北斗高分系統(tǒng)在城市管理中的應(yīng)用

喬 鵬

(山西省信息產(chǎn)業(yè)技術(shù)研究院有限公司，山西 太原 030012)

0 引言

為推進衛(wèi)星應(yīng)用產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展，我國多個地區(qū)開展了北斗衛(wèi)星應(yīng)用產(chǎn)業(yè)園的建設(shè)，目前，北斗系統(tǒng)提供的導(dǎo)航定位、授時、短報文等服務(wù)在各行各業(yè)得到廣泛的應(yīng)用，產(chǎn)生了顯著的社會效益和經(jīng)濟效益[1]。當(dāng)前北斗衛(wèi)星應(yīng)用技術(shù)呈現(xiàn)出從單一導(dǎo)航系統(tǒng)應(yīng)用向多系統(tǒng)兼容應(yīng)用轉(zhuǎn)變，衛(wèi)星導(dǎo)航與衛(wèi)星遙感、衛(wèi)星通信等領(lǐng)域相互融合應(yīng)用，不斷拓展出了新的北斗應(yīng)用領(lǐng)域[2]。高分系統(tǒng)于2010年經(jīng)過國務(wù)院批準啟動實施。目前，高分辨率對地觀測系統(tǒng)已進入全面建設(shè)階段，已有高分一號、高分二號、高分三號、高分四號、高分五號和高分六號等遙感衛(wèi)星發(fā)射并在軌運行。在今后的十年中，高分遙感技術(shù)將步入一個能夠快速及時提供多種對地觀測數(shù)據(jù)的新階段[3-5]。

本文提出城市特種車輛管理綜合采用北斗定位、GIS系統(tǒng)和移動通信等技術(shù)，實現(xiàn)車輛定位顯示、車輛查詢、車輛調(diào)度、車輛軌跡及油耗統(tǒng)計等功能，實現(xiàn)多業(yè)務(wù)領(lǐng)域、多作業(yè)車輛一體化排班調(diào)度，從根本上提高城市特種車輛的綜合管理能力，實現(xiàn)運營狀況實時掌握，應(yīng)變能力、管理效率、作業(yè)質(zhì)量均大幅提升，可大大節(jié)約經(jīng)濟成本。此外還可將城市綜合管理平臺數(shù)據(jù)與其他政府已運營平臺系統(tǒng)的信息共享和數(shù)據(jù)互聯(lián)互通，最大限度提升城市的綜合治理水平、改善城市交通壓力狀況和突發(fā)狀況的應(yīng)急避讓。

1 總體設(shè)計

針對目前城市管理工作中特種作業(yè)車輛、環(huán)衛(wèi)人員、城管執(zhí)法、城市綜合管理采用傳統(tǒng)的人工監(jiān)管方式，造成管理不到位、不及時、不規(guī)范、難度大等問題，面向政府環(huán)衛(wèi)辦、城管局以及自然資源與規(guī)劃局應(yīng)用需求，以環(huán)衛(wèi)、城管執(zhí)法行業(yè)內(nèi)發(fā)現(xiàn)、反饋、處置、指揮、調(diào)度、考評的全流程信息化等對于北斗定位應(yīng)用需求為切入點，通過建立城市特種車輛管理子系統(tǒng)、環(huán)衛(wèi)人員監(jiān)管子系統(tǒng)、城管行政執(zhí)法管理子系統(tǒng)和城市空間信息遙感監(jiān)測子系統(tǒng)，實現(xiàn)城市管理的指揮一體化、管理扁平化、決策智能化的建設(shè)目標。

選取太原市和晉中市作為試點城市，各示范方向北斗終端產(chǎn)品總數(shù)達到18000臺套。城市管理北斗高分應(yīng)用系統(tǒng)通過接入北斗高分綜合信息平臺的空間信息服務(wù)及數(shù)據(jù)、高分遙感服務(wù)及數(shù)據(jù)、北斗衛(wèi)星通信服務(wù)及數(shù)據(jù)實現(xiàn)系統(tǒng)的研制及空間業(yè)務(wù)的開展應(yīng)用。

