智慧城市時空云平臺的建設(shè)及應(yīng)用探討

文/徐亮亮，李珂，康荔，王軍

隨著社會經(jīng)濟及城市建設(shè)的不斷發(fā)展,建立智慧城市成為促進城市轉(zhuǎn)型與國家可持續(xù)發(fā)展的有力舉措。智慧城市時空云平臺具備數(shù)據(jù)獲取、挖掘分析、時空數(shù)據(jù)服務(wù)等功能,能夠為實現(xiàn)城市的智能化帶來可能?；诖?，本文就某市智慧城市時空云平臺建設(shè)中基礎(chǔ)數(shù)據(jù)生產(chǎn)技術(shù)的規(guī)程流程、常見專題數(shù)據(jù)獲取方法及應(yīng)用展開探討，以期為加快智慧城市平臺建設(shè)提供新的思路。

近年來，隨著社會經(jīng)濟的迅速發(fā)展和城市化進程的日漸加快，國土、規(guī)劃、建設(shè)、公安、環(huán)保等部門都在積極建設(shè)基礎(chǔ)地理信息資源，以進一步提高城市管理水平，獲得更高的經(jīng)濟和社會效益。但由于缺乏統(tǒng)一的測繪地理數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)體系，這些部門的建設(shè)成果和相關(guān)數(shù)據(jù)未得到集中管理，傳統(tǒng)的地理信息數(shù)據(jù)共享方式已無法適應(yīng)城市綜合管理和經(jīng)濟快速發(fā)展的實際需要。與此同時，城市公共管理、應(yīng)急處理、公共服務(wù)和科學(xué)決策等工作對統(tǒng)一且權(quán)威的城市地理信息化的需求越來越迫切?；诖耍蛟鞎r空大數(shù)據(jù)平臺以實現(xiàn)更全面的互通互聯(lián)、更有效的共享交換、更協(xié)作的關(guān)聯(lián)應(yīng)用、更深入的智能化，對于推進信息化建設(shè)、帶動以信息產(chǎn)業(yè)為主的高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)發(fā)展、創(chuàng)造良好的城市軟硬件環(huán)境、增強城市綜合競爭力和輻射力、加速智慧城市建設(shè)進程等意義重大。

一、建設(shè)智慧城市時空云平臺的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)

在智慧城市時空云平臺建設(shè)過程中，技術(shù)人員采用2000國家大地坐標(biāo)系、當(dāng)?shù)刂醒胱游缇€以及3度帶高斯正形投影共同構(gòu)成平面坐標(biāo)系統(tǒng)；采用1985國家高程基準(zhǔn)作為統(tǒng)一基面；同時根據(jù)國家測繪總局頒布的《1：500、1：1000、1：2000地 形圖圖示》，1：500采用0.5m基本等高距，1：1000采用1.0m基本等高距。

二、建設(shè)智慧城市時空云平臺的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)框架

3D產(chǎn)品是構(gòu)建時空信息云平臺的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)框架，也是其他專項數(shù)據(jù)的空間載體。通常，用于構(gòu)建3D產(chǎn)品的城市基礎(chǔ)數(shù)據(jù)主要依靠航空攝影測量等方法來獲取，采集內(nèi)容主要有像片控制點、空中三角，以及制作DEM（數(shù)字高程模型）、DOM（文檔對象模型）、DLG（數(shù)字線劃地圖）等所需的內(nèi)業(yè)數(shù)據(jù)等。

（一）3D模型數(shù)據(jù)采集

影像數(shù)據(jù)多借助無人機航拍采集，傾斜攝影數(shù)據(jù)經(jīng)影像數(shù)據(jù)預(yù)處理、像控點刺點、空三加密等處理后，再通過Smart3D、大疆智圖、PIX4D等軟件來生成3D模型。經(jīng)上述步驟生成的實景3D模型普遍具有高精度、高還原度等優(yōu)勢，并且能夠精確直觀地展示城市地形、坐標(biāo)、距離、面積、體積等數(shù)據(jù)信息。因此，這類模型被廣泛應(yīng)用于城市設(shè)計和規(guī)劃、智慧城市管理平臺建設(shè)等領(lǐng)域，并受到城市管理部門、國土資源管理部門、應(yīng)急指揮部門、國土安全部門等的青睞。

