淺析物聯(lián)網(wǎng)地理信息服務(wù)

胡丹桂

（武漢職業(yè)技術(shù)學(xué)院 湖北 430074）

0 引言

“物聯(lián)網(wǎng)”源自1999年，最初概念為“把所有物品通過射頻識別等信息傳感設(shè)備與互聯(lián)網(wǎng)連接起來，實現(xiàn)智能化識別和管理”。2005年11月17日，在突尼斯的“信息社會世界峰會”上，國際電信聯(lián)盟首次正式提出了“物聯(lián)網(wǎng)”的定義，即：通過射頻識別、紅外感應(yīng)器、全球定位系統(tǒng)、激光掃描器等信息傳感設(shè)備，按約定的協(xié)議，把任何物品與互聯(lián)網(wǎng)連接起來，進行信息交換和通信，以實現(xiàn)智能化識別、定位、跟蹤、監(jiān)控和管理的一種網(wǎng)絡(luò)。之后物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用快速發(fā)展，世界各國紛紛制定自己的物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展戰(zhàn)略，如美國的“智慧地球”，歐洲的i2010，日本及韓國的泛在網(wǎng)絡(luò)計劃，我國的“感知中國”等。在各國的大力推動和政策引導(dǎo)支持下，物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)迅速發(fā)展，并與地理信息產(chǎn)業(yè)結(jié)合起來，發(fā)展成為物聯(lián)網(wǎng)地理信息服務(wù)。

GIS為物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展提供了關(guān)鍵性的技術(shù)支持。借助地理信息系統(tǒng)平臺，豐富了物聯(lián)網(wǎng)存儲和管理信息的手段，增強了物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)分析和挖掘能力，強化了物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用信息管理水平，使得物聯(lián)網(wǎng)與地理信息系統(tǒng)的結(jié)合也越來越緊密。本文從體系結(jié)構(gòu)、關(guān)鍵技術(shù)及在智慧城市的應(yīng)用前景等方面來淺析物聯(lián)網(wǎng)地理信息服務(wù)。

1 物聯(lián)網(wǎng)GIS體系結(jié)構(gòu)

物聯(lián)網(wǎng)GIS應(yīng)是一個開放型的架構(gòu)，它使用開放型協(xié)議，支持各種基于互聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用。從技術(shù)架構(gòu)上來看，物聯(lián)網(wǎng)GIS可分為3層：感知層、網(wǎng)絡(luò)層和應(yīng)用層。

感知層包括GPS或北斗衛(wèi)星、遙感和三維激光掃描，是物聯(lián)網(wǎng)GIS發(fā)展和應(yīng)用的基礎(chǔ)。各種傳感節(jié)點通過感知目標(biāo)環(huán)境的相關(guān)信息，并自行組網(wǎng)傳遞到網(wǎng)關(guān)接入點，網(wǎng)關(guān)將收集到的數(shù)據(jù)通過互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)提交到后臺處理。

網(wǎng)絡(luò)層包括寬帶空間數(shù)據(jù)傳輸、空間信息加密、海量數(shù)據(jù)存儲、數(shù)據(jù)安全過濾、網(wǎng)格單元劃分等。主要負責(zé)通過各種接入設(shè)備實現(xiàn)互聯(lián)網(wǎng)、移動通信網(wǎng)等不同類型的網(wǎng)絡(luò)融合、數(shù)據(jù)傳輸、信息加密、數(shù)據(jù)存儲、網(wǎng)格劃分等功能。

應(yīng)用層包括“人—物”公共信息共享平臺、虛擬物聯(lián)地理環(huán)境、數(shù)據(jù)處理中間件、地理信息WFS信息服務(wù)、云計算、地質(zhì)災(zāi)害預(yù)報、基本農(nóng)田監(jiān)測和環(huán)境評估。

2 物聯(lián)網(wǎng)GIS關(guān)鍵技術(shù)

通過上述對體系結(jié)構(gòu)的分析可知，物聯(lián)網(wǎng)GIS發(fā)展的關(guān)鍵技術(shù)如下：

（1）復(fù)雜的空間關(guān)系和時空數(shù)據(jù)模型

空間關(guān)系是GIS里非常重要的一個問題，通常GIS 下的空間關(guān)系包括拓撲關(guān)系、度量關(guān)系、順序關(guān)系，其中拓撲關(guān)系最為重要，目前 GIS管理的大多數(shù)還是靜態(tài)的空間關(guān)系，關(guān)于GIS時空關(guān)系問題，目前比較常見的有基于快照、基態(tài)修正，以及基于事件的時空數(shù)據(jù)模型。具備移動特征的物體間復(fù)雜的空間關(guān)系及移動物體的時空數(shù)據(jù)模型尚不成熟。

（2）海量空間數(shù)據(jù)管理與云計算

有人預(yù)測，物聯(lián)網(wǎng)將有億萬級的設(shè)備加入，且不斷增長，這樣的信息將是海量的，隨著計算機存儲技術(shù)、空間數(shù)據(jù)庫等的發(fā)展，目前在 GIS里已經(jīng)能夠存儲和管理海量的數(shù)據(jù)，物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的數(shù)量與其他的空間數(shù)據(jù)相比，應(yīng)該不算什么。但是由于它們是實時更新的，而不像通常的 GIS里隔一段相對較長的時間更新，它們的歷史數(shù)據(jù)也需要被存儲，其數(shù)據(jù)量將呈級數(shù)增長，加上關(guān)聯(lián)的其他信息，對數(shù)據(jù)存儲仍會是一個巨大的考驗。

