是通過物聯(lián)網(wǎng)把數(shù)字城市與物理城市連接起來，本質(zhì)上是物聯(lián)網(wǎng)和數(shù)字城市的融合，智慧城市通過物聯(lián)網(wǎng)把網(wǎng)上城市的數(shù)字空間與現(xiàn)實城市的物理空間縫合在一起。

現(xiàn)代城市發(fā)展所涉及的各類信息80%以上與地理空間位置有關(guān)，數(shù)字城市地理框架是城市得以高效運行的核心，是數(shù)字城市重要的基礎(chǔ)設(shè)施。城市的基礎(chǔ)設(shè)施和城市的仿真系統(tǒng)都是智慧城市的重要組成部分，可以說智慧城市的仿真空間支撐是數(shù)字城市地理空間框架。2006年，國家測繪地理信息局啟動了數(shù)字城市地理空間框架建設(shè)示范項目。目前全國已有31個省、自治區(qū)、直轄市的300多個城市開展了數(shù)字城市地理空間框架建設(shè)，并在各市城市管理、公共服務(wù)、社會民生等各個領(lǐng)域發(fā)揮著積極的、無以替代的作用。

現(xiàn)有的基礎(chǔ)地理信息服務(wù)模式是建立在滿足傳統(tǒng)地理信息服務(wù)、數(shù)字城市地理空間框架建設(shè)和地理信息公共服務(wù)平臺基礎(chǔ)之上的。數(shù)字城市地理空間框架雖然是智慧城市的空間支撐，但從智慧城市的體系架構(gòu)和服務(wù)要求來看，數(shù)字城市地理空間框架只是智慧城市數(shù)據(jù)層中的核心部分，主要以結(jié)構(gòu)化的數(shù)據(jù)和二、三維的地圖服務(wù)為主，對于滿足智慧城市建設(shè)需要主要有以下幾個方面還不相適應(yīng)。

1. 以項目為單位的管理模式不相適應(yīng)

目前地理信息資源的獲取以遙感、全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)、地理信息系統(tǒng)作為主要技術(shù)手段，以項目的形式組織生產(chǎn)，作業(yè)人員分專業(yè)、分工序，按照工藝流程生產(chǎn)地理信息數(shù)據(jù)，即生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)的有限的數(shù)據(jù)形態(tài)，并以地理信息數(shù)據(jù)庫形式保存。盡管目前基礎(chǔ)地理信息更新周期很快，但基本上還是以提供歷史數(shù)據(jù)為主。以數(shù)據(jù)生產(chǎn)為中心，以項目為管理單元，以層級管理為主，項目之間地理信息數(shù)據(jù)的一致性和通用性難以實現(xiàn)，如地理國情監(jiān)測、數(shù)字城市地理空間框架建設(shè)、基礎(chǔ)測繪等項目間的地理信息數(shù)據(jù)采用不同標(biāo)準(zhǔn)采集和處理，不能互相融合，這與智慧管理的需求不相適應(yīng)。

2. 標(biāo)準(zhǔn)體系不相適應(yīng)

現(xiàn)有的標(biāo)準(zhǔn)體系建立在對客觀對象信息的幾何屬性的描述和圖形的表達(dá)基礎(chǔ)上，對對象附加屬性的采集和描述極少，即主要關(guān)注的是圖形信息；而地理信息的“智慧”化是物物相連的基本形態(tài)，必須是面向?qū)ο蟮牡乩硇畔⒉杉兔枋瞿Ｊ?，既要知道“長得什么樣”，又要清楚“是什么”。因此，基礎(chǔ)地理信息的種類、結(jié)構(gòu)、時效與網(wǎng)絡(luò)輸出和智能服務(wù)的要求不相適應(yīng)。不僅如此，由于無處不在的網(wǎng)絡(luò)使得地理信息的采集、傳輸和可視化表達(dá)必須與智能傳感器、網(wǎng)絡(luò)相連接，移動終端的地理信息采集變得越來越普遍，而目前對于移動終端和個人地理信息的采集和處理并沒有納入標(biāo)準(zhǔn)體系之中，地理信息管理系統(tǒng)的架構(gòu)與實施提供云服務(wù)也有很大的差距。因此，地理信息要素編碼與描述、地理信息的可視化、地理信息系統(tǒng)的架構(gòu)和管理等方面的標(biāo)準(zhǔn)都必須重新定義和修改。

