于淼

（沈陽市勘察測繪研究院有限公司）

1 引言

現(xiàn)階段，我國基礎(chǔ)測繪體系正處于轉(zhuǎn)型發(fā)展關(guān)鍵時期，測繪服務(wù)由基礎(chǔ)GIS轉(zhuǎn)變?yōu)榫W(wǎng)絡(luò)化服務(wù)，基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)覆蓋面持續(xù)擴大，數(shù)據(jù)內(nèi)容更加豐富，在智慧城市建設(shè)期間發(fā)揮出顯著作用，廣泛用于城市規(guī)劃、工程建設(shè)、基礎(chǔ)設(shè)施運營等諸多領(lǐng)域。因此，在智慧城市建設(shè)期間，應(yīng)借助新型基礎(chǔ)測繪，開發(fā)實景三維場景為智慧城市建設(shè)和管理提供直觀的可視化信息表達(dá)，從而提升智慧城市建設(shè)和運行中發(fā)現(xiàn)問題、分析問題、解決問題的能力。

2 新型基礎(chǔ)測繪在智慧城市建設(shè)中的作用

2.1 提供信息支撐

智慧城市屬于一類智慧化系統(tǒng)，由大量城市基礎(chǔ)設(shè)施構(gòu)成，可以全面感知現(xiàn)場環(huán)境，匯總分析相關(guān)聯(lián)海量信息，準(zhǔn)確地判斷使用需求，提供相應(yīng)的城市服務(wù)。在智慧城市建設(shè)期間，新型基礎(chǔ)測繪體系負(fù)責(zé)持續(xù)提供海量、多源、動態(tài)空間信息，并把時空信息平臺作為各類服務(wù)設(shè)施的信息交換、深度協(xié)同應(yīng)用的承載體，在三維空間、時間維度同步提供時空基準(zhǔn)，確保智慧城市應(yīng)用價值得到充分體現(xiàn)[1]。一般情況下，智慧城市主要涉及時空數(shù)據(jù)、政務(wù)數(shù)據(jù)、民生數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)感知數(shù)據(jù)以及社會運營數(shù)據(jù)，新型基礎(chǔ)測繪體系主要提供時空數(shù)據(jù)，由基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)、感知數(shù)據(jù)、專題數(shù)據(jù)等類型組成，構(gòu)建從地上到地下、從虛擬到現(xiàn)實的全方位時空數(shù)據(jù)，廣泛用于市政設(shè)施監(jiān)測、公共安全、智慧交通等諸多場景，實現(xiàn)對政府治理能力、城市管理能力的全面提升。

2.2 構(gòu)建城市物聯(lián)網(wǎng)

物聯(lián)網(wǎng)是智慧城市建設(shè)體系的一項重要技術(shù)手段，以“萬物互聯(lián)”為號召，把海量市政基礎(chǔ)設(shè)施接入到物聯(lián)網(wǎng)平臺當(dāng)中，持續(xù)采集處理現(xiàn)場監(jiān)測信號，智能感知市政設(shè)施使用狀況，根據(jù)用戶需求，遠(yuǎn)程遙控現(xiàn)場設(shè)施提供相應(yīng)服務(wù)，使得物聯(lián)網(wǎng)平臺成為智慧城市架構(gòu)中的感知層。新型基礎(chǔ)測繪依托地理信息數(shù)據(jù)與空間分析技術(shù)，可以優(yōu)化調(diào)整終端傳感裝置的布局方案，并由可視化地理信息平臺取代物聯(lián)網(wǎng)平臺，直接將全部物聯(lián)設(shè)備接入可視化地理信息平臺中，依托平臺實現(xiàn)設(shè)備定位、遠(yuǎn)程遙控、在線監(jiān)測等多項實用功能，提供基礎(chǔ)地理信息來提高物聯(lián)設(shè)備控制精度與強化環(huán)境感知能力，無須再額外投入人力物力資源來搭建物聯(lián)網(wǎng)平臺。在智慧城市建設(shè)期間，新型基礎(chǔ)測繪已成為物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的重要補充，在不影響建設(shè)質(zhì)量的前提下，可以簡化智慧城市框架結(jié)構(gòu)，降低建設(shè)成本。

