基礎(chǔ)測(cè)繪在智慧城市建設(shè)中的運(yùn)用

張浩進(jìn)

（重慶市涪陵區(qū)國(guó)土規(guī)劃測(cè)繪站，重慶 408300）

智慧城市指的是將大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算和空間信息融合技術(shù)作為技術(shù)核心。在此基礎(chǔ)上，通過(guò)大數(shù)據(jù)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)智慧城市各項(xiàng)功能的智能化支撐；通過(guò)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了實(shí)體和虛擬的數(shù)字城市之間的有機(jī)聯(lián)系和有機(jī)結(jié)合；云計(jì)算為智能城市的構(gòu)建提供了高效的計(jì)算資源；在“新基建”上升為一項(xiàng)國(guó)家戰(zhàn)略的背景下，全國(guó)范圍內(nèi)掀起了一股新的“智能城市”熱潮，與之有關(guān)的新興技術(shù)和新興行業(yè)將會(huì)得到極大的發(fā)展。

《全國(guó)基礎(chǔ)測(cè)繪中長(zhǎng)期規(guī)劃綱要（2015-2030 年）》中指出，“新型基礎(chǔ)測(cè)繪”是國(guó)家在新形勢(shì)下的一種創(chuàng)新[1]，需要在工作內(nèi)容、工作手段、工作對(duì)象、工作重點(diǎn)等多個(gè)層面上進(jìn)行創(chuàng)新與改革，需要拓展基礎(chǔ)地理信息的數(shù)據(jù)覆蓋范圍，需要更快速的更新，需要更多的內(nèi)容，需要更有效的開發(fā)利用能力，需要從地上到地下，從陸地到海洋，從國(guó)內(nèi)到國(guó)外，從靜態(tài)到動(dòng)態(tài)，從有限到全部，從定期到動(dòng)態(tài)的更新。

1 基礎(chǔ)測(cè)繪在智慧城市建設(shè)中的作用

1.1 智慧城市建設(shè)的必要基礎(chǔ)信息

作為一個(gè)智能化的復(fù)雜大系統(tǒng)，海量、多源、精細(xì)、準(zhǔn)確、動(dòng)態(tài)的空間信息是智慧城市構(gòu)建的基本信息?；緶y(cè)繪方法獲得的時(shí)空地理信息數(shù)據(jù)是智慧城市建設(shè)中的重要時(shí)間和空間基礎(chǔ)，承載并集成城市其他數(shù)據(jù)。時(shí)空基礎(chǔ)設(shè)施是智慧城市的關(guān)鍵組成部分，不僅是基本數(shù)據(jù)源，還是信息共享、交換、協(xié)同應(yīng)用的載體。它在統(tǒng)一的時(shí)空標(biāo)準(zhǔn)下進(jìn)行管理、分析和決策，為智慧城市時(shí)空大數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)提供支持，為其他專題數(shù)據(jù)的協(xié)同應(yīng)用提供了橋梁。時(shí)空基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)的協(xié)同應(yīng)用，提高了城市精細(xì)化管理能力，廣泛應(yīng)用于智慧交通、市政設(shè)施監(jiān)測(cè)、防災(zāi)減災(zāi)、公眾安全、社會(huì)綜合治理等領(lǐng)域。

1.2 促進(jìn)城市物聯(lián)網(wǎng)構(gòu)建

物聯(lián)網(wǎng)支持空間定位、分析與管理的可視GIS平臺(tái)，是推動(dòng)城市物聯(lián)網(wǎng)建設(shè)與應(yīng)用的重要平臺(tái)。在構(gòu)建物聯(lián)網(wǎng)時(shí)，利用GIS 和空間分析技術(shù)，可以對(duì)感知終端進(jìn)行最優(yōu)布置，從而極大地降低了構(gòu)建的費(fèi)用；在節(jié)點(diǎn)布置完畢之后，將各節(jié)點(diǎn)連接到一個(gè)可視化的GIS系統(tǒng)中，從而達(dá)到實(shí)時(shí)定位、信息查詢和遙控的目的?？臻g信息技術(shù)，如空間定位、實(shí)景三維、移動(dòng)地理信息等，都為建設(shè)和應(yīng)用城市物聯(lián)網(wǎng)提供了技術(shù)支持。

