城市動態數據服務系統關鍵技術及應用

劉曉宇

（1. 新疆維吾爾自治區遙感中心，新疆 烏魯木齊 830011）

1 系統總體構架

新疆城市動態數據服務系統以社區管理人員、居民為主要用戶，對社區管理中的公共設施和衛生、消防安全、占道經營、樹木病蟲害、電磁輻射等動態數據進行低成本采集和監測，構建符合社區管理需求的原型系統，對數據進行深度挖掘和分析，建立融合了遙感技術、地理智能、移動通信、物聯網等多項前沿技術的智能化社區動態信息采集與分析管理系統，并實現社區信息動態采集、信息分析評估、社區管理監控、社區論壇4大功能（如圖1）。

該系統的技術路線為：①在感知層，利用自適應路由組網算法和混合自適應定位技術，實現特定行業的物聯終端和移動終端的互聯互通，將實際應用中和即將建設的終端設備整合到信息系統中來；②在網絡層，通過交互實時移動Agent算法對無線信道傳輸進行優化，保證動態數據傳輸的有效性和實時性；③在應用層，基于地理智能決策技術，對所采集的動態信息進行挖掘分析，為上層應用提供分析、決策支持。具體的實施路線如圖2所示。

2 系統體系建設

智慧城市建設的目標是通過數字化和對城市系統運行狀態的動態監測（也是一種數字化手段）驅動動態數字模型，通過對城市主體行為、城市組成要素的控制，實現對城市系統和城市規劃、設計、建設、運行管理和服務過程的調控。

1）進行智慧城市典型體系架構研究。智慧城市典型體系架構如圖3。

2）“交互式實時Agent算法”和“地理智能決策”兩個關鍵技術的研究。基于現有的智能手機軟硬件及傳感器技術，利用自適應路由算法和混合自適應定位技術實現移動終端、固定無線接入終端與物聯網終端部件的互聯及數據傳輸，進行“交互式實時Agent算法”技術的研究，見圖4。此算法解決了移動終端與物聯網的無線連接，利用物聯網絡對地理空間信息、城市部件信息、環境信息等進行動態采集，通過移動終端和移動網絡將數據傳輸到物聯網信息中心，降低采集成本，提高了數據傳輸的可靠性和效率。利用遙感、地理智能、移動通信、物聯網等技術采集的空間數據進行智能數據挖掘分析，實現面向應用層的數據業務封裝，進行“基于地理智能的決策支持技術”研究，見圖5。

3）建立智能化社區動態信息采集與分析管理系統，實現社區信息動態采集、信息分析評估、社區管理監控、社區論壇4大功能，如圖6。利用現有的智能手機終端，使社區工作人員和社區居民積極參與到動態數據采集和社區管理中，基于他們采集的基礎數據，在系統中進行深度挖掘和分析，實現社區智能化管理。該系統示范成功后，也可在城市管理、環境保護、公共安全等行業進行推廣應用。

3 系統技術難點

新疆城市動態數據服務系統是面向社會服務的重要平臺，通過互聯網為社區工作人員及社會公眾提供數據采集、信息交流、意見反饋的服務，為社區智能化決策提供支持。基于智能手機客戶端采集動態數據，并向系統平臺發送報告（如圖7），建立社區與居民共建共享的新機制，實現信息即時反饋和事務及時處理的服務模式。

本項目主要融合遙感技術、地理智能、移動通信、物聯網等多項前沿技術，發現“人、物、事件”的關聯，構建低成本的動態信息采集與可提供行業數據支撐應用的原型系統。項目主要解決兩個關鍵問題：

1）交互式實時移動Agent算法。本項目中，移動終端通過物聯網接入網關，可以收集不同傳感器傳輸過來的各類數據，采集量大，某些還有很高的實時性要求。如果移動終端與服務器之間無線信道容量不能滿足需要，將導致數據丟失、傳輸延遲甚至系統癱瘓。所以，良好的數據管理技術能夠提高傳感器節點協作感知、采集、處理、發布數據信息的效率,進而更好地確定無線傳感器網絡所采集的數據的可用性和有效性。

2）基于智能地理的決策支持技術。對于傳感器采集的數據，各行業的需求差異很大，我們可以針對這些差異性，基于地理智能技術進行深度的數據挖掘。對于傳感器收集的空間位置、采集數據、歷史軌跡、時間軸等，進行分析、歸類以及通過系統的自我學習，判斷出探測對象的一系列特性，然后通過這些特性進一步發掘這些數據之間的關聯和規律。

4 應用前景

1）城市運行管理領域。在網格化管理中，利用智能終端、通信基站、顯示屏等設備，深化城市部件監控，優化數據流程，提高對現場信息的采集、處理和監督，將信息化城市管理部件接入物聯網，對城市管理的興趣點進行統一標示，可以進一步明確網格化的權屬責任，加強對城市管理部件狀態的實時監控，降低信息化城市管理中對人工巡查的依賴程度，提高問題發現和處置的效率，進而提升網格化管理水平。

2）環境監控領域。通過智能感知并傳輸信息，在大氣和土壤治理、森林和水資源保護、應對氣候變化和自然災害中，物聯網可以發揮巨大的作用。利用物聯網技術，形成對污染排放源的監測、預警和控制的閉環管理。利用傳感器加強對空氣質量、城市噪音的監測，在公共場所進行現場信息公示，并利用移動通信系統加強與監督檢查部門的聯動。加強對水庫河流、居民樓二次供水的水質檢測網絡體系建設，形成實時監控。加強對森林綠化帶、濕地等自然資源的傳感系統建設，并結合地理空間數據庫，及時掌控綠化資源情況。利用傳感器技術、通信技術等手段，完善對熱力能源、樓宇溫度等系統的監測、控制和管理。通過完善智能感知系統，合理調配和使用水利、電力、天然氣、燃煤、石油等資源。

3）公共安全領域。將物聯網通過移動網絡接入城市智能管理系統，加強對重點地區、重點部位的視頻監測監控及預警，增強網絡傳輸和數據分析能力，實現公共安全事件監控，以及災火警等現場信息的采集、分析和處理，加強監察執法管理的現場信息監測，提高行政效能。

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