2.3 實現(xiàn)智慧決策

智慧化程度是區(qū)分智慧城市與傳統(tǒng)城市的重要衡量指標(biāo)，智慧城市可以準(zhǔn)確推演目標(biāo)事件未來走向與總結(jié)客觀發(fā)生規(guī)律，替代人工作出正確決策，確保城市平穩(wěn)運行，所提供各項服務(wù)質(zhì)量不受其他因素影響。然而，根據(jù)早期智慧城市建設(shè)情況來看，決策精度與數(shù)據(jù)規(guī)模密切相關(guān)，由于缺少獲取海量基礎(chǔ)地理信息的可靠渠道，實際數(shù)據(jù)規(guī)模有限，決策分析精度沒有達(dá)到預(yù)期水準(zhǔn)，致使智慧城市功效發(fā)揮受限。隨著新型基礎(chǔ)測繪體系的融合應(yīng)用，提供海量基礎(chǔ)地理信息與時空信息，通過增加數(shù)據(jù)規(guī)模、提高數(shù)據(jù)平均質(zhì)量來改善決策效果，確保智慧城市系統(tǒng)可以根據(jù)已掌握信息來作出最優(yōu)決策。同時，基礎(chǔ)測繪平臺還具備豐富實用功能，進(jìn)一步提高決策分析精度，例如，決策者調(diào)用相關(guān)測繪成果來構(gòu)建三維實景模型，對歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，準(zhǔn)確揭示事物時空運行規(guī)律，提取數(shù)據(jù)背后隱藏的空間關(guān)聯(lián)信息[2]。

3 新型基礎(chǔ)測繪在智慧城市建設(shè)中的應(yīng)用策略

3.1 搭建時空信息云平臺

時空信息云平臺是智慧城市公共服務(wù)平臺的核心組成部分，以匯總整理、融合應(yīng)用城市管理專題數(shù)據(jù)作為功能定位，將海量數(shù)據(jù)經(jīng)過分類整理后上傳到服務(wù)資源池內(nèi)存儲，面向用戶提供包括數(shù)據(jù)查詢、數(shù)據(jù)匹配、業(yè)務(wù)流定制、決策分析、事件回溯在內(nèi)的多元化優(yōu)質(zhì)服務(wù)，最終實現(xiàn)對各類型城市信息資源的高效利用。從應(yīng)用推廣角度來看，時空信息云平臺則是智慧城市建設(shè)體系、新型基礎(chǔ)測繪體系的重要“聯(lián)系紐帶”，運用信息化技術(shù)來搭建功能完善的時空信息云平臺，把城市管理信息、測繪信息同步上傳給時空信息云平臺進(jìn)行存儲、使用，共享應(yīng)用海量數(shù)據(jù)資源，后續(xù)在城市規(guī)劃、工程建設(shè)、市政設(shè)施運營管理等場景中提供信息支持。時空信息云平臺的應(yīng)用模式主要分為網(wǎng)址無縫銜接、功能寄存、系統(tǒng)無縫銜接三種。

1）網(wǎng)址無縫銜接

以網(wǎng)址為基礎(chǔ)，系統(tǒng)網(wǎng)址和云平臺相互銜接，這類銜接模式部署簡單、無需占用平臺資源。

2）功能寄存

也被稱為功能托管，應(yīng)用者向云平臺提交申請，審核通過后，可以利用系統(tǒng)在平臺內(nèi)的部署來提供相應(yīng)服務(wù)。該模式便于系統(tǒng)管理，但也存在占用平臺資源的局限性。