1.3 促進(jìn)智慧城市智能化發(fā)展

在智慧城市的各個(gè)方面，通過(guò)將GIS 的分析功能與領(lǐng)域的分析要求有機(jī)結(jié)合，實(shí)現(xiàn)對(duì)對(duì)象的時(shí)空變化的可視化表達(dá)，實(shí)現(xiàn)對(duì)對(duì)象的精確定位。針對(duì)城市管理者和決策者的實(shí)際需要，在真實(shí)的3D 環(huán)境下，通過(guò)對(duì)其進(jìn)行空間計(jì)算，使其具有更加豐富的互動(dòng)功能，并對(duì)其進(jìn)行開發(fā)和整合，使其具有更加完善的空間分析功能，從而提升其對(duì)空間智慧的支持和幫助決策的能力[2]。而時(shí)間-空間數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)則具有從時(shí)間-空間中提取與時(shí)間相關(guān)的知識(shí)，可以通過(guò)時(shí)間-空間關(guān)系來(lái)尋找數(shù)據(jù)中所蘊(yùn)含的潛在的空間關(guān)系，從而進(jìn)行知識(shí)的發(fā)現(xiàn)。時(shí)空大數(shù)據(jù)與挖掘技術(shù)是智慧城市的智能引擎，在國(guó)家的規(guī)劃和決策、人民的衣食住行、城市的運(yùn)行和管理等方面都將實(shí)現(xiàn)智能化。

1.4 提供智慧城市建設(shè)中的智慧決策

從數(shù)據(jù)到信息，到知識(shí)，最后才能完成智能，這是人們對(duì)事物的四個(gè)層面的認(rèn)識(shí)，其中，數(shù)據(jù)是智能的根本，從對(duì)事物的數(shù)據(jù)化，到對(duì)決策的智慧化，由下而上進(jìn)行由數(shù)據(jù)的篩選到對(duì)信息的篩選。測(cè)繪地理信息的應(yīng)用越來(lái)越廣泛，它的功能已經(jīng)超越了基本地理底圖的范圍，它的演化趨勢(shì)的預(yù)測(cè)和仿真能力正在持續(xù)地為城市管理者提供更多的智能決策服務(wù)。

1.5 促進(jìn)智慧城市的多功能發(fā)展

在城市各個(gè)領(lǐng)域中，通過(guò)對(duì)時(shí)空地理數(shù)據(jù)的累積，為智慧城市提供了新的服務(wù)與應(yīng)用理念，推動(dòng)了各方面的多元化發(fā)展，與時(shí)空地理數(shù)據(jù)的基本支持密不可分。

在城市交通的運(yùn)用中，運(yùn)用靜態(tài)與動(dòng)態(tài)的時(shí)間與空間信息，與交通實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)相融合，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)交通信息的準(zhǔn)確感知和提前預(yù)測(cè)，從而可以對(duì)城市交通堵塞的原因進(jìn)行分析，并在此基礎(chǔ)上對(duì)其進(jìn)行宏觀調(diào)控，對(duì)其進(jìn)行優(yōu)化，從而減輕交通擁擠，改善交通狀況，使其能夠最大程度地發(fā)揮出城市交通效率，從而使其成為一個(gè)具有“智慧”的城市。

在城市醫(yī)療中，以基礎(chǔ)地理信息資源為依據(jù)，建立起一個(gè)可以突破時(shí)間和空間局限的最優(yōu)化的公共衛(wèi)生醫(yī)療服務(wù)體系。包括：能夠?qū)崿F(xiàn)臨床服務(wù)，病案管理，醫(yī)療質(zhì)量管理和臨床醫(yī)生的輔助決策的電子病案系統(tǒng)；個(gè)人健康程序信息監(jiān)測(cè)以及健康指導(dǎo)和應(yīng)急救援，可以隨時(shí)隨地對(duì)人們的健康狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測(cè)。

在城市旅游中，依托時(shí)空大數(shù)據(jù)使旅游景點(diǎn)的生產(chǎn)運(yùn)營(yíng)更加流程化，企業(yè)管理更加精細(xì)化，應(yīng)急指揮更加智能化，旅游服務(wù)更加人性化。

