淺談智慧淮北城市建設(shè)的基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)生產(chǎn)與應(yīng)用

摘? 要：本文通過(guò)智慧淮北城市時(shí)空大數(shù)據(jù)與云平臺(tái)建設(shè)工作，重點(diǎn)介紹前期基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)（包括：矢量、影像、高程模型、地理實(shí)體、地名地址、三維模型等）的生產(chǎn)和利用。根據(jù)智慧淮北項(xiàng)目實(shí)際情況，了解基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)的重要性。通過(guò)分析智慧淮北項(xiàng)目的建設(shè)，以期為相關(guān)研究提供參考。

關(guān)鍵詞：智慧城市;智慧淮北;基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù);生產(chǎn)

中圖分類(lèi)號(hào)：P208? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A? ? 文章編號(hào)：2096-6903（2021）01-0000-00

0 引言

智慧城市是運(yùn)用物聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算、大數(shù)據(jù)、地理信息數(shù)據(jù)集成等新一代信息技術(shù)，促進(jìn)城市規(guī)劃、建設(shè)、管理、和服務(wù)智慧化的新理念和新模式[1];是提高城市治理能力現(xiàn)代化水平，實(shí)現(xiàn)城市可持續(xù)發(fā)展的新路徑、新形態(tài);也是落實(shí)國(guó)家新型城鎮(zhèn)化發(fā)展戰(zhàn)略，促進(jìn)城市發(fā)展方式轉(zhuǎn)型升級(jí)的系統(tǒng)工程。

近幾年，智慧城市引發(fā)了學(xué)術(shù)界的廣泛探討。李德仁院士認(rèn)為：智慧城市等于物聯(lián)網(wǎng)加云計(jì)算，它是在數(shù)字地球的基礎(chǔ)上，通過(guò)物聯(lián)網(wǎng)將現(xiàn)實(shí)世界與虛擬數(shù)字世界繼續(xù)有效融合，建立一個(gè)可視、可量測(cè)、可感知、可控制的智能化城市管理和運(yùn)營(yíng)機(jī)制，以感知現(xiàn)實(shí)世界中人和物的各種狀態(tài)和變化，并由云計(jì)算中心完成其海量和復(fù)雜的計(jì)算與控制，為城市管理和社會(huì)公眾提供各種智能化的服務(wù)[2]。王家耀院士認(rèn)為：智慧城市是城市信息化的高級(jí)階段，是讓城市更聰明，本質(zhì)上是讓作為城市主體的人更聰明[3]。成思危認(rèn)為：智慧城市從狹義上講是用信息技術(shù)來(lái)改進(jìn)城市管理，促進(jìn)城市發(fā)展，從廣義上講是應(yīng)用人的智慧來(lái)盡可能優(yōu)化配置城市各種核心資源、管理與發(fā)展好城市[4]。

2015年，習(xí)近平總書(shū)記在中央城市工作會(huì)議上提出，要“著力打造智慧城市，推動(dòng)城鎮(zhèn)常住人口基本公共服務(wù)均等化，加強(qiáng)城市管理?！秉h的十九大報(bào)告提出：“推動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、人工智能和實(shí)體經(jīng)濟(jì)深度融合?！敝腔鄢鞘袝r(shí)空大數(shù)據(jù)平臺(tái)是數(shù)字中國(guó)時(shí)空信息數(shù)據(jù)庫(kù)的重要組成部分，是基礎(chǔ)測(cè)繪轉(zhuǎn)型升級(jí)的重要任務(wù)。也為新型基礎(chǔ)測(cè)繪創(chuàng)新提供了廣闊舞臺(tái)，是加快測(cè)繪地理信息事業(yè)融入國(guó)家經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展大局、更好地服務(wù)各行各業(yè)建設(shè)地發(fā)展需要。

1 項(xiàng)目背景

2012年“數(shù)字淮北地理空間框架建設(shè)項(xiàng)目”啟動(dòng)，該項(xiàng)目的建成，提高了淮北城市現(xiàn)代化和信息化管理水平，改善了投資環(huán)境，為本市各行各業(yè)提供了良好的空間信息服務(wù)。2017年7月，淮北市獲批國(guó)家“智慧城市時(shí)空大數(shù)據(jù)與云平臺(tái)建設(shè)”試點(diǎn)城市。在已建成的“數(shù)字淮北地理空間框架”的基礎(chǔ)上，以《關(guān)于開(kāi)展智慧城市時(shí)空信息云平臺(tái)建設(shè)試點(diǎn)工作的通知》、《智慧城市時(shí)空大數(shù)據(jù)與云平臺(tái)建設(shè)技術(shù)大綱（2017版）》[5]、《安徽省國(guó)土資源“十三五”規(guī)劃》、《安徽省測(cè)繪地理信息“十三五”規(guī)劃》等政策和技術(shù)文件為依據(jù)，以時(shí)空地理信息空間框架云平臺(tái)為支撐環(huán)境，開(kāi)展智慧淮北城市建設(shè)，推動(dòng)自然資源與規(guī)劃、公安、市政、應(yīng)急等多個(gè)部門(mén)聯(lián)動(dòng)和智慧示范應(yīng)用落地，為智慧淮北城市的全面應(yīng)用和發(fā)展積累經(jīng)驗(yàn)。智慧淮北時(shí)空大數(shù)據(jù)與云平臺(tái)建設(shè)試點(diǎn)項(xiàng)目的實(shí)施，將對(duì)淮北市今后科學(xué)、高效、可持續(xù)發(fā)展發(fā)揮重大作用。