3）系統(tǒng)無縫銜接

應(yīng)用者根據(jù)自身需求，向平臺提交申請，平臺在無人工干預(yù)情況下，遵循預(yù)定規(guī)則，動態(tài)分配平臺資源，向用戶提供所需服務(wù)與相關(guān)數(shù)據(jù)存儲資源，可以在占用少量平臺資源的情況下實現(xiàn)既定應(yīng)用目標(biāo)[3]。此外，時空信息云平臺以政府部門、社會公眾與企事業(yè)單位作為用戶群體，各類型用戶的服務(wù)需求存在明顯差異，如果提供同質(zhì)化服務(wù)內(nèi)容，則會對服務(wù)質(zhì)量造成明顯影響。因此，要提前做好用戶需求調(diào)研工作，準(zhǔn)確掌握各類型用戶群體的服務(wù)需求，在其基礎(chǔ)上制定專項服務(wù)方案，向用戶提供實際需求的標(biāo)準(zhǔn)化服務(wù)。

3.2 提供空間基底數(shù)據(jù)

空間基底數(shù)據(jù)泛指時空大數(shù)據(jù)，包含諸多類型具備時間特征、空間特征的數(shù)據(jù)信息，如帶有時空標(biāo)簽基礎(chǔ)地理信息、智能感知數(shù)據(jù)以及專題數(shù)據(jù)。其中，基礎(chǔ)地理信息是傳統(tǒng)矢量數(shù)據(jù)、影像數(shù)據(jù)、數(shù)字高程模型在內(nèi)的4D 數(shù)據(jù)，和地名地址、地理實體等三維模型數(shù)據(jù)，收集整理測繪報告，從中提取與智慧城市建設(shè)活動相關(guān)聯(lián)的基礎(chǔ)測繪數(shù)據(jù)。智能感知數(shù)據(jù)是智慧城市通過物聯(lián)網(wǎng)平臺所獲取帶有時空標(biāo)識的實時數(shù)據(jù)信息，包括公安、城管、氣象等領(lǐng)域的監(jiān)測數(shù)據(jù)，以及一體化對地觀測系統(tǒng)與城市管理部門提供的感知數(shù)據(jù)。

1）共享應(yīng)用

以城市管理部門作為服務(wù)對象，提前根據(jù)智慧城市建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)，確定統(tǒng)一時空數(shù)據(jù)基準(zhǔn)，基于統(tǒng)一基準(zhǔn)來搭建各部門業(yè)務(wù)應(yīng)用系統(tǒng)，政府部門開展業(yè)務(wù)活動時，直接從時空信息云平臺上調(diào)取所需基礎(chǔ)地理時空數(shù)據(jù)[4]。

2）交換應(yīng)用

在統(tǒng)一時空數(shù)據(jù)基準(zhǔn)的前提下，各政府管理部門把業(yè)務(wù)系統(tǒng)產(chǎn)生的專題數(shù)據(jù)作為交換內(nèi)容，對同一對象進(jìn)行統(tǒng)一標(biāo)識處理，將專題數(shù)據(jù)提交至?xí)r空信息云平臺，實現(xiàn)數(shù)據(jù)交換目標(biāo)，從根源上解決信息孤島問題，并通過統(tǒng)一標(biāo)識預(yù)防相同對象數(shù)據(jù)偏差問題出現(xiàn)。

3）聚合應(yīng)用

運用大數(shù)據(jù)、人工智能等信息化技術(shù)，建立城市綜合決策系統(tǒng)，把全部類型專題數(shù)據(jù)備份傳遞給綜合決策系統(tǒng)，對海量數(shù)據(jù)進(jìn)行關(guān)聯(lián)分析，通過增加樣本數(shù)量來提高決策精度，取得“1+1＞2”的數(shù)據(jù)應(yīng)用效果。

4）挖掘應(yīng)用

運用時空挖掘技術(shù)，對資源庫內(nèi)的全部時空數(shù)據(jù)資源進(jìn)行挖掘分析，掌握客觀發(fā)展規(guī)律，推演目標(biāo)事件的未來發(fā)展情況。

