智慧城市建设促使测绘与地理信息服务模式转变浅探

2016-01-31花存宏

测绘通报 2016年6期

关键词：测绘智慧数字

杨　英，花存宏

(1. 浙江省测绘与地理信息局，浙江杭州 310012； 2. 浙江省测绘资料档案馆，浙江杭州 310012)

智慧城市建设促使测绘与地理信息服务模式转变浅探

杨英1，花存宏2

(1. 浙江省测绘与地理信息局，浙江杭州 310012； 2. 浙江省测绘资料档案馆，浙江杭州 310012)

摘要：智慧城市建设是未来城市管理的必由之路，同时也对地理信息资源建设提出了更高的要求。本文分析探讨了现有地理信息服务模式与智慧城市建设需求的差距，并提出了改进措施和转变方案。

关键词：智慧城市;数字城市;物联网;地理信息服务模式

随着中国城市化进程的加快，城市规模持续增长，城市人口不断挑战历史新高。随之带来的社会问题也不断涌现，人口激增、交通拥堵、环境恶化、管理低效、资源紧张、治安严峻等已成为现代城市通病。当现有的手段难以克服城市面临的实质性挑战时，城市管理者必须采用新的措施和技术使城市管理变得更加智能，必须使用新的科技去改善自身的核心系统，从而最大限度地优化和利用有限的资源。

当今，信息社会下城市功能的智慧化要求人口、资源、环境、民生和经济要素和谐发展，因此现代城市的发展要从全局、整体的高度来处理和解决局部、个别具体的问题，使得各种要素得到合理配置和系统的整体优化。城市的正常运作和健康发展也需要按照以人为本的原则进行高效的管理。智慧化城市的建设就是基于地理信息、物联网、云计算、大数据等新一代技术的高效城市管理机制的构建。“智慧”中的“智”是技术，“慧”是人，智慧城市就是让城市更聪明，本质上是让作为城市主体的人更聪明。智慧城市是对城市发展方向的一种描述，是信息技术、网络技术渗透到城市生活各个方面的具体表现，即基于全面透彻的感知、宽带泛在的互联及智能融合的应用，实现城市与区域的可持续发展。

一、智慧城市建设是未来城市管理的必由之路

步入信息社会，城市成为信息流通、管理和服务的中心，超级城市裂解、城际联系网络化、城乡一体化现象突出。现代城市是一个巨大、复杂的人文与自然复合系统，具有多功能、多层次、高度综合的性质。智慧城市作为提高城市治理能力的重要手段，是城市信息化发展的必然趋势，是在数字城市建设发展到一定阶段、科学技术达到一定水平、社会需求达到一定程度的必然要求。

早在2006年，新加坡就将“智慧国家、全球城市”作为新世纪的发展目标，智慧城市的理念首次受到关注。2008年，IBM提出“智慧地球”的重大社会发展理念，认为世界的基础结构正在向智慧的方向发展，可感应、可度量的信息源无处不在，互联网又让这一切互联互通，变得更加智能。继而IMB又提出“智慧城市”的理念，以物联网技术为核心的智慧城市理念为城市未来发展提供了一种全新模式。智慧城市是新一代信息技术支撑、知识社会下一代创新环境下的城市形态。它通过互联网把智能传感器连接起来，实现对城市的全面感知；利用云计算、大数据等智能处理技术对海量感知信息进行处理和分析，实现网上城市数字空间与物联网的融合，并对政务、民生、环境、公共安全等的各种需求作出智能化响应和智能化决策支持。

建设智慧城市也是转变城市发展方式、提升城市发展质量的客观要求。实现智慧技术高度集成、智慧产业高端发展、智慧服务高效便民、以人为本持续创新，完成从数字城市向智慧城市的跃升。通过建设智慧城市，及时传递、整合、交流、使用各类信息，提高物与物、物与人、人与人的互联互通、全面感知和利用信息能力，从而能够极大提高政府管理和服务的能力，极大提升人民群众的物质和文化生活水平。

从智慧城市建设的体系框架来看，其包含5个层次：一是各种装备传感器组成的感知层；二是各种网络支撑的网络层；三是存储各类数据的数据层；四是数据管理层；五是包含多种应用的应用层。

从智慧城市建设的实现途径来看，一是利用云计算、移动互联网、物联网、传感器等信息技术能够实现“智能”“智慧”管理城市；二是各种专业管理模型使得“智慧”响应有了保障；三是大数据技术使得包括人类行为在内的各类数据都可以被记录和分析，可以使我们更好地感知城市，从而服务智慧城市。