2 系統(tǒng)設(shè)計

城市特種車輛管理子系統(tǒng)面向市環(huán)衛(wèi)辦提供信息化指揮、調(diào)度、日常管理和績效考核依據(jù)。城市特種車輛管理子系統(tǒng)采用北斗衛(wèi)星導(dǎo)航、GIS、物聯(lián)網(wǎng)等技術(shù)，對環(huán)衛(wèi)車輛、灑水車、垃圾收運車等特種車輛的位置信息數(shù)據(jù)、油耗數(shù)據(jù)進行采集，綜合地理信息、車輛基礎(chǔ)信息等數(shù)據(jù)，實現(xiàn)車輛定位顯示、車輛查詢、車輛調(diào)度、車輛軌跡及油耗統(tǒng)計等功能，滿足市環(huán)衛(wèi)辦對城市特種車輛信息化管理的需求。

2.1 城市特種車輛管理子系統(tǒng)

為實現(xiàn)城市特種車輛信息化管理，城市特種車輛管理子系統(tǒng)共設(shè)計9個功能模塊。

圖1 城市特種車輛系統(tǒng)管理子系統(tǒng)框圖

1) 車輛定位顯示模塊

通過北斗車載定位終端采集特種作業(yè)車輛(環(huán)衛(wèi)車、垃圾運送車、灑水車)的狀態(tài)信息，通過無線通信網(wǎng)絡(luò)定時、定距、越區(qū)或點名上傳數(shù)據(jù)到指揮中心，指揮中心能隨時掌握入網(wǎng)車輛的位置和運行軌跡。指揮中心能夠跟蹤監(jiān)控處于報警狀態(tài)和非報警狀態(tài)的車輛。

2) 車輛查詢模塊

提供了人機交互方式查詢車輛的基本信息，系統(tǒng)提供包括單車點選查詢、空間范圍查詢、模糊查詢、車輛監(jiān)控、車載裝置參數(shù)設(shè)置、車載裝置監(jiān)控命令及實景影像顯示聯(lián)動等功能。

3) 車輛調(diào)度模塊

指揮中心可以對任何入網(wǎng)車輛的單車、車組、車隊進行單呼、組呼、群呼，就近調(diào)度車輛在指定時間至指定地點進行工作。該模塊主要用于對灑水車輛及環(huán)衛(wèi)車輛進行調(diào)度，指定車輛的作業(yè)路線，系統(tǒng)提供文字和廣播兩種方式進行調(diào)度。

4) 車輛管理模塊

進行管理特種車輛，所有車輛配備北斗車載終端設(shè)備，并以車牌號作為唯一標識碼。車輛管理包括業(yè)務(wù)管理和終端自檢等功能。

5) 車輛軌跡追蹤模塊

通過特種車輛上安裝的數(shù)據(jù)采集終端，在監(jiān)控指揮中心的數(shù)字地圖上，每一輛特種車輛的當(dāng)前行駛軌跡都將清晰地顯示，同時歷史軌跡也都存入數(shù)據(jù)庫中供以后的查詢，為管理人員進行決策提供可靠且準確的依據(jù)。

6) 里程及油耗統(tǒng)計模塊

提供當(dāng)前系統(tǒng)中在線的每一臺特種車輛的里程信息記錄及油耗信息，用于系統(tǒng)管理人員進行成本統(tǒng)計和成本控制。

7) 高精度作業(yè)任務(wù)管理模塊

根據(jù)部署在灑水車輛上的北斗車載高精度終端實現(xiàn)車道級定位精度，管理員可根據(jù)天氣狀況和選擇預(yù)案詳細規(guī)劃作業(yè)車輛的作業(yè)路徑，有效減少作業(yè)疊置情況。