（二）地名地址數(shù)據(jù)采集

地名地址數(shù)據(jù)是在基礎(chǔ)地理數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，參考已生成的DLG進行提取的，同時支持資料查詢、外采等方式進行補錄。地名地址數(shù)據(jù)共分為地名、地址和興趣點三個部分。

1.外業(yè)采集

（1）采集內(nèi)容。地名地址信息的主要來源是單位廠區(qū)銘牌、小區(qū)（村）的單位名和門牌號等；興趣點則主要針對各類公眾感興趣的信息進行采集。（2）采集方法。將采集的地名地址數(shù)據(jù)信息輸入外業(yè)調(diào)查軟件，并進行外業(yè)調(diào)查與核實，例如：針對圖上已有數(shù)據(jù)，進行位置與屬性的核實；針對圖上缺失數(shù)據(jù)，先在工作底圖上標(biāo)示位置，再填寫相關(guān)屬性信息。外業(yè)采集任務(wù)應(yīng)分區(qū)塊進行，并采用唯一編號的方法依次進行編號，同時遵循一個編號對應(yīng)一個地址的原則，但注意單位名稱應(yīng)遵循從大到小的取舍原則。在采集地址數(shù)據(jù)時，工作人員應(yīng)盡量確保全面、準(zhǔn)確；在區(qū)塊邊緣進行采集作業(yè)時，工作人員務(wù)必做好接邊工作。

2.內(nèi)業(yè)數(shù)據(jù)處理

（1）數(shù)據(jù)展點。在采集沿街商鋪的興趣點時，工作人員應(yīng)沿著臨街房屋的邊線均勻標(biāo)注位置，并確保標(biāo)注點位于建筑內(nèi)部。對于不規(guī)則、一鋪多址的情況，工作人員應(yīng)再次確認(rèn)后合理調(diào)整標(biāo)注點；對于非沿街商鋪等獨立興趣點，如幼兒園、公園、大廈等面狀興趣點，工作人員應(yīng)將標(biāo)注點置于面狀目標(biāo)幾何中心的主要建筑物上。此外，展點數(shù)據(jù)采集完成后，工作人員還需要賦予每個對應(yīng)矢量點采集屬性。（2）地址數(shù)據(jù)賦值處理及匯總。所有采集的地址數(shù)據(jù)應(yīng)按四級層次進行描述，即政務(wù)區(qū)、開發(fā)區(qū)/街巷/小區(qū)/片區(qū)、一級門牌樓址、二級門牌樓址。賦值時，工作人員須保證層級準(zhǔn)確，屬性字段符合規(guī)則。最后，工作人員應(yīng)將各批次的數(shù)據(jù)整合成一個文件，以便一次性檢查包括矢量文件、匯總照片在內(nèi)的所有相關(guān)數(shù)據(jù)。

3.數(shù)據(jù)入庫

將地址數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化處理后，工作人員還需要基于地名地址庫構(gòu)建地理空間與地理屬性為一體的標(biāo)準(zhǔn)地名地址數(shù)據(jù)庫。構(gòu)建完成后，該數(shù)據(jù)庫將為智慧城市時空云平臺的地址匹配、地址查詢等功能提供數(shù)據(jù)支撐，進而提高城市管理與服務(wù)水平。

三、物聯(lián)網(wǎng)節(jié)點數(shù)據(jù)的采集與應(yīng)用

（一）物聯(lián)網(wǎng)節(jié)點數(shù)據(jù)的采集

（1）空間位置采集。工作人員可以通過影像、DLG數(shù)據(jù)提取、GNSS-RTK技術(shù)、全站儀實測等途徑來采集物聯(lián)網(wǎng)節(jié)點空間數(shù)據(jù)。（2）屬性信息采集。此環(huán)節(jié)可與空間位置采集同步進行。屬性信息通常包括編號、名稱、狀態(tài)、現(xiàn)勢性、設(shè)備編號、所屬單位、接口調(diào)用地址等字段，同時每個設(shè)備空間的采集編號、屬性登記編號應(yīng)一致且唯一。