（3）面向大眾“人-物”公共信息共享平臺

另外一個需要解決的問題就是信息共享問題，通過不同途徑、不同部門采集的各種電子信息（包括空間信息）可能是多源異構(gòu)的，這些信息如果不能互聯(lián)共享，則必然會出現(xiàn)障礙。近年來，我國加大了數(shù)字城市建設(shè)的力度，在多個城市打造了城市公共信息平臺，目的就是使各行各業(yè)能夠通過城市“一張圖”共享信息。物聯(lián)網(wǎng)采集的空間數(shù)據(jù)也應(yīng)該能夠加入這個信息共享平臺，它應(yīng)該是真正面向大眾，基于面向服務(wù)SOA架構(gòu)的，支持語義、語音等形式，聯(lián)接諸如智能社區(qū)管理系統(tǒng)等應(yīng)用系統(tǒng)的，實現(xiàn)人與物自由暢通交流的平臺，這才是真正的“智慧城市”。

（4）其他關(guān)鍵技術(shù)

其他的關(guān)鍵技術(shù)還有很多，如：RFID（Radio Frequency Identification）無線射頻身份識別技術(shù)、傳感器感知技術(shù)、通信技術(shù)與網(wǎng)絡(luò)融合技術(shù)、智能信息處理技術(shù)等。

3 物聯(lián)網(wǎng)地理信息服務(wù)在智慧城市中應(yīng)用前景

物聯(lián)網(wǎng)在智慧城市發(fā)展中的應(yīng)用關(guān)系到市政管理智能化、樓宇智能化、交通智能化及其他應(yīng)用智能化等方面，以下對其應(yīng)用做詳細的闡述。

（1）市政管理智能化

對于市政管理智能化其主要包括以下幾點：（1）建構(gòu)城市物聯(lián)網(wǎng)公共服務(wù)體系；構(gòu)建具備開放式、共享式的政府電子物聯(lián)網(wǎng)體系，建設(shè)可完成多行業(yè)、多角度的數(shù)據(jù)協(xié)同、共享，為個人、企業(yè)及政府提供詳細的城市運作及商業(yè)服務(wù)的物聯(lián)網(wǎng)公共信息服務(wù)體系。（2）建構(gòu)物聯(lián)網(wǎng)公共設(shè)施監(jiān)控，首先對城市的公共重要設(shè)施進行系統(tǒng)標(biāo)示，以達到對城市公共設(shè)施精確監(jiān)控及全程跟蹤，確保城市公共安全，最終完成政府的數(shù)字化管理。（3）物聯(lián)網(wǎng)食品跟蹤；對一些重要食品物資進行標(biāo)示，就可實現(xiàn)對食品物資的全程追蹤。

（2）交通智能化

在城市的建設(shè)過程中，使城市交通和軌道交通等各種重要設(shè)備智能化，保證實現(xiàn)城市交通工作的全程追蹤和管理。這需要做好兩方面的工作，即一方面政府要將數(shù)字化調(diào)度管理與城市的資源配置結(jié)合在一起，實現(xiàn)優(yōu)化配置；另一方面，作為交通管理部門要全面提高各種事故的預(yù)防和檢測能力，使調(diào)度監(jiān)控和處理應(yīng)急事件的能力全面提升。

（3）其他應(yīng)用智能化

物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在城市的物流和供應(yīng)管理、產(chǎn)品的制造和管理以及各種交通行業(yè)中行李和包裹的處理、圖書館中各種文檔的管理和追蹤、門禁系統(tǒng)的標(biāo)識等方面得具備廣泛的發(fā)展前景。

4 結(jié)語

物聯(lián)網(wǎng)GIS的發(fā)展不但是信息技術(shù)的一大變革，對未來城市、智慧城市的建設(shè)及發(fā)展起著難以估量的作用。當(dāng)前我國物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在智慧城市中的作用并不是很突出，這就需要相關(guān)工作者不斷學(xué)習(xí)、研究并結(jié)合我國實際情況，科學(xué)、系統(tǒng)的加強物聯(lián)網(wǎng)在智慧城市中應(yīng)用，可以相信，隨著我國物聯(lián)網(wǎng)GIS技術(shù)的不斷發(fā)展及成熟，其必能更好的改善我們的生活條件。

[1]易雄鷹.物聯(lián)網(wǎng)中的地理信息系統(tǒng)［J］.地理信息世界.2011.

[2]L.Atzori，et al.The Internet of Things：A survey [J].Computer Networks.2010.

[3]新華網(wǎng).溫家寶：讓科技引領(lǐng)中國可持續(xù)發(fā)展.[EB/OL].[2010-09-13].http：//news.xinhuanet.com/politics/2009-11/23/content_12526569.htm.

[4]李清泉，李必軍.物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用在GIS中需要解決的若干技術(shù)問題［J］.地理信息世界.2010.

[5]喬彥友，李廣，常原飛等.基于GIS和物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的基礎(chǔ)設(shè)施管理信息系統(tǒng)［J］.地理信息世界.2010.

[6]李德仁，邵振峰，楊小敏.從數(shù)字城市到智慧城市的理論與實踐[J].地理空間信息.2011.

[7]馬文剛.物聯(lián)網(wǎng)，建設(shè)智慧城市的DNA[J].上海信息化2011.