1.1 完成目標(biāo)和任務(wù)量

時(shí)空大數(shù)據(jù)平臺(tái)由時(shí)空大數(shù)據(jù)和云平臺(tái)兩部分構(gòu)成。其中，時(shí)空大數(shù)據(jù)包括基礎(chǔ)時(shí)空數(shù)據(jù)、公共專(zhuān)題數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)實(shí)時(shí)感知數(shù)據(jù)、互聯(lián)網(wǎng)在線抓取數(shù)據(jù)等等。而云平臺(tái)包括桌面和移動(dòng)平臺(tái)兩部分，具體時(shí)空大數(shù)據(jù)平臺(tái)結(jié)構(gòu)如圖1所示。

1.1.1 目標(biāo)

本文重點(diǎn)介紹智慧淮北時(shí)空大數(shù)據(jù)平臺(tái)的基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)的準(zhǔn)備、生產(chǎn)和加工工作。目標(biāo)是：在數(shù)字淮北地理信息空間框架的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步豐富地理信息數(shù)據(jù)資源，更新并生產(chǎn)多種尺度的基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)，為智慧淮北項(xiàng)目提供基礎(chǔ)地理信息支撐。

1.1.2 任務(wù)量

（1）D級(jí)GPS控制、四等水準(zhǔn)測(cè)量。（2）1m格網(wǎng)DEM制作。（3）0.1m分辨率DOM制作。（4）1﹕500、1﹕1000、1﹕2000比例尺DLG更新及生產(chǎn)。（5）1﹕500、1﹕1000、1﹕2000比例尺基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)庫(kù)建設(shè)。（6）1﹕500、1﹕1000、1﹕2000比例尺平臺(tái)數(shù)據(jù)提取和擴(kuò)充。（7）三維模型制作。（8）地名地址、POI更新。

1.2 成果數(shù)學(xué)基礎(chǔ)

（1）平面坐標(biāo)系統(tǒng)：采用 CGCS2000 坐標(biāo)系，高斯投影 3°分帶，中央子午線取 117°00′00″。（2）高程系統(tǒng)采用正常高系統(tǒng)，基準(zhǔn)為 1985 年國(guó)家高程基準(zhǔn)。

1.3 生產(chǎn)具體環(huán)節(jié)

