宁波智慧位置公共服务平台建设

◎ 宁波市测绘设计研究院 王 坤 梁寒冬 徐狄军 吴秀芸

1 “智慧位置”的提出

随着全球物联网、新一代移动宽带网络、下一代互联网、云计算等新一轮信息技术迅速发展和深入应用，一些国家、地区和城市率先提出了建设智慧国家、智慧城市的发展战略[1]。智慧城市，是新一轮信息技术变革的产物，是信息资源日益成为重要生产要素和信息化向更高阶段发展的表现。宁波市抓住成功举办2011年上海世博会“信息化与城市发展论坛”的契机，基于信息化的良好基础和城市发展定位，适时做出了建设智慧城市的决定，成为了国内首个系统谋划推进智慧城市建设的城市。2010年12月《中共宁波市委关于制定宁波国民经济和社会发展第十二个五个规划的建议》将加快智慧城市建设列入“六个加快”总要求之中。

2010年底，按照宁波市委市政府加快推进智慧城市建设的要求，宁波市测绘设计研究院积极行动，经过充分调研和酝酿，提出了“智慧位置”这一新理念，以更好地服务智慧城市的建设。该理念提出以空间地理信息资源、人口资源等数据为基础，综合运用3S技术、云计算、游戏引擎等技术，通过互联网、物联网等多种网络，实现基于位置的应用服务。特别地，2011年4月IBM公司刊发“提供基于位置的分析服务建立更智慧的城市”为题的文章，强调了基于位置的技术对于建设智慧城市的关键性作用，这也进一步肯定了“智慧位置”理念提出的必要性。智慧位置可以为智慧物流、智慧城管、智慧水利、智慧交通等各种智慧专业提供位置服务，是智慧城市建设的基础(如图1所示)。

图1 智慧位置

智慧位置助力宁波智慧城市建设，其载体是智慧位置公共服务平台，是智慧位置加速落地的主力军。因此，接下来本文就智慧位置公共服务平台的建设情况进行系统的阐述。

2 平台建设的目标和任务

作为“智慧位置”的载体，宁波智慧位置公共服务平台建设的目标是，在全国范围内率先提出并完善“智慧位置” 的理念建设；同时根据“智慧位置”的理念，打造“阿拉图”品牌，建设完成云位置和云娱乐，推出系列应用和服务，带动宁波地区游戏、动漫等相关产业的发展，提升宁波城市形象，推动智慧宁波的建设。具体建设任务可概括为“1+2+3+4”：

（1）1个品牌：塑造一个品牌，即“阿拉图”品牌。做好品牌推广工作，提升“阿拉图”知名度，树立良好形象。

（2）2朵云：打造两种云服务，即云位置和云娱乐平台。其中，云位置由阿拉图地球、阿拉图地图、阿拉图移动地图、数据运维服务组成；云娱乐包括阿拉图游戏引擎、阿拉图游戏场景、阿拉图云CG中心和运维服务组成。

（3）3种数据：扩充传统“4D”测绘产品，建设三维数字地图、数字侧视地图、可量测实景影像三种新型数字测绘产品（简称“新3D”）[2]。

（4）4类应用服务：在云位置和云娱乐的基础上，推出四类应用服务。包括位置服务、游戏服务、动漫服务、拓展应用。

3 平台架构和关键技术

3.1 平台的架构

整个平台采用SOA（面向服务的架构）架构，采用的是C/S和B/S混合模式，平台分为四个层次和两个支撑体系，即基础设施层、基础数据层、基础服务层、应用服务层，以及安全保障和标准规范两个支撑体系，平台的总体架构如图2所示。

基础设施层提供了平台运行所需的基础设施，包括有线无线网络和各类软硬件设施。

基础数据层包含了数字高程模型、数字正射影像图、数字线划地图、数字栅格地图等四种传统数字测绘产品（简称“4D”）和三维数字地图、数字侧视图、可量测实景影像等三种新型数字测绘产品（简称“新3D”）。

基础服务层包含了云位置和云娱乐。其中云位置包括阿拉图地图、阿拉图地球、阿拉图移动地图和数据运维；云娱乐包括阿拉图游戏引擎、阿拉图云CG、阿拉图游戏场景及游戏运维服务。