8) 報警管理模塊

根據(jù)特種車輛緊急情況和違規(guī)類型，進行分類報警，主要包括緊急報警、超速報警及越界報警。

9) 系統(tǒng)設(shè)置模塊

提供系統(tǒng)設(shè)置功能，能夠?qū)缶曇?、自動換圖、報表屬性、報警監(jiān)聽等進行設(shè)置。報警監(jiān)聽設(shè)置包括油耗指數(shù)、偏航報警設(shè)置、軌跡連線設(shè)置等。

2.2 環(huán)衛(wèi)人員監(jiān)管子系統(tǒng)

環(huán)衛(wèi)人員監(jiān)管子系統(tǒng)面向市環(huán)衛(wèi)辦提供環(huán)衛(wèi)工人信息化實時監(jiān)督，為作業(yè)規(guī)劃和績效考評提供參考依據(jù)。環(huán)衛(wèi)人員監(jiān)管子系統(tǒng)依托信息化技術(shù)實現(xiàn)對環(huán)衛(wèi)作業(yè)的精細化管理，結(jié)合北斗定位技術(shù)和移動互聯(lián)網(wǎng)改變整個監(jiān)管工作流程，明晰環(huán)衛(wèi)責(zé)任主體，通過北斗人員定位終端的配備，完善監(jiān)管作業(yè)手段，實現(xiàn)人員作業(yè)信息的實時查看。能夠?qū)θ珔^(qū)范圍、各標段范圍、各時段分析環(huán)衛(wèi)作業(yè)的覆蓋率。

2.3 城市空間信息遙感監(jiān)測子系統(tǒng)

城市空間信息遙感監(jiān)測子系統(tǒng)面向太原市自然資源與規(guī)劃局、城管局提供工程規(guī)劃、重點工程輔助監(jiān)管及違法建筑管理等業(yè)務(wù)。城市空間信息遙感監(jiān)測子系統(tǒng)采用高分遙感技術(shù)，對重大工程施工進行輔助監(jiān)管，實現(xiàn)工程監(jiān)測提取與評估、工程業(yè)務(wù)信息的進度核查；同時，針對建設(shè)區(qū)域土地利用變化檢測、與規(guī)劃數(shù)據(jù)的變化分析、工程業(yè)務(wù)信息進行綜合管理；對城市區(qū)域內(nèi)兩違建筑進行定期圖像數(shù)據(jù)更新，結(jié)合原有的房屋建筑數(shù)據(jù)、城市規(guī)劃數(shù)據(jù)，實現(xiàn)多手段數(shù)據(jù)采集、圖像顯示、圖像變化檢測、違建查處與分析等功能，達到對兩違建筑的有效管理，輔助執(zhí)法，提高執(zhí)法效率的效果;以面向城市建設(shè)與管理的衛(wèi)星數(shù)據(jù)與應(yīng)用服務(wù)需求為牽引，實現(xiàn)衛(wèi)星空間數(shù)據(jù)服務(wù)、應(yīng)用服務(wù)高效管理和共享，提供定制化、一站式的技術(shù)和信息服務(wù)。每年實現(xiàn)每季度一次城市違建信息遙感監(jiān)測應(yīng)用示范，主要包括違建監(jiān)測與分析、違章建筑信息管理等專題產(chǎn)品輸出；選取某一重點工程項目，針對工程前期規(guī)劃與施工階段監(jiān)管，實現(xiàn)重點工程輔助監(jiān)管、工程規(guī)劃管理專題應(yīng)用示范，形成示范專題成果；如遇應(yīng)急突發(fā)狀況，則按需提供相應(yīng)專題產(chǎn)品。

城市空間信息遙感監(jiān)測子系統(tǒng)由重點工程輔助監(jiān)管、工程規(guī)劃管理、違建監(jiān)測與分析、違章建筑信息管理等模塊構(gòu)成，如圖2所示。

圖2 城市空間信息遙感監(jiān)測子系統(tǒng)