2 基礎(chǔ)測(cè)繪在智慧城市中的應(yīng)用

2.1 空間基底數(shù)據(jù)的應(yīng)用

空間基地?cái)?shù)據(jù)是新型智慧城市的時(shí)空基礎(chǔ)設(shè)施，在時(shí)空大數(shù)據(jù)的應(yīng)用中，具體表現(xiàn)在4 個(gè)方面。（1）應(yīng)用共享，各個(gè)城市的行政機(jī)關(guān)（行業(yè)）在建立自己的行政機(jī)關(guān)（行業(yè)）的業(yè)務(wù)應(yīng)用系統(tǒng)時(shí)，都要以一個(gè)統(tǒng)一的空間數(shù)據(jù)為依據(jù)，從而使各個(gè)行政機(jī)關(guān)（行業(yè)）能夠以此為依據(jù)，進(jìn)行各種主題數(shù)據(jù)的共享；（2）相互使用，在統(tǒng)一的時(shí)空數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)上，為各個(gè)行政機(jī)關(guān)的業(yè)務(wù)系統(tǒng)提供統(tǒng)一的時(shí)空定位，為同一目標(biāo)提供統(tǒng)一的識(shí)別，從而進(jìn)行數(shù)據(jù)的相互使用，防止同一目標(biāo)出現(xiàn)的數(shù)據(jù)不一致性；（3）對(duì)應(yīng)用進(jìn)行聚集，將各類應(yīng)用主題資料以一個(gè)統(tǒng)一的時(shí)間和空間為基礎(chǔ)進(jìn)行聚集，為構(gòu)建一個(gè)城市集成決策體系提供了有力的支持，使各類資料發(fā)揮出“1+1＞2”的作用；（4）資料分析及發(fā)掘，利用時(shí)空發(fā)掘技術(shù)，深入地發(fā)掘出在空間決策支持系統(tǒng)內(nèi)的時(shí)空資料，完成對(duì)其的知識(shí)的發(fā)掘，并為其提供相關(guān)的知識(shí)服務(wù)[3]。

2.2 時(shí)空信息云平臺(tái)的應(yīng)用

時(shí)空信息云平臺(tái)以空間數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，對(duì)不同類型的空間數(shù)據(jù)進(jìn)行匯聚、融合和共享。面向三類不同的使用者以建立相應(yīng)的應(yīng)用系統(tǒng)。本項(xiàng)目擬通過(guò)“云應(yīng)用”功能，將第三方應(yīng)用與空間數(shù)據(jù)云計(jì)算平臺(tái)進(jìn)行對(duì)接，方便空間數(shù)據(jù)資源的請(qǐng)求與管理，并為空間數(shù)據(jù)云計(jì)算平臺(tái)的開發(fā)與管理提供“一站式”的服務(wù)?！霸茟?yīng)用”有三種主要的使用方式：（1）網(wǎng)站連接，該連接方式的優(yōu)勢(shì)在于，該連接方式不需要占用任何的平臺(tái)資源，可以通過(guò)網(wǎng)站連接到一個(gè)平臺(tái)上，方便了應(yīng)用的配置；（2）以功能性寄存為基礎(chǔ)的無(wú)縫連接，要求應(yīng)用程序提交申請(qǐng)書，經(jīng)過(guò)申請(qǐng)書審批后，才可以將該軟件在該平臺(tái)上進(jìn)行配置，這樣做的好處是方便了對(duì)該軟件的管理，壞處是對(duì)該軟件地占用了該軟件的所有資源；（3）以系統(tǒng)部署的無(wú)縫連接為基礎(chǔ)，在應(yīng)用程序提交請(qǐng)求后，平臺(tái)可以對(duì)其進(jìn)行動(dòng)態(tài)的配置，從而減少了對(duì)平臺(tái)的需求[4]。