城市的发展经历传统、数字城市，最终将进入智慧城市。智慧城市是数字城市建设的发展和延伸，从数字城市向智慧城市迈进，是解决我国城市化发展的必然选择。

二、现有地理信息服务模式不能满足智慧城市建设需要

李德仁院士认为，智慧城市是城市全面数字化基础之上建立的可视化和可量测的智能化城市管理和运营，包括城市的信息、基础数据设施，以及在此基础上建立网络化的城市管理平台与综合决策支撑平台。数字城市是指利用数字技术、信息技术和网络技术，将城市的人口、资源、环境、经济、文化、社会等要素，以数字化、网络化、智能化和可视化的方式加以表述(展现)，其本质就是把城市的各种信息资源整合起来，并用数字化的方式表现，用于规划城市、预测城市、运营城市、监管城市。数字城市以计算机技术、多媒体技术和大规模存储技术为基础，以宽带网络为纽带，实现信息的数据化，运用遥感、全球定位系统、地理信息系统等信息技术手段把城市进行数字化虚拟实现；数字城市是物理城市的虚拟对照体，是网上城市的数字空间，与现实城市物理空间分离。而智慧城市是通过物联网把数字城市与物理城市连接起来，本质上是物联网和数字城市的融合，智慧城市通过物联网把网上城市的数字空间与现实城市的物理空间缝合在一起。

现代城市发展所涉及的各类信息80%以上与地理空间位置有关，数字城市地理框架是城市得以高效运行的核心，是数字城市重要的基础设施。城市的基础设施和城市的仿真系统都是智慧城市的重要组成部分，可以说智慧城市的仿真空间支撑是数字城市地理空间框架。2006年，国家测绘地理信息局启动了数字城市地理空间框架建设示范项目。目前全国已有31个省、自治区、直辖市的300多个城市开展了数字城市地理空间框架建设，并在各市城市管理、公共服务、社会民生等各个领域发挥着积极的、无以替代的作用。

现有的基础地理信息服务模式是建立在满足传统地理信息服务、数字城市地理空间框架建设和地理信息公共服务平台基础之上的。数字城市地理空间框架虽然是智慧城市的空间支撑，但从智慧城市的体系架构和服务要求来看，数字城市地理空间框架只是智慧城市数据层中的核心部分，主要以结构化的数据和二、三维的地图服务为主，对于满足智慧城市建设需要主要有以下几个方面还不相适应。

1. 以项目为单位的管理模式不相适应

目前地理信息资源的获取以遥感、全球导航卫星系统、地理信息系统作为主要技术手段，以项目的形式组织生产，作业人员分专业、分工序，按照工艺流程生产地理信息数据，即生产标准的有限的数据形态，并以地理信息数据库形式保存。尽管目前基础地理信息更新周期很快，但基本上还是以提供历史数据为主。以数据生产为中心，以项目为管理单元，以层级管理为主，项目之间地理信息数据的一致性和通用性难以实现，如地理国情监测、数字城市地理空间框架建设、基础测绘等项目间的地理信息数据采用不同标准采集和处理，不能互相融合，这与智慧管理的需求不相适应。

2. 标准体系不相适应

现有的标准体系建立在对客观对象信息的几何属性的描述和图形的表达基础上，对对象附加属性的采集和描述极少，即主要关注的是图形信息；而地理信息的“智慧”化是物物相连的基本形态，必须是面向对象的地理信息采集和描述模式，既要知道“长得什么样”，又要清楚“是什么”。因此，基础地理信息的种类、结构、时效与网络输出和智能服务的要求不相适应。不仅如此，由于无处不在的网络使得地理信息的采集、传输和可视化表达必须与智能传感器、网络相连接，移动终端的地理信息采集变得越来越普遍，而目前对于移动终端和个人地理信息的采集和处理并没有纳入标准体系之中，地理信息管理系统的架构与实施提供云服务也有很大的差距。因此，地理信息要素编码与描述、地理信息的可视化、地理信息系统的架构和管理等方面的标准都必须重新定义和修改。