（二）物聯(lián)網(wǎng)節(jié)點數(shù)據(jù)的應(yīng)用

物聯(lián)網(wǎng)節(jié)點數(shù)據(jù)主要指視頻監(jiān)控設(shè)備、溫度氣壓檢測、水位等平臺建設(shè)過程中所需要的相關(guān)節(jié)點數(shù)據(jù)。此類基于物聯(lián)網(wǎng)搭建的數(shù)據(jù)平臺有利于實現(xiàn)“互聯(lián)網(wǎng)+行政執(zhí)法”“互聯(lián)網(wǎng)+安全檢測”等功能，即用戶可通過智能手機、平板電腦等移動終端來監(jiān)控和管理系統(tǒng)，以及時處理異常事件。同時，相關(guān)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)也可以用在智慧城管、智能安防系統(tǒng)、智慧社區(qū)、智能交通等領(lǐng)域。

四、街景數(shù)據(jù)的補充采集、處理與應(yīng)用

（一）街景數(shù)據(jù)的補充采集

（1）街景數(shù)據(jù)采集的最佳作業(yè)時間為上午十點至下午三點，以有效避免照片曝光過度。（2）完整的道路應(yīng)盡量一次性完成采集，采集過程中的車速應(yīng)低于50km/h，且車輛應(yīng)沿同一車道保持勻速駕駛，同時避免隨意切換車道。（3）采集的影像應(yīng)清晰、明亮、無過度曝光，數(shù)據(jù)完整無損。

（二）街景數(shù)據(jù)處理

（1）坐標(biāo)數(shù)據(jù)處理，如平面坐標(biāo)、經(jīng)緯度坐標(biāo)以及航向角等信息；（2）街景影像數(shù)據(jù)處理，如全景圖片的拼接、隱私信息處理等內(nèi)容；（3）軌跡線數(shù)據(jù)處理，即計算和編輯街景影像數(shù)據(jù)的軌跡線數(shù)據(jù)；（4）街景切片處理，即完成以上步驟后，工作人員應(yīng)將所有數(shù)據(jù)統(tǒng)一進行切片處理，并將處理好的數(shù)據(jù)存入數(shù)據(jù)庫。

（三）街景數(shù)據(jù)的應(yīng)用

街景數(shù)據(jù)通常被作為3D模型的補充數(shù)據(jù)，以進一步還原實景。同時，街景數(shù)據(jù)也可以在獲得管理部門的授權(quán)后以網(wǎng)頁的形式提供給用戶使用，或者用在普通街景地圖服務(wù)、城市空間規(guī)劃、城市治理等方面。

五、智慧城市時空云平臺的應(yīng)用

簡而言之，智慧城市時空云平臺就是把時間、空間、專題數(shù)據(jù)等融成三維一體化數(shù)據(jù)，全面整合城市各種數(shù)據(jù)資源，統(tǒng)一坐標(biāo)系統(tǒng)，并基于地理信息系統(tǒng)打造的實體化、三維化、語義化、時序化的全空間一站式云服務(wù)平臺。功能完備的智慧城市時空云平臺可以應(yīng)用于國土空間規(guī)劃、生態(tài)環(huán)境保護、城市治理、自然災(zāi)害預(yù)警、在線旅游、安全檢測、智慧園區(qū)等領(lǐng)域，同時還可以根據(jù)用戶需求搭建成專項或綜合的服務(wù)平臺。未來，隨著實景三維中國建設(shè)的進一步完善，智慧城市時空云平臺有望升級成更加完善的服務(wù)系統(tǒng)，并實現(xiàn)線上、線下的同步創(chuàng)新發(fā)展，甚至在無人機數(shù)據(jù)獲取、數(shù)據(jù)處理、實景三維建設(shè)、專題數(shù)據(jù)融合、平臺建設(shè)等方面獲得顯著進步，從而更好地服務(wù)用戶，打造新的測繪服務(wù)高地。

六、結(jié)語

智慧城市時空云平臺的建設(shè)涉及內(nèi)容廣泛，是一項龐大的工程，而建設(shè)此類平臺往往離不開先進技術(shù)的支撐。當(dāng)前，云計算、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)已廣泛應(yīng)用于智慧城市建設(shè)等領(lǐng)域。但面對數(shù)據(jù)的復(fù)雜性、獲取方式的多樣性，相關(guān)部門及工作人員必須打破傳統(tǒng)測量方式的限制，積極跨行業(yè)學(xué)習(xí)新技術(shù)，從而適應(yīng)新的市場發(fā)展需求。未來，智慧城市時空云平臺只有堅持維護更新，研發(fā)新的專題領(lǐng)域，才能更好地服務(wù)于城市建設(shè)，共創(chuàng)美好家園。