应用服务层为特色应用服务，包括位置、游戏、动漫三类服务和GPS电子商务、展示、移动社交、消费等拓展应用，带动相关产业的发展，推动智慧宁波的建设。

3.2 平台的关键技术

平台的关键技术主要有三个方面：一是采用图片引擎技术实现高速的地图访问、采用地理编码技术提供地址匹配服务、基于网络的定位、三维建模等为代表的3S技术；二是以射频识别、无线传感器、嵌入式为代表的物联网技术；三是从分布式处理、并行处理和网格计算发展而来的云计算技术。

4 平台基础数据

长期以来，测绘的主要产品是传统的4D测绘产品。宁波院4D测绘产品，经过长期建设、积累和发展已经形成规模，成为宁波市城市建设和规划、经济发展所依赖的基础地理空间信息资源。然而，传统4D测绘产品提供的是有限的基础信息，不能完全满足社会各行各业对空间信息的需求。大量用户需要的与专业应用和个人生活相关的信息无法涵盖在传统的4D产品中[2]。因此，为了满足社会和公众日益增长的空间信息服务需求，丰富空间数据表达方式，引入了新3D数据，即三维数字地图、数字侧视图、可量测实景影像。

图2 总体架构图

图3 三维数字地图

4.1 三维数字地图

三维数字地图（Three-dimensional Digital Map），是在DLG、DEM和DOM基础上，叠加计算机辅助表现立体空间景观的三维仿真模型之后而形成的地图（如图3所示）。三维数字地图以电子为介质，更加直观和逼真地表达了空间对象的数量、质量、位置特征及时空分布，具有完整的时空定位特征，能够给予读者更加直观的三维空间信息。

4.2 数字侧视地图

数字侧视地图（Digital Side-view Maps），是将三维景观模型按平行投影变换后，叠加在航摄数字真彩色正射影像上，生成的地图，俗称2.5维地图。通常根据真三维模型按照一定高度、视角和灯光效果进行渲染输出、加工制作而成（如图4所示）。数字侧视地图既具有三维数字地图良好的表现效果，又具备数据量小、网上传输速度快的优点，满足了在现有的网络环境下对三维地图的快速浏览访问，在传统二维地图和真三维地图很好地起到一个承上启下的作用。

4.3 可量测实景影像

可量测实景影像（Digital Measurable Images），是指一体化集成、融合、管理的时空序列上的具有像片绝对方位元素的航空、航天、地面立体影像的统称[3]。它是一种地面近景可量测影像，主要按照人的视角提供详细的城市立面信息（如图5所示）。可量测实景影像无论从采集方式、数据表达的直观性、数据的丰富程度、后期数据处理上都较传统的4D产品有了质的飞跃[4]。图6为实景影像采集系统，由于采用了地面遥感的原理，除了获得城市空间要素的地理位置和属性数据以外，还能获得要素的高分辨率立体影像数据，建立城市基础地理信息全要素的影像数据库，并可以深入挖掘数据价值，为社会各界用户提供全方位服务。

新3D产品极大的丰富了现有的数据呈现方式。其中，三维数字地图能提供更为直观的信息，数字侧视地图是数字三维地图的有益补充，可量测实景影像提供了对客观世界的真实、直观了解。它们解决了传统的4D产品的不足之处和新测绘类产品的归类问题，较好地满足了社会各行各业对空间信息服务的需求。

图4 数字侧视地图

5 平台基础服务

在基础数据的支撑下，平台提供云位置和云娱乐两类基础服务：

5.1 云位置

云位置(简称“L-Cloud”)是利用网络将用户要处理的信息通过后台强大的服务器细化分解成无数个与位置相关的子程序，经平台计算分析后将处理结果返回给用户，用户在数秒之内即可获得大量信息。数以万计的服务器、丰富的数据资源、强大的GIS分析功能连接起来就构成了一片“云”。“云”中的资源对用户而言是可以无限扩展的，并且可以随时获取，按需使用，随时扩展，按使用付费。平台凭借强大的分析功能，提供丰富的云位置公共服务，用户只要通过PC桌面、手机、浏览器等终端环境登录平台，即可享用云位置所提供的数据、地图、空间分析、流程化地理处理等服务。目前的地理信息平台都将移植到云位置上。云位置由阿拉图地球、阿拉图地图、阿拉图移动地图及数据运维四部分组成，其架构如图7所示。