1) 重點工程輔助監(jiān)管

以重點工程輔助監(jiān)管為應(yīng)用導(dǎo)向，實現(xiàn)接入重點區(qū)域高分辨遙感影像的數(shù)據(jù)預(yù)處理、工程監(jiān)測提取與評估、工程業(yè)務(wù)信息的進度核查和信息報告的發(fā)布上報,詳細顯示拆遷工地、土石方及挖坑、主體工程施工、封頂未綠化等建筑工地變化情況，提供重點工程的業(yè)務(wù)化專題產(chǎn)品服務(wù)。

2) 工程規(guī)劃管理

實現(xiàn)覆蓋工程規(guī)劃區(qū)域的高分辨遙感影像的數(shù)據(jù)預(yù)處理、建設(shè)區(qū)域土地利用變化檢測、與規(guī)劃數(shù)據(jù)的變化分析、工程業(yè)務(wù)信息的合規(guī)性核查和信息報告的發(fā)布上報，提供高分辨率衛(wèi)星影像數(shù)據(jù)和變化監(jiān)測數(shù)據(jù)服務(wù)。以高分辨率衛(wèi)星遙感應(yīng)用為基礎(chǔ)，梳理山西省城市建設(shè)管理領(lǐng)域的業(yè)務(wù)重點，對已有的業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)在嚴格的標準規(guī)范下進行的數(shù)據(jù)電子化、空間化。

3) 違建監(jiān)測與分析

利用遙感圖像處理技術(shù)，通過對比分析不同時間特定區(qū)域的高分遙感影像，將現(xiàn)狀數(shù)據(jù)和歷史數(shù)據(jù)進行變化檢測，實現(xiàn)對重點拆違區(qū)域違章建筑圖斑的提取，結(jié)合基礎(chǔ)地理信息圖、規(guī)劃圖等各種資料，用GIS技術(shù)以及提供的屬性信息查詢手段，通過對變化圖斑進行分析、判別、去偽等處理發(fā)現(xiàn)違章建筑，輸出違法建設(shè)圖。

4) 違章建筑信息管理

包括違建基礎(chǔ)信息管理、違章建筑信息統(tǒng)計以及違章建筑案件管理等功能。違建基礎(chǔ)信息管理通過建立重點拆違區(qū)域的房屋建筑物數(shù)據(jù)庫，為執(zhí)法人員快速提供房屋建筑物詳細屬性信息，給執(zhí)法部門提供執(zhí)法依據(jù)，系統(tǒng)管理員可根據(jù)執(zhí)法人員反饋、領(lǐng)導(dǎo)簽批等實際要求對數(shù)據(jù)進行增、刪、改、查。違章建筑信息統(tǒng)計提供用戶對違法建設(shè)信息統(tǒng)計功能，通過建立違法建筑信息檔案，可對違法建設(shè)信息進行統(tǒng)計分析。違章建筑案件管理針對已確認的違章建筑，派遣專業(yè)執(zhí)法人員，根據(jù)相關(guān)法律法規(guī)對其進行行政處理，然后將處理結(jié)果反饋給子系統(tǒng)，子系統(tǒng)核查后，最后將處理結(jié)果反饋給協(xié)同，便于相關(guān)人員查看案件進展情況和案件詳細數(shù)據(jù)。

3 未來展望

通過城市管理領(lǐng)域應(yīng)用示范建設(shè)，在山西省內(nèi)部分城市以城管執(zhí)法、環(huán)衛(wèi)作業(yè)等業(yè)務(wù)流程發(fā)現(xiàn)、反饋、處置、指揮、調(diào)度、考評的全流程信息化等應(yīng)用需求為切入點，推進北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)與高分遙感系統(tǒng)在城市管理數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化管理中的應(yīng)用，促進城市管理的指揮一體化、管理扁平化、決策智能化的建設(shè)，提升城市整體的智慧化管理水平、運行效率。