智慧城市建設(shè)中測繪地理信息的應(yīng)用與發(fā)展

周志宇

（廣西壯族自治區(qū)地理信息測繪院，廣西 柳州545006）

1 引言

智慧城市是從數(shù)字城市、物理城市發(fā)展而來，是數(shù)字城市＋物聯(lián)網(wǎng)+互聯(lián)網(wǎng)的組合體，實現(xiàn)了虛擬城市與現(xiàn)實城市的有機融合。在功能發(fā)揮、城市管理、政府決策、城市服務(wù)方面具有自適應(yīng)功能，促進(jìn)了現(xiàn)代化城市的可持續(xù)發(fā)展。

2 智慧城市概念與理論分析

智慧城市一詞是由智慧地球演化而來，是智慧地球的重要組成部分。所有關(guān)于智慧城市的理念和規(guī)劃所關(guān)注的是如何把分布于城市各個角落的傳感器連接起來，形成物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)，再運用超級計算機和云計算技術(shù)實現(xiàn)對數(shù)據(jù)的實時存儲、分析、傳遞、控制，實現(xiàn)數(shù)字信息與現(xiàn)實世界的高效融合。在此基礎(chǔ)上結(jié)合大數(shù)據(jù)技術(shù)，提供海量信息服務(wù)，實現(xiàn)對人類生產(chǎn)和生活的高效管理和服務(wù)，進(jìn)而達(dá)到一種智慧狀態(tài)。智慧城市是在城市全面數(shù)字化基礎(chǔ)之上建立的可視化、可量測、可感知、可控制的智能化城市管理與運營機制。智慧城市包含物聯(lián)網(wǎng)絡(luò)、互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)、傳感器、超級計算能力建設(shè)等智慧型基礎(chǔ)設(shè)施和在實時信息分析基礎(chǔ)上建立的城市管理系統(tǒng)和綜合決策支撐系統(tǒng)。在智慧城市中將充分享受到因其智慧功能而帶來的便利和服務(wù)，如智慧交通、智慧政務(wù)、智慧電網(wǎng)、智慧上網(wǎng)、智慧醫(yī)療、智慧教育、智慧餐飲等，通過網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)為個人提供個性化、定制化的專業(yè)化服務(wù)，提高城市居民的生活水平和改善人民生活質(zhì)量，為其提供更加舒適、安全、經(jīng)濟(jì)、便捷的城市環(huán)境。

3 測繪地理信息在智能城市建設(shè)中的作用

3.1 增強智慧城市的智能性

智能城市建設(shè)的根本出發(fā)點是以人為本，創(chuàng)建便民、利民的智能化城市服務(wù)系統(tǒng)。城市管理是城市建設(shè)過程中比較突出的問題，如何實現(xiàn)城市的科學(xué)化管理是智能城市建設(shè)致力于解決的主要問題之一。隨著城市人口數(shù)量的急劇上升，打破了城市人口平衡，如何最大限度地發(fā)揮城市功能，調(diào)節(jié)城市壓力，測繪地理信息技術(shù)在其中發(fā)揮了重要的作用。海量數(shù)據(jù)信息是智慧城市的特征，為此，在數(shù)據(jù)信息處理過程中必須保證信息的真實性和準(zhǔn)確性，這樣，才能實現(xiàn)城市高效運行。測繪地理信息在城市居民生活中發(fā)揮著提供最佳選擇的作用。如在密集復(fù)雜的城市交通系統(tǒng)中如何選擇一條最佳的出行線路，此時測繪地理信息系統(tǒng)就發(fā)揮了提供線路選擇的功能。測繪地理信息系統(tǒng)對城市的所有線路信息進(jìn)行了實時存儲、分析并運用計算機技術(shù)挑選出最佳出行線路以供出行人員參考。測繪地理信息要以智慧城市的可持續(xù)發(fā)展為導(dǎo)向，結(jié)合城市現(xiàn)實狀況，進(jìn)行合理運用【1】。

3.2 拓寬智慧城市的智能化領(lǐng)域

智慧城市建設(shè)是寬領(lǐng)域、深層次的城市化建設(shè)，涵蓋諸多領(lǐng)域，包含交通、電力、教育、醫(yī)療等。為能夠推進(jìn)智慧城市的快速建設(shè)與發(fā)展，必須注重新興城市建設(shè)技術(shù)的應(yīng)用與推廣。測繪地理信息技術(shù)不僅適用于城市交通領(lǐng)域，其具有廣泛的適用范圍。地理信息為城市的各個區(qū)域制定了對應(yīng)的地理坐標(biāo)，并建立了與之對應(yīng)的信息虛擬系統(tǒng)，利用地理信息系統(tǒng)和互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)即可實現(xiàn)實時定位、跟蹤、監(jiān)控，拓寬了智慧城市的智能化范疇。