3.3 構(gòu)建實景三維場景

實景三維模型是新型基礎(chǔ)測繪體系在智慧城市建設(shè)項目中的一項主要應(yīng)用方法，運用多項現(xiàn)代測繪技術(shù)來獲取測繪數(shù)據(jù)，經(jīng)過內(nèi)業(yè)處理后，建立實景三維模型，立體化、直觀化與精細(xì)化呈現(xiàn)城市整體建設(shè)情況，模型屬性涵蓋諸多信息，幫助用戶更加深入地了解城市情況。

1）實景描述

以展示實體對象具體情況為應(yīng)用目標(biāo)，既可以把智慧城市整體作為實體對象，也可選擇把單體城市基礎(chǔ)設(shè)施、工程實體結(jié)構(gòu)作為實體對象，根據(jù)應(yīng)用要求來確定模型描述內(nèi)容，必須包含位置信息、尺度信息等基本信息。

2）綜合模擬

結(jié)合來源、層次的多源異構(gòu)數(shù)據(jù)進(jìn)行融合處理，實現(xiàn)資源空間優(yōu)化配置目標(biāo)，掌握各類數(shù)據(jù)的關(guān)聯(lián)情況，在海量數(shù)據(jù)支持下，以三維實景模型為載體，推演目標(biāo)事件后續(xù)發(fā)展過程。

3）社會服務(wù)

以人民群眾為服務(wù)對象，應(yīng)通過實景三維模型，將城市服務(wù)內(nèi)容與測繪數(shù)據(jù)相互聯(lián)系，提供更為優(yōu)質(zhì)的社會服務(wù)，包括無人駕駛、3D導(dǎo)航地圖、智慧停車等[5]。以無人駕駛服務(wù)為例，提前收集市政道路沿途點云數(shù)據(jù)，建立高精度三維地圖，引導(dǎo)車輛沿規(guī)劃路線自動行駛。同時，車輛搭建傳感器，實時收集、上傳現(xiàn)場監(jiān)測信號，根據(jù)信號處理結(jié)果，極短時間內(nèi)發(fā)現(xiàn)前方障礙物并確定前后車距，必要情況下，啟動自動避障程序，準(zhǔn)確躲開前方障礙物，并在確定前方路段擁堵后重新規(guī)劃最佳行駛路線。

3.4 創(chuàng)新測繪技術(shù)

在我國大力建設(shè)智慧城市的背景下，對測繪成果質(zhì)量提出了更高要求，傳統(tǒng)測繪技術(shù)存在時效性差、空間分辨率低下、誤差明顯的局限性，測繪成果逐漸無法滿足使用需求。

以無人駕駛服務(wù)為例，交通路況復(fù)雜多變，沿用傳統(tǒng)測繪技術(shù)無法動態(tài)掌握當(dāng)前交通路況，如果直接根據(jù)歷史測繪成果來引導(dǎo)車輛行駛，容易因撞擊前方車輛與各類障礙物而引發(fā)交通安全事故。為此，需重點提升測繪精度與測繪成果的時效性，滿足智慧城市建設(shè)需求?？梢圆扇⌒l(wèi)星遙感測繪技術(shù)，通過近地衛(wèi)星來拍攝地球表面影像，把衛(wèi)星影像同步發(fā)送給專業(yè)處理軟件，自動化開展一系列影像處理操作，獲取DOM數(shù)字正射影像、DEM數(shù)字高程模型等測繪成果，最終把測繪成果提交到時空信息云平臺，動態(tài)更新三維實景模型，真實反映實體對象當(dāng)前情況。

4 結(jié)語

綜上所述，新型基礎(chǔ)測繪體系的融合應(yīng)用，是建設(shè)新型智慧城市的重要一環(huán)，應(yīng)用效果與城市建設(shè)質(zhì)量息息相關(guān)。在智慧城市建設(shè)過程中，要重視新型基礎(chǔ)測繪的運用，積極落實搭建時空信息云平臺、提供空間基底數(shù)據(jù)、構(gòu)建三維實景模型、創(chuàng)新測繪技術(shù)等多項應(yīng)用策略，以新型基礎(chǔ)測繪為支撐，順利建成新一代智慧城市，穩(wěn)步提升城市治理水平。