3. “有什么，提供什么”的服務(wù)模式不相適應(yīng)

現(xiàn)有的地理信息服務(wù)模式建立在“有什么，提供什么”的理念之上，以數(shù)字線劃圖(DLG)、數(shù)字高程模型(DEM)、數(shù)字正射影像(DOM)、數(shù)字柵格圖(DRG)作為地理信息產(chǎn)品的主要形式，按一定的周期更新基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)，以地理空間框架為數(shù)據(jù)支撐，以地理信息公共服務(wù)平臺為主要服務(wù)接口，以規(guī)則的、標(biāo)準(zhǔn)化的、有限的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的地理信息系統(tǒng)為運營支撐，這與智能化的“想要什么，提供什么”的智慧城市服務(wù)模式相距甚遠(yuǎn)。

4. 人才結(jié)構(gòu)不相適應(yīng)

現(xiàn)有的人才結(jié)構(gòu)是建立在滿足測制地理信息產(chǎn)品基礎(chǔ)之上的，主要是由測繪與地理信息學(xué)科的專業(yè)人才構(gòu)成，很少有地理學(xué)、人文、經(jīng)濟、計算、網(wǎng)絡(luò)、統(tǒng)計等方面的人才。智慧城市建設(shè)是由眾多智能項目組成的，必然涉及眾多領(lǐng)域和方面，地理信息的智能化服務(wù)需要結(jié)合各種基本的地理學(xué)知識及專業(yè)知識，對形成的與位置有關(guān)的數(shù)據(jù)進行挖掘分析從而提供各種服務(wù)，因此與現(xiàn)有的人才結(jié)構(gòu)不相適應(yīng)。

三、智慧城市建設(shè)促使地理信息服務(wù)模式的轉(zhuǎn)變

智慧城市強調(diào)面向應(yīng)用，面向用戶，面向產(chǎn)業(yè)升級，把新一代IT技術(shù)充分運用在各行各業(yè)之中，并通過超級計算機和云計算將物聯(lián)網(wǎng)整合起來，實現(xiàn)人類社會與物理系統(tǒng)的整合，同時通過商業(yè)智能技術(shù)，以更加精細(xì)和動態(tài)的方式管理生產(chǎn)和生活，從而達(dá)到“智慧”狀態(tài)，即在任何地方能看到任何東西，在任何地方能做任何事。智慧城市是數(shù)字城市的延伸和發(fā)展，但不是簡單的移植和復(fù)制，有些方面甚至是顛覆性的，建立在地理空間框架建設(shè)的現(xiàn)有地理信息服務(wù)模式要滿足智慧城市建設(shè)還需要很大的差距，需要不斷改進服務(wù)模式，在很多方面作出轉(zhuǎn)變。

1. 從項目管理向綜合信息管理轉(zhuǎn)變

目前的地理信息服務(wù)模式是靜態(tài)和有限的動態(tài)。智慧城市模式下物聯(lián)網(wǎng)和云計算的運行方式及網(wǎng)路無處不在，各種智能傳感器和遙感設(shè)備使得獲取信息的手段和工具日益增多，實時地理信息數(shù)據(jù)非常龐大，數(shù)據(jù)交換和共享實時頻繁，數(shù)據(jù)類型和形態(tài)復(fù)雜多樣，各個工序、生產(chǎn)流程，以及各作業(yè)組和作業(yè)單元界限不再十分明確，機動靈活的數(shù)據(jù)處理和獲取使得要素級的更新、互動更新、采用移動終端的更新、網(wǎng)路傳輸更新等新興作業(yè)手段交替進行，從獲取、加工到服務(wù)的界限模糊，必然要觸動管理的方式隨之改變，要完全以項目形式實現(xiàn)地理信息管理變得十分困難。因此，必須創(chuàng)新管理模式，提升管理能力，從以層級管理為主轉(zhuǎn)變?yōu)橐跃仃嚬芾頌橹?，從項目管理轉(zhuǎn)變?yōu)榫C合信息管理。