（1）資料收集與技術(shù)設(shè)計(jì)。進(jìn)行行業(yè)相關(guān)資料收集與分析，整理出可供本項(xiàng)目利用的文檔和數(shù)據(jù)。（2）航空攝影，對(duì)智慧淮北項(xiàng)目劃定的858km2范圍進(jìn)行地面分辨率優(yōu)于0.1m的真彩色航空攝影，獲取航攝數(shù)據(jù)和資料。（3）基礎(chǔ)控制測(cè)量。對(duì)規(guī)劃區(qū)范圍內(nèi)進(jìn)行基礎(chǔ)控制測(cè)量。布設(shè)D級(jí)GPS控制網(wǎng)作為城市建設(shè)的基礎(chǔ)控制，高程采用四等水準(zhǔn)施測(cè)。（4）測(cè)區(qū)像片控制測(cè)量。外業(yè)像控點(diǎn)按區(qū)域網(wǎng)布設(shè)，為提高和保證空三加密的精度，在區(qū)域網(wǎng)的兩端和中部位置各增加平高點(diǎn)。（5）測(cè)區(qū)空中三角測(cè)量。使用數(shù)字空三軟件，進(jìn)行自動(dòng)連接點(diǎn)匹配、添加并調(diào)整控制點(diǎn)、光束法平差。（6）DLG測(cè)繪。在任務(wù)區(qū)范圍內(nèi)，采用全數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量工作系統(tǒng)按像對(duì)進(jìn)行立體采集，回放紙圖，供外業(yè)調(diào)繪，再返回內(nèi)業(yè)編輯。同時(shí)采集全區(qū)域興趣點(diǎn)。（7）DEM制作。采用全數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量系統(tǒng)直接在立體模型上采集特征點(diǎn)和特征線，根據(jù)量測(cè)的特征點(diǎn)、特征線生成像方格網(wǎng)DEM，編輯DEM至切準(zhǔn)模型，最終裁切形成標(biāo)準(zhǔn)分幅DEM數(shù)據(jù)成果。（8）DOM制作。在DOM制作軟件系統(tǒng)中，導(dǎo)入空三成果恢復(fù)立體模型，利用DEM成果對(duì)原始影像進(jìn)行正射糾正，通過(guò)調(diào)整自動(dòng)生成的鑲嵌線，在經(jīng)過(guò)拼接、調(diào)色處理后按照技術(shù)要求進(jìn)行1﹕1000分幅裁切，形成標(biāo)準(zhǔn)分幅DOM數(shù)據(jù)成果。（9）三維模型制作。對(duì)20km2三維精細(xì)建模區(qū)域和20km2三維普通建模區(qū)域進(jìn)行飛前像控點(diǎn)布設(shè)和平面及高程測(cè)量;隨后進(jìn)行傾斜航空攝影，獲取完整覆蓋40km2傾斜影像;在三維建模系統(tǒng)中進(jìn)行空三加密。通過(guò)空三加密點(diǎn)計(jì)算出不同規(guī)則三角網(wǎng)TIN，生成三維模型的白模，通過(guò)三維模型形狀位置從航片里選取最合適的圖片進(jìn)行紋理貼圖，輸出紋理逼真的實(shí)景三維模型。對(duì)20km2三維精細(xì)建模區(qū)域的建筑物和構(gòu)筑物，進(jìn)行模型測(cè)高、外業(yè)紋理拍攝、紋理處理，以1﹕500地形圖和正射影像為底圖，基于3D MAX軟件生產(chǎn)制作，形成精細(xì)三維模型數(shù)據(jù)。（10）基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)庫(kù)建設(shè)。按照基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)庫(kù)建設(shè)方案設(shè)計(jì)要求，利用內(nèi)外業(yè)檢查合格的各尺度DLG線劃圖建庫(kù)，形成對(duì)應(yīng)尺度的基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)庫(kù)。（11）平臺(tái)數(shù)據(jù)提取和擴(kuò)充。按照公共平臺(tái)數(shù)據(jù)的要求，從各尺度基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)庫(kù)中提取與重組數(shù)據(jù)，并進(jìn)行整理和擴(kuò)充，形成符合要求的各尺度平臺(tái)數(shù)據(jù)集。（12）平臺(tái)數(shù)據(jù)加工。平臺(tái)數(shù)據(jù)集建立完成后，在對(duì)外提供服務(wù)之前，還需要進(jìn)行整飾及加工。按照公共平臺(tái)所需數(shù)據(jù)的生產(chǎn)要求進(jìn)行符號(hào)化處理和整飾，輸出公共平臺(tái)數(shù)據(jù)。（13）數(shù)據(jù)保密。數(shù)據(jù)保密處理主要包括數(shù)據(jù)刪減與位置處理。數(shù)據(jù)刪減可以在數(shù)據(jù)提取、數(shù)據(jù)重組環(huán)節(jié)實(shí)現(xiàn)，空間位置處理參考國(guó)家25萬(wàn)公開(kāi)版地圖，按照國(guó)家規(guī)定的統(tǒng)一方法進(jìn)行。（14）基礎(chǔ)控制點(diǎn)數(shù)據(jù)庫(kù)建設(shè)。該數(shù)據(jù)庫(kù)用于存儲(chǔ)測(cè)量控制點(diǎn)數(shù)據(jù)，包括控制點(diǎn)的位置、屬性及點(diǎn)之記。（15）元數(shù)據(jù)制作。元數(shù)據(jù)是存儲(chǔ)說(shuō)明數(shù)據(jù)內(nèi)容、質(zhì)量、狀況和其它有關(guān)特征信息的數(shù)據(jù)。（16）成果檢查驗(yàn)收和提交。執(zhí)行“兩級(jí)檢查、一級(jí)驗(yàn)收”制度，各工序進(jìn)行100%的過(guò)程檢查，最終檢查由單位質(zhì)量檢查部門(mén)組織實(shí)施。按約定對(duì)項(xiàng)目成果進(jìn)行驗(yàn)收。

本項(xiàng)目基礎(chǔ)數(shù)據(jù)具體生產(chǎn)流程環(huán)節(jié)如：

技術(shù)設(shè)計(jì)、資料準(zhǔn)備→真彩航空攝影→空三加密→DEM、DOM、DLG生產(chǎn)→數(shù)據(jù)縮編處理→基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫(kù)、平臺(tái)數(shù)據(jù)庫(kù)建設(shè)→成果驗(yàn)收提交。