3.3 為智慧城市管理決策提供依據(jù)

現(xiàn)代社會是信息化社會，由一個個相互關(guān)聯(lián)的信息節(jié)點構(gòu)成統(tǒng)一系統(tǒng)。智慧城市的發(fā)展離不開信息節(jié)點的連接與傳遞，測繪地理信息、時間空間信息和服務(wù)系統(tǒng)是智慧城市建設(shè)的基礎(chǔ)設(shè)施，共同組建成一個個信息節(jié)點數(shù)據(jù)源。測繪地理信息系統(tǒng)能為智慧城市的管理、決策和服務(wù)提供一個統(tǒng)一的參考系統(tǒng)，基于測繪地理信息系統(tǒng)輸出的結(jié)果信息開展人的行為，為城市居民提供空間上的智能化服務(wù)。在城市生活中，測繪地理信息運用最為普遍的系統(tǒng)便是電子地圖、專題地圖和遙感影像。測繪地理信息為城市管理提供實時有效的數(shù)據(jù)信息，提升了智慧城市管理決策的科學(xué)性和實用性。測繪地理信息空間分析、多要素綜合和動態(tài)預(yù)測的特點很大程度上提升了其在智慧城市建設(shè)中的地位和作用。利用GIS 和RS 信息獲取系統(tǒng)，能夠?qū)崟r地對城市中的各要素進(jìn)行監(jiān)測、分析和反映，為智慧城市的管理決策提供實時數(shù)據(jù)參考。測繪地理信息是智慧城市管理、決策、服務(wù)的基礎(chǔ)和保障，為智慧城市的發(fā)展提供決策信息依據(jù)。

4 測繪地理信息在智慧城市建設(shè)中的應(yīng)用

4.1 地面移動測量系統(tǒng)

地面移動測量系統(tǒng)能夠?qū)崟r獲取城市地理結(jié)構(gòu)的三維模型和真實圖景，是城市地理空間信息獲取的基礎(chǔ)和關(guān)鍵。獲取的城市模型和真實影像為城市的空間信息系統(tǒng)提供實景圖像支持。地面移動測量的方式多樣，低空無人機是當(dāng)前智慧城市地理信息獲取的主要測量方式。其測量理論基于城市三維立體模型的創(chuàng)建，進(jìn)行數(shù)據(jù)收集，傳遞云端，進(jìn)行云計算，構(gòu)建集數(shù)據(jù)收集、存儲、分析、處理、輸出的信息云平臺。低空無人機的工作原理是借助安裝的攝像機對整個城市畫面進(jìn)行拍攝，并通過測繪地理信息系統(tǒng)作用，進(jìn)行數(shù)據(jù)分析和計算，以確保拍攝圖像的實時性和精確性。也可把獲取的城市數(shù)據(jù)信息輸入已確定的三維模型之中，從而實現(xiàn)電子信息與現(xiàn)實城市境況的高度融合。

4.2 遙感技術(shù)

遙感技術(shù)在智慧城市的建設(shè)中具有重要的作用。其相較于測繪地理信息技術(shù)起步早，在數(shù)字城市向智慧城市的轉(zhuǎn)變過程中已得到了廣泛的應(yīng)用。從本質(zhì)上講，遙感技術(shù)是人視力的延伸，運用遙感平臺、傳感器和遙感信息的傳播與處理，從而獲取城市地物的圖像信息。隨著遙感技術(shù)與計算機技術(shù)的結(jié)合，為信息的動態(tài)更新和基于環(huán)境變化提供了技術(shù)支持。遙感技術(shù)在現(xiàn)代化發(fā)展過程中發(fā)揮了不可替代的作用，促進(jìn)了人們生活質(zhì)量和生活水平的提高，被廣泛運用于農(nóng)業(yè)等多領(lǐng)域之中。運用遙感技術(shù)為人類提供實時動態(tài)信息，為智慧城市的建設(shè)提供信息服務(wù)。同時，也可基于城市監(jiān)測數(shù)據(jù)信息對城市的道路進(jìn)行科學(xué)規(guī)劃，推進(jìn)智慧城市的可持續(xù)發(fā)展。如遙感技術(shù)對單元地塊信息的提取功能，運用遙感對單位地塊圖像的實時獲取，提供高分辨率的實景圖像，從而獲取地物的詳細(xì)信息，指導(dǎo)城市道路建設(shè)或農(nóng)業(yè)發(fā)展。

