智慧城市時空云平臺的建設及應用探討

文/徐亮亮，李珂，康荔，王軍

隨著社會經濟及城市建設的不斷發展,建立智慧城市成為促進城市轉型與國家可持續發展的有力舉措。智慧城市時空云平臺具備數據獲取、挖掘分析、時空數據服務等功能,能夠為實現城市的智能化帶來可能。基于此，本文就某市智慧城市時空云平臺建設中基礎數據生產技術的規程流程、常見專題數據獲取方法及應用展開探討，以期為加快智慧城市平臺建設提供新的思路。

近年來，隨著社會經濟的迅速發展和城市化進程的日漸加快，國土、規劃、建設、公安、環保等部門都在積極建設基礎地理信息資源，以進一步提高城市管理水平，獲得更高的經濟和社會效益。但由于缺乏統一的測繪地理數據標準體系，這些部門的建設成果和相關數據未得到集中管理，傳統的地理信息數據共享方式已無法適應城市綜合管理和經濟快速發展的實際需要。與此同時，城市公共管理、應急處理、公共服務和科學決策等工作對統一且權威的城市地理信息化的需求越來越迫切。基于此，打造時空大數據平臺以實現更全面的互通互聯、更有效的共享交換、更協作的關聯應用、更深入的智能化，對于推進信息化建設、帶動以信息產業為主的高新技術產業發展、創造良好的城市軟硬件環境、增強城市綜合競爭力和輻射力、加速智慧城市建設進程等意義重大。

一、建設智慧城市時空云平臺的數據基礎

在智慧城市時空云平臺建設過程中，技術人員采用2000國家大地坐標系、當地中央子午線以及3度帶高斯正形投影共同構成平面坐標系統；采用1985國家高程基準作為統一基面；同時根據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、建設智慧城市時空云平臺的基礎數據框架

3D產品是構建時空信息云平臺的基礎數據框架，也是其他專項數據的空間載體。通常，用于構建3D產品的城市基礎數據主要依靠航空攝影測量等方法來獲取，采集內容主要有像片控制點、空中三角，以及制作DEM（數字高程模型）、DOM（文檔對象模型）、DLG（數字線劃地圖）等所需的內業數據等。

（一）3D模型數據采集

影像數據多借助無人機航拍采集，傾斜攝影數據經影像數據預處理、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、高還原度等優勢，并且能夠精確直觀地展示城市地形、坐標、距離、面積、體積等數據信息。因此，這類模型被廣泛應用于城市設計和規劃、智慧城市管理平臺建設等領域，并受到城市管理部門、國土資源管理部門、應急指揮部門、國土安全部門等的青睞。

（二）地名地址數據采集

地名地址數據是在基礎地理數據的基礎上，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。地名地址數據共分為地名、地址和興趣點三個部分。

1.外業采集

（1）采集內容。地名地址信息的主要來源是單位廠區銘牌、小區（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據信息輸入外業調查軟件，并進行外業調查與核實，例如：針對圖上已有數據，進行位置與屬性的核實；針對圖上缺失數據，先在工作底圖上標示位置，再填寫相關屬性信息。外業采集任務應分區塊進行，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一個地址的原則，但注意單位名稱應遵循從大到小的取舍原則。在采集地址數據時，工作人員應盡量確保全面、準確；在區塊邊緣進行采集作業時，工作人員務必做好接邊工作。

2.內業數據處理

（1）數據展點。在采集沿街商鋪的興趣點時，工作人員應沿著臨街房屋的邊線均勻標注位置，并確保標注點位于建筑內部。對于不規則、一鋪多址的情況，工作人員應再次確認后合理調整標注點；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，工作人員應將標注點置于面狀目標幾何中心的主要建筑物上。此外，展點數據采集完成后，工作人員還需要賦予每個對應矢量點采集屬性。（2）地址數據賦值處理及匯總。所有采集的地址數據應按四級層次進行描述，即政務區、開發區/街巷/小區/片區、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確，屬性字段符合規則。最后，工作人員應將各批次的數據整合成一個文件，以便一次性檢查包括矢量文件、匯總照片在內的所有相關數據。

3.數據入庫

將地址數據標準化處理后，工作人員還需要基于地名地址庫構建地理空間與地理屬性為一體的標準地名地址數據庫。構建完成后，該數據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據支撐，進而提高城市管理與服務水平。

三、物聯網節點數據的采集與應用

（一）物聯網節點數據的采集

（1）空間位置采集。工作人員可以通過影像、DLG數據提取、GNSS-RTK技術、全站儀實測等途徑來采集物聯網節點空間數據。（2）屬性信息采集。此環節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、現勢性、設備編號、所屬單位、接口調用地址等字段，同時每個設備空間的采集編號、屬性登記編號應一致且唯一。

（二）物聯網節點數據的應用

物聯網節點數據主要指視頻監控設備、溫度氣壓檢測、水位等平臺建設過程中所需要的相關節點數據。此類基于物聯網搭建的數據平臺有利于實現“互聯網+行政執法”“互聯網+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控和管理系統，以及時處理異常事件。同時，相關物聯網技術也可以用在智慧城管、智能安防系統、智慧社區、智能交通等領域。

四、街景數據的補充采集、處理與應用

（一）街景數據的補充采集

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

（二）街景數據處理

（1）坐標數據處理，如平面坐標、經緯度坐標以及航向角等信息；（2）街景影像數據處理，如全景圖片的拼接、隱私信息處理等內容；（3）軌跡線數據處理，即計算和編輯街景影像數據的軌跡線數據；（4）街景切片處理，即完成以上步驟后，工作人員應將所有數據統一進行切片處理，并將處理好的數據存入數據庫。

（三）街景數據的應用

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

五、智慧城市時空云平臺的應用

簡而言之，智慧城市時空云平臺就是把時間、空間、專題數據等融成三維一體化數據，全面整合城市各種數據資源，統一坐標系統，并基于地理信息系統打造的實體化、三維化、語義化、時序化的全空間一站式云服務平臺。功能完備的智慧城市時空云平臺可以應用于國土空間規劃、生態環境保護、城市治理、自然災害預警、在線旅游、安全檢測、智慧園區等領域，同時還可以根據用戶需求搭建成專項或綜合的服務平臺。未來，隨著實景三維中國建設的進一步完善，智慧城市時空云平臺有望升級成更加完善的服務系統，并實現線上、線下的同步創新發展，甚至在無人機數據獲取、數據處理、實景三維建設、專題數據融合、平臺建設等方面獲得顯著進步，從而更好地服務用戶，打造新的測繪服務高地。

六、結語

智慧城市時空云平臺的建設涉及內容廣泛，是一項龐大的工程，而建設此類平臺往往離不開先進技術的支撐。當前，云計算、物聯網技術已廣泛應用于智慧城市建設等領域。但面對數據的復雜性、獲取方式的多樣性，相關部門及工作人員必須打破傳統測量方式的限制，積極跨行業學習新技術，從而適應新的市場發展需求。未來，智慧城市時空云平臺只有堅持維護更新，研發新的專題領域，才能更好地服務于城市建設，共創美好家園。