2. 從提供定位信息向智能位置服務(wù)轉(zhuǎn)變

地理信息屬于空間信息，具有關(guān)系復(fù)雜、非結(jié)構(gòu)化、數(shù)據(jù)量大、多比例尺、隨時間變化的特點。在數(shù)字城市模式下，地理信息主要用來提供定位信息。由于數(shù)據(jù)是在采集定位信息指導(dǎo)下的標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)，種類不夠豐富和多樣化，數(shù)據(jù)的精細(xì)化、精準(zhǔn)化不夠，加上網(wǎng)絡(luò)環(huán)境和地理信息軟件能力對多源異構(gòu)、非結(jié)構(gòu)化地理信息的實時信息的處理不夠成熟，無論是電子地圖，還是公共地理信息服務(wù)平臺主要還是提供定位信息服務(wù)，應(yīng)用部門疊加專業(yè)數(shù)據(jù)進行使用，以地理信息庫的形式提供數(shù)據(jù)支撐。雖然以谷歌、騰訊、百度、高德為代表的地圖服務(wù)已通過智能手機為大眾提供便捷的地理信息服務(wù)，但也只能說是地理信息智能服務(wù)的雛形，是地理信息為大眾提供智慧服務(wù)的冰山一角。在智慧城市建設(shè)模式中，地理信息不但要用來定位，還要用來分析物物之間的相對空間關(guān)系，解決“有什么，是什么”的問題，以獲取幾何信息為主的采集形態(tài)需要轉(zhuǎn)變?yōu)閹缀涡畔⒑蛯傩詳?shù)據(jù)同時獲取。元數(shù)據(jù)日趨重要，要用云計算技術(shù)處理大數(shù)據(jù)，使得物物相連得以實現(xiàn)。由于這種分析和反應(yīng)都是自動響應(yīng)的，因此對數(shù)據(jù)的精細(xì)化、準(zhǔn)確性、可靠性的要求會更高，需要進一步完善和改造地理空間數(shù)據(jù)，使得能對同一空間范圍內(nèi)的各類事物間的互相關(guān)系作出精確判斷，切實使數(shù)據(jù)“聰明”起來，對其進行一體化組織和處理，從而具有按需服務(wù)能力、強大的空間數(shù)據(jù)管理和信息處理能力，提供除位置以外的對象特定信息，實現(xiàn)智能位置服務(wù)。

3. 從標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)向共建共享數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)變

現(xiàn)有的基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)庫群以結(jié)構(gòu)化的、有限的、靜態(tài)的數(shù)據(jù)作為核心數(shù)據(jù)，沒能很好地解決空間信息的貢獻和利用問題。智慧城市必須建立在海量的、精確的、動態(tài)的地理信息數(shù)據(jù)基礎(chǔ)上，數(shù)據(jù)鏈必須向兩側(cè)延伸：一方面向精細(xì)化發(fā)展，如城市部件的詳細(xì)位置和屬性信息、地上地下的一體化精準(zhǔn)信息、室內(nèi)外的三維信息、智能傳感器的位置信息等；另一方面向粗略的大數(shù)據(jù)發(fā)展，用于風(fēng)險防范、預(yù)測和預(yù)警、統(tǒng)計分析、發(fā)展模擬、預(yù)測城市、運營和管理城市等。服務(wù)鏈不斷延伸，復(fù)雜程度增加，花樣繁多的地理信息應(yīng)有盡有，個性化、按需、快捷、便利、實時的服務(wù)，私人定制、按需測繪成為常態(tài)，數(shù)據(jù)提供即服務(wù)的時代漸行漸遠(yuǎn)。分工合作、資源共享、標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一的地理信息整合、集成、共享，不同專業(yè)和部門之間分工合作，以服務(wù)為中心，共建共享變得十分必要，以統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)采取和集合異構(gòu)數(shù)據(jù)?；A(chǔ)數(shù)據(jù)由測繪與地理信息部門統(tǒng)一提供，專業(yè)數(shù)據(jù)部分由權(quán)威部門生產(chǎn)，實現(xiàn)最大限度的信息共享和交換，為用戶提供一體化服務(wù)，是智慧城市建設(shè)對地理信息服務(wù)的基本要求。面向?qū)ο蟮墓芾韱卧瑪?shù)據(jù)可組裝成各種需要的形態(tài)，將城市內(nèi)，特別是建立物聯(lián)網(wǎng)需要的各種定位信息進行集成和整合，并通過網(wǎng)絡(luò)以在線服務(wù)的方式進行交換和共享，形成一整套完善、可操作的空間信息交換共享體系，為智慧城市提供必要的地理空間信息資源，實現(xiàn)從標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)向共建共享服務(wù)轉(zhuǎn)變。