2.3 實(shí)景三維技術(shù)的應(yīng)用

三維實(shí)景在中國(guó)的快速推進(jìn)，為智慧城市的快速發(fā)展提供了有力的支撐，而相比于傳統(tǒng)的2D 地圖，3D立體場(chǎng)景所蘊(yùn)含的豐富的信息量也更大，這對(duì)于深入挖掘與利用智慧城市的信息具有重要意義。在智慧城市中，將城市級(jí)別的精細(xì)場(chǎng)景3D 建模運(yùn)用到其中，其具體表現(xiàn)為4 個(gè)方面。（1）城市場(chǎng)景的描繪：場(chǎng)景3D模型可以使城市地下一體化、可視化，并含有城市目標(biāo)的真實(shí)定位和規(guī)模，為3D 立體分析打下了良好的基礎(chǔ)；（2）對(duì)城市的集成仿真：在對(duì)城市的3D 真實(shí)景象進(jìn)行集成仿真的過(guò)程中，可以對(duì)3D 的真實(shí)景象進(jìn)行集成仿真，并利用信息的整合與發(fā)掘，促進(jìn)多源多層次的數(shù)據(jù)的共享與交流，從而達(dá)到多種資源在空間上的最優(yōu)分配；（3）3D 模擬和解析：有利于探索城市運(yùn)作的規(guī)則，并為其提供了一種幫助的政策制定的功能；（4）面向公眾的應(yīng)用：面向公眾缺乏地圖識(shí)別的公眾，將真實(shí)的3D 形象地重現(xiàn)出城市的景象，廣泛地開展飲食、住宿、出行等各個(gè)方面的導(dǎo)航服務(wù)[5]。

3 基礎(chǔ)測(cè)繪體系在徐州建設(shè)中的實(shí)踐

2022 年6 月10 日，自然資源部組織召開《國(guó)家新型基礎(chǔ)測(cè)繪建設(shè)徐州試點(diǎn)實(shí)施方案》（以下簡(jiǎn)稱：實(shí)施方案）評(píng)審會(huì)。專家組對(duì)實(shí)施方案給予高度肯定，一致同意實(shí)施方案通過(guò)評(píng)審。按照《江蘇省“十四五”基礎(chǔ)測(cè)繪規(guī)劃》目標(biāo)要求，到2025 年，江蘇省將初步建成以“海陸兼顧、聯(lián)動(dòng)更新、按需服務(wù)、開放共享”為特征的新型基礎(chǔ)測(cè)繪體系，而徐州是江蘇省首個(gè)“數(shù)字城市地理空間框架建設(shè)”試點(diǎn)城市，也是全國(guó)首批智慧城市時(shí)空信息云平臺(tái)建設(shè)試點(diǎn)城市。2021 年10 月，自然資源部批準(zhǔn)徐州市作為國(guó)家新型基礎(chǔ)測(cè)繪建設(shè)試點(diǎn)城市，是全省唯一獲批的城市。

徐州的這一試驗(yàn)并沒有在全市范圍內(nèi)進(jìn)行，而是在新城周邊50 多平方公里的區(qū)域內(nèi)進(jìn)行了試驗(yàn)，試驗(yàn)取得成效后，才逐步向外擴(kuò)展。新城區(qū)域內(nèi)的山、水、湖、居民區(qū)、國(guó)道、省道等地質(zhì)元素十分豐富，極具典型意義。試驗(yàn)將于大約兩年后結(jié)束，形成“2+1+3”的發(fā)展格局。

3.1 新型基礎(chǔ)測(cè)繪“新”在哪里

首先體現(xiàn)在資料收集的方法上。過(guò)去，在進(jìn)行基本測(cè)量時(shí)，多采用傳統(tǒng)的全站儀、水平儀和GPS 等儀器。而新的基本測(cè)量，就是建立在天-空-地網(wǎng)絡(luò)之上，綜合利用了無(wú)人機(jī)傾斜攝影測(cè)量，三維激光掃描（機(jī)載、車載、架上和移動(dòng)激光掃描），遙感衛(wèi)星，地面監(jiān)測(cè)站，綜合調(diào)查與大數(shù)據(jù)融合，管道探測(cè)器，提高了基本測(cè)量的自動(dòng)化水平，提高了工作的效率，也提高了工作的便利和精度。

3.2 徐州將打造新型基礎(chǔ)測(cè)繪“2+1+3”特色產(chǎn)品

其中“2”為兩類的空間資料：一種為地學(xué)本體資料，另一種為地學(xué)情景資料。其中，山嶺、河流、森林、農(nóng)田、濕地、礦產(chǎn)、居住地和設(shè)施、交通和地形地貌等13 個(gè)主要類型的空間信息；其中，真實(shí)的三維模型，傾斜攝影數(shù)據(jù)，正射圖像數(shù)據(jù)等都是其中的一部分。在新的基本地圖產(chǎn)品中，以地理要素為中心，以“底圖”為主的地理情景數(shù)據(jù)代表了“一張皮”上的地理要素。