“阿拉图地球”是通过借鉴“Google地球”界面友好、操作简单、客户端免费的特点，把各种传统的二维空间数据（包括业务部门自身的空间数据）与新3D数据无缝集成于一个球体之中，用户在计算机桌面就可以通过免费的客户端查看这些数据（如图8所示）。

图5 数字实景影像

图6 实景影像采集系统

“阿拉图地图”是以传统4D和新3D等各类空间数据为核心，能够对海量、多源异构空间信息资源进行整合、管理、发布、应用搭建和运维保障的基于浏览器的一个地图服务平台，能够为企业及公众提供不同层次的空间服务，包括从地图可视化到功能服务等多样化的服务类型、专业级制图方案、多种优化缓存切片方案及安全稳定的服务管理，能满足从存储格式、图片格式、缓存策略、切片方案到缓存更新的全部需求。

“阿拉图移动地图”将电子地图嵌入到高端移动终端（如手机、PDA、iPad等）中，通过3GWIFI网络，即可方便浏览各类地理信息。阿拉图移动地图使得地图类信息的呈现更加直观，信息搜索更加方便，找酒店、找餐馆、找行车路线、找房子等，一部手机（或PDA、iPad）就可轻松搞定，它将电子地图真正地融入到人们生活的方方面面。此外，阿拉图移动地图还可以整合位置服务功能（LBS），随时随地满足用户的地理位置需求，为用户展现清晰、准确、方便、实用的定位搜索结果（如图9所示）。

此外，为保障基础数据和平台能够长期、稳定、高效运行，需建立一个规范化的运行维护体系，完成对基础数据和平台运行的全面管理，支持基础数据和平台安全、稳定、高效、持续运行。

5.2 云娱乐

云娱乐（简称“P-Cloud”）是利用真实的三维场景，结合网络及软硬件资源，为游戏开发商提供游戏引擎服务、场景服务、游戏运维服务，带动宁波地区游戏、动漫产业的发展，塑造全新的互动娱乐产业，为追求新潮流的朋友提供最新、最炫、最健康的数字娱乐新感受。

图7 云位置架构

6 平台应用服务

在云位置和云娱乐的基础上，结合市场商业化运营模式，为大量企业提供机会，打造四种特色应用服务：

一是位置服务。在云位置的基础上，提供基于位置的数据服务、接口服务、无缝服务，推动企业向集约化、一体化、平台化和可视化的方向发展。

二是游戏服务。通过开发一系列简单的、基于真实地理环境的游戏，发挥示范作用，带动宁波地区娱乐产业的发展。

三是动漫服务。通过整合各类数据资源，打造一批彰显宁波地域特色的动漫，宣传宁波美好形象，促进宁波地区动漫产业的发展。

图8 阿拉图地球

四是拓展应用。对现有的GIS应用和服务模式进行创新和突破，拓展应用面，通过提供包括GPS电子商务、展示、移动社交、消费等应用，发挥示范作用，带动宁波地区相关产业的发展，为企业和社会大众提供更全面的服务，实现GIS的社会化、大众化。

图9 阿拉图移动地图

以拓展应用为例，可以为各类中小型企业及社会大众提供GPS电子商务应用，实现对车辆和人员的定位监控、历史轨迹查询、报警等功能，打造空间信息行业的B2B或B2C服务。

7 结束语

目前，宁波市测绘设计研究院正在积极推进“智慧位置公共服务平台”的建设，通过在传统“4D”测绘产品基础上扩充三维数字地图、数字侧视地图、数字实景影像三种新型数字测绘产品（即“新3D”），提供云位置、云娱乐基础服务，打造位置、游戏、动漫、拓展应用等面向企业和社会公众的特色应用服务，让智慧位置更好地服务于宁波智慧城市建设，推动相关产业快速发展。