4. 從專業(yè)測繪向泛在測繪轉(zhuǎn)變

現(xiàn)有的地理信息服務(wù)模式?jīng)Q定了測繪仍處在專業(yè)測繪階段，盡管以谷歌為代表的地理信息眾包服務(wù)模式突破了專業(yè)測繪的藩籬，但仍以傳遞簡單的位置信息為主。智慧城市建設(shè)物物相連的需要使得所有物體置于各種傳感設(shè)備的覆蓋之下，智能終端的廣泛應(yīng)用使得位置信息獲取變得十分容易，用戶可以在任何地點、任何時間進行測繪；測繪手段擴展到感知設(shè)備和傳感網(wǎng)絡(luò)；測繪內(nèi)容不僅僅是位置數(shù)據(jù)，還包括人與環(huán)境的關(guān)系，以地理數(shù)據(jù)、軌跡數(shù)據(jù)、空間媒體數(shù)據(jù)為主要位置大數(shù)據(jù)，勢必要求實現(xiàn)從專業(yè)測繪向泛在測繪轉(zhuǎn)變。

5. 從專業(yè)人員需求向綜合人才需求轉(zhuǎn)變

智慧城市地理信息服務(wù)模式的新要求使得現(xiàn)有的專業(yè)人才不能很好地滿足需要。除了專業(yè)的地理信息人才外，也需要地理信息的定量分析人才，地理信息大數(shù)據(jù)處理技術(shù)、數(shù)據(jù)挖掘的相關(guān)人才，同時需要地理、人文、經(jīng)濟等方面的人才；數(shù)據(jù)的實時傳輸和交互需要智能傳感、網(wǎng)絡(luò)服務(wù)等方面的人才。因此，現(xiàn)有的人才培養(yǎng)模式和要求必須作相應(yīng)的改變才能適應(yīng)需要。

四、結(jié)束語

智慧城市建設(shè)是當(dāng)前世界城市發(fā)展的新目標(biāo)和新模式，將成為我國未來10—20年信息化需求的最大來源、信息投資的主要方向和布局新一代信息技術(shù)產(chǎn)業(yè)的重大機遇。智慧城市建設(shè)已成勢不可擋的趨勢，作為智慧城市建設(shè)重要數(shù)據(jù)支撐的地理信息服務(wù)要適應(yīng)需要，必須轉(zhuǎn)變服務(wù)模式，才能更好地為智慧城市建設(shè)服務(wù)。

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A Preliminary Discussion of the Smart City Construction for the Mode Transition of Surveying and Mapping and Geographic Information Service

YANG Ying，HUA Cunhong

收稿日期：2015-11-30

作者簡介：楊英(1964—),女, 博士,工程師,主要從事測繪與地理信息標(biāo)準(zhǔn)及科技管理工作。E-mail：1834311171@qq.com

中圖分類號：P208

文獻標(biāo)識碼：B

文章編號：0494-0911(2016)06-0117-04

引文格式： 楊英，花存宏. 智慧城市建設(shè)促使測繪與地理信息服務(wù)模式轉(zhuǎn)變淺探[J].測繪通報，2016(6)：117-120.DOI:10.13474/j.cnki.11-2246.2016.0205.