“1”表示的是一個(gè)真實(shí)的3D 效果。實(shí)景三維產(chǎn)品是現(xiàn)實(shí)世界的數(shù)字孿生，具有“物質(zhì)化”“語(yǔ)義化”“結(jié)構(gòu)化”“全空間”“人機(jī)共融”等突出特征?！笆昵?，我們發(fā)布了《天地圖徐州》，這是一款平面作品。這個(gè)真實(shí)的‘三維徐州’，和其他的‘衛(wèi)星立體圖’最大的不同，就是可以查看有關(guān)的資料，為政府工作人員提供更多的服務(wù)”。

其中“3”為自然資源現(xiàn)狀實(shí)體、自然資源管理實(shí)體、城鎮(zhèn)住房每戶實(shí)體三種類型的基礎(chǔ)資料。使用時(shí)空基底指的是我市針對(duì)面向自然資源和城市基層社會(huì)治理等政務(wù)活動(dòng)而形成的新型基礎(chǔ)測(cè)繪產(chǎn)品?！白匀毁Y源現(xiàn)狀實(shí)體”“自然資源管理實(shí)體”分別是指的是自然資源的管理、監(jiān)管和決策需要，“城市房屋幢戶實(shí)體”則是指的是城市精細(xì)化管理、基層社會(huì)治理和不動(dòng)產(chǎn)登記需要。

3.3 三大方向開展智慧應(yīng)用

2019 年，我市建成了全省首個(gè)智慧徐州時(shí)空信息云平臺(tái)。現(xiàn)在，新型基礎(chǔ)測(cè)繪建設(shè)將對(duì)該平臺(tái)進(jìn)行功能優(yōu)化和服務(wù)擴(kuò)充，提升地理實(shí)體數(shù)據(jù)組織管理能力、主動(dòng)式數(shù)據(jù)更新能力以及應(yīng)用服務(wù)能力。根據(jù)實(shí)施方案，我市新型基礎(chǔ)測(cè)繪智慧應(yīng)用主要包括三大方向：自然資源調(diào)查監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)融合、自然資源業(yè)務(wù)和基層社會(huì)治理。該計(jì)劃旨在構(gòu)建地理實(shí)體支撐信息化建設(shè)的新模式。在試點(diǎn)區(qū)域內(nèi)，研究地理實(shí)體與自然資源調(diào)查監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)融合建設(shè)，形成數(shù)據(jù)產(chǎn)品，探索新型基礎(chǔ)測(cè)繪服務(wù)自然資源發(fā)展的新路子，形成自然資源業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)的大串聯(lián)，為自然資源業(yè)務(wù)管理應(yīng)用提供一套數(shù)據(jù)基底。同時(shí)，將每一戶地理實(shí)體作為關(guān)聯(lián)和承載政務(wù)信息的載體，基于智慧徐州時(shí)空信息云平臺(tái)，將人口、企業(yè)法人數(shù)據(jù)和房屋戶實(shí)體進(jìn)行關(guān)聯(lián)融合，促進(jìn)城市高效管理。該計(jì)劃將加快基礎(chǔ)測(cè)繪轉(zhuǎn)型升級(jí)，增強(qiáng)徐州市測(cè)繪地理信息公共服務(wù)能力，在自然資源調(diào)查、住房保障服務(wù)、生態(tài)環(huán)境監(jiān)測(cè)等多個(gè)領(lǐng)域提供新型基礎(chǔ)測(cè)繪數(shù)據(jù)支撐，為城市能級(jí)提升和精細(xì)管理提供三維實(shí)景視角，助力中心城市建設(shè)。下一步，我市將按照專家組意見，優(yōu)化完善實(shí)施方案，確保全面高質(zhì)量完成試點(diǎn)建設(shè)任務(wù)。

4 結(jié)論

國(guó)家的基本測(cè)繪正在從傳統(tǒng)的數(shù)字測(cè)繪體系向信息化和智能化的新型測(cè)繪體系過(guò)渡，測(cè)繪基本GIS 的使用由靜態(tài)向動(dòng)態(tài)，由單維向多維，由地面向太空的一體化，必須建立一個(gè)更深入的認(rèn)知，更廣泛的互聯(lián)，更智能的決策，更高效的服務(wù)的時(shí)空信息系統(tǒng)，以全方位的服務(wù)來(lái)支持下一代智慧城市的建設(shè)。在未來(lái)的智能城市發(fā)展大潮中，新的基本地形圖將擁有更加廣泛的運(yùn)用前景。