技術(shù)設(shè)計(jì)、資料準(zhǔn)備→傾斜航空攝影→實(shí)景建?！胀ㄈS模型→構(gòu)筑物貼圖拍攝→模型搭建、貼圖→精細(xì)三維模型→成果驗(yàn)收提交。

2 成果及質(zhì)量

依據(jù)智慧淮北項(xiàng)目要求，基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)生產(chǎn)主要成果如下：

（1）矢量數(shù)據(jù)。矢量數(shù)據(jù)范圍位于淮北市市轄三區(qū)，覆蓋淮北市建成區(qū)和規(guī)劃區(qū)。主要成果為1﹕500基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)庫(kù)及平臺(tái)數(shù)據(jù)127.0km2，1﹕1000基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)庫(kù)及平臺(tái)數(shù)據(jù)197.0km2，1﹕2000基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)庫(kù)及平臺(tái)數(shù)據(jù)309.0km2。（2）影像數(shù)據(jù)。覆蓋淮北市主要建成區(qū)和規(guī)劃區(qū)共858.0km2的0.1m分辨率正射影像數(shù)據(jù)。（3）高程模型數(shù)據(jù)。與正射影像數(shù)據(jù)相同范圍的1m格網(wǎng)數(shù)字高程模型數(shù)據(jù)。（4）地名地址數(shù)據(jù)。由淮北市自然資源和規(guī)劃局協(xié)調(diào)相關(guān)部門(mén)提供權(quán)威數(shù)據(jù)，現(xiàn)勢(shì)性較好，詳細(xì)程度優(yōu)于“天地圖”主節(jié)點(diǎn)發(fā)布的同層級(jí)POI數(shù)據(jù)。范圍覆蓋整個(gè)淮北市轄區(qū)。（5）三維模型數(shù)據(jù)。包含對(duì)數(shù)字淮北地理空間框架建設(shè)項(xiàng)目制作的淮北市主城區(qū)20km2精細(xì)三維模型數(shù)據(jù)變化的部分進(jìn)行更新，及20.0km2三維精細(xì)模型制作、20.0km2三維普通模型制作。

3 成果應(yīng)用

本次生產(chǎn)的智慧淮北基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)，為后期擴(kuò)展為歷史與現(xiàn)狀基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)、歷史與現(xiàn)狀公共專(zhuān)題數(shù)據(jù)、智能感知數(shù)據(jù)和空間規(guī)劃數(shù)據(jù)等相互融合統(tǒng)一，實(shí)現(xiàn)由靜態(tài)到動(dòng)態(tài)、由基礎(chǔ)到公共、由三維到全空間，形成地上地下、室內(nèi)室外、虛擬與現(xiàn)實(shí)有機(jī)結(jié)合，將數(shù)據(jù)、功能、儲(chǔ)備、認(rèn)知等，面向各類(lèi)用戶提供更加便捷的服務(wù)。因此，此次基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的生產(chǎn)，是智慧淮北城市建設(shè)的重要基礎(chǔ)支撐，為智慧淮北城市建設(shè)提供了科學(xué)可靠的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)平臺(tái)。

4 結(jié)語(yǔ)

目前，智慧城市建設(shè)在全國(guó)如火如荼地進(jìn)行。基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)作為時(shí)空大數(shù)據(jù)平臺(tái)的核心內(nèi)容，其規(guī)范有效生產(chǎn)對(duì)平臺(tái)的建設(shè)來(lái)說(shuō)具有十分重要意義。本項(xiàng)目智慧淮北基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)生產(chǎn)的實(shí)踐，為構(gòu)建時(shí)空大數(shù)據(jù)、整合實(shí)時(shí)信息、地名地址等，為面向自然資源與規(guī)劃、公安、市政、應(yīng)急等領(lǐng)域，提供多源信息和智慧化深度服務(wù)。

參考文獻(xiàn)

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收稿日期：2020-12-07

作者簡(jiǎn)介：劉林起（1968—），男，安徽阜陽(yáng)人，本科，高級(jí)工程師，研究方向：航測(cè)遙感測(cè)繪應(yīng)用、地理國(guó)情監(jiān)測(cè)生產(chǎn)及管理。

On the Production and Application of Basic Geographic Information Data in the Construction of Smart Huaibei City

LIU Linqi

（Anhui Second Institute of Surveying and Mapping， Hefei Anhui? 230601）

Abstract： In this paper， through the construction of spatio-temporal big data and cloud platform for smart Huaibei city， it focuses on the production and utilization of preliminary basic geographic information data （including： vectors， images， elevation models， geographic entities， place names， addresses， three-dimensional models， etc.）. According to the actual situation of the Smart Huaibei Project， understand the importance of basic geographic information data. Through the analysis of the construction of wisdom Huaibei project， in order to provide reference for related research.

Keywords： Smart city; Smart Huaibei; Basic geographic information data; Production