4.3 傾斜攝影技術(shù)

傾斜拍攝技術(shù)是近幾年測繪地理信息發(fā)展過程中出現(xiàn)的新型技術(shù)之一，并被廣泛地應(yīng)用于智慧城市的建設(shè)之中。傾斜拍攝技術(shù)是將實景圖像獲取與信息分析處理二者相結(jié)合，運用計算機和云計算平臺進(jìn)行對應(yīng)數(shù)據(jù)信息的分析處理。這一技術(shù)具有顯著的優(yōu)勢性能，既能做到對整個城市地物全方位、多角度地進(jìn)行拍攝，還能有效地保障圖像的準(zhǔn)確性和清晰度，為智慧城市的建設(shè)提供了重要的信息技術(shù)支持。

4.4 LI DAR系統(tǒng)

LIDAR 系統(tǒng)由激光數(shù)據(jù)處理模塊、地形建模模塊、系統(tǒng)校準(zhǔn)模塊和正向影像矯正4 部分組成，應(yīng)用廣泛，在分離激光點類、林業(yè)、交通、電力、數(shù)字城市建設(shè)中都有所應(yīng)用。針對其在數(shù)字城市建設(shè)中的應(yīng)用進(jìn)行分析，利用高精度的LIDAR 數(shù)字地面模型DEM 與GIS 系統(tǒng)有機的結(jié)合，可以建立和完善數(shù)字城市系統(tǒng)，對數(shù)據(jù)進(jìn)行實時更新，高密度的三維數(shù)據(jù)對于虛擬城市的建設(shè)提供了便利，為智慧城市的建設(shè)提供了技術(shù)支持。

5 智慧城市建設(shè)中測繪地理信息的發(fā)展

5.1 室內(nèi)外無縫定位與智慧時空技術(shù)

測繪地理信息未來將朝著面向多元移動終端、多樣傳感器、多定位平臺、多信號源的米級無縫定位系統(tǒng)方向發(fā)展。開展基于一切外在信號進(jìn)行無線精確定位的新型信息技術(shù)，實現(xiàn)三維實時無縫導(dǎo)航。開展面向智慧時空多元信息獲取、存儲、分析、計算的，構(gòu)建室內(nèi)外一體化的位置服務(wù)體系。

5.2 時空大數(shù)據(jù)技術(shù)體系

時空大數(shù)據(jù)平臺利用物聯(lián)網(wǎng)、云計算、大數(shù)據(jù)和地理信息等先進(jìn)技術(shù)，以時空信息為基礎(chǔ)，整合空間地理信息、政務(wù)信息資源、物聯(lián)網(wǎng)感知信息等，建立時空信息大數(shù)據(jù)，搭建全域統(tǒng)一的智慧城市時空信息云平臺，實現(xiàn)全域地理信息數(shù)據(jù)統(tǒng)一獲取、統(tǒng)一存放、統(tǒng)一服務(wù)，為政府決策、經(jīng)濟(jì)發(fā)展、社會管理、應(yīng)急保障和公眾生活提供在線的時空信息云服務(wù)。

5.3 新型測繪裝備研發(fā)

數(shù)據(jù)監(jiān)測從地上轉(zhuǎn)入地下，對城市地下空間或水下空間進(jìn)行數(shù)據(jù)監(jiān)測、收集、存儲和挖掘。研制地下數(shù)據(jù)獲取的新型測繪裝備，研制高精度的地下工程信息移動監(jiān)測系統(tǒng)。實現(xiàn)地上與地下的統(tǒng)一發(fā)展，不斷探索地下的空間信息，為智慧城市提供其地下基本信息，促進(jìn)智慧城市的可持續(xù)發(fā)展。

6 結(jié)語

綜上所述，測繪地理信息在智慧城市的建設(shè)中具有重要意義，應(yīng)充分認(rèn)識其在智慧城市建設(shè)中的作用，對其現(xiàn)實應(yīng)用進(jìn)行具體分析，對其未來發(fā)展進(jìn)行展望，不斷強化其在智慧城市建設(shè)中的應(yīng)用。