3. “有什么，提供什么”的服务模式不相适应

现有的地理信息服务模式建立在“有什么，提供什么”的理念之上，以数字线划图(DLG)、数字高程模型(DEM)、数字正射影像(DOM)、数字栅格图(DRG)作为地理信息产品的主要形式，按一定的周期更新基础地理信息数据，以地理空间框架为数据支撑，以地理信息公共服务平台为主要服务接口，以规则的、标准化的、有限的数据结构的地理信息系统为运营支撑，这与智能化的“想要什么，提供什么”的智慧城市服务模式相距甚远。

4. 人才结构不相适应

现有的人才结构是建立在满足测制地理信息产品基础之上的，主要是由测绘与地理信息学科的专业人才构成，很少有地理学、人文、经济、计算、网络、统计等方面的人才。智慧城市建设是由众多智能项目组成的，必然涉及众多领域和方面，地理信息的智能化服务需要结合各种基本的地理学知识及专业知识，对形成的与位置有关的数据进行挖掘分析从而提供各种服务，因此与现有的人才结构不相适应。

三、智慧城市建设促使地理信息服务模式的转变

智慧城市强调面向应用，面向用户，面向产业升级，把新一代IT技术充分运用在各行各业之中，并通过超级计算机和云计算将物联网整合起来，实现人类社会与物理系统的整合，同时通过商业智能技术，以更加精细和动态的方式管理生产和生活，从而达到“智慧”状态，即在任何地方能看到任何东西，在任何地方能做任何事。智慧城市是数字城市的延伸和发展，但不是简单的移植和复制，有些方面甚至是颠覆性的，建立在地理空间框架建设的现有地理信息服务模式要满足智慧城市建设还需要很大的差距，需要不断改进服务模式，在很多方面作出转变。

1. 从项目管理向综合信息管理转变

目前的地理信息服务模式是静态和有限的动态。智慧城市模式下物联网和云计算的运行方式及网路无处不在，各种智能传感器和遥感设备使得获取信息的手段和工具日益增多，实时地理信息数据非常庞大，数据交换和共享实时频繁，数据类型和形态复杂多样，各个工序、生产流程，以及各作业组和作业单元界限不再十分明确，机动灵活的数据处理和获取使得要素级的更新、互动更新、采用移动终端的更新、网路传输更新等新兴作业手段交替进行，从获取、加工到服务的界限模糊，必然要触动管理的方式随之改变，要完全以项目形式实现地理信息管理变得十分困难。因此，必须创新管理模式，提升管理能力，从以层级管理为主转变为以矩阵管理为主，从项目管理转变为综合信息管理。

2. 从提供定位信息向智能位置服务转变

地理信息属于空间信息，具有关系复杂、非结构化、数据量大、多比例尺、随时间变化的特点。在数字城市模式下，地理信息主要用来提供定位信息。由于数据是在采集定位信息指导下的标准数据，种类不够丰富和多样化，数据的精细化、精准化不够，加上网络环境和地理信息软件能力对多源异构、非结构化地理信息的实时信息的处理不够成熟，无论是电子地图，还是公共地理信息服务平台主要还是提供定位信息服务，应用部门叠加专业数据进行使用，以地理信息库的形式提供数据支撑。虽然以谷歌、腾讯、百度、高德为代表的地图服务已通过智能手机为大众提供便捷的地理信息服务，但也只能说是地理信息智能服务的雏形，是地理信息为大众提供智慧服务的冰山一角。在智慧城市建设模式中，地理信息不但要用来定位，还要用来分析物物之间的相对空间关系，解决“有什么，是什么”的问题，以获取几何信息为主的采集形态需要转变为几何信息和属性数据同时获取。元数据日趋重要，要用云计算技术处理大数据，使得物物相连得以实现。由于这种分析和反应都是自动响应的，因此对数据的精细化、准确性、可靠性的要求会更高，需要进一步完善和改造地理空间数据，使得能对同一空间范围内的各类事物间的互相关系作出精确判断，切实使数据“聪明”起来，对其进行一体化组织和处理，从而具有按需服务能力、强大的空间数据管理和信息处理能力，提供除位置以外的对象特定信息，实现智能位置服务。

3. 从标准数据向共建共享数据的转变

现有的基础地理信息数据库群以结构化的、有限的、静态的数据作为核心数据，没能很好地解决空间信息的贡献和利用问题。智慧城市必须建立在海量的、精确的、动态的地理信息数据基础上，数据链必须向两侧延伸：一方面向精细化发展，如城市部件的详细位置和属性信息、地上地下的一体化精准信息、室内外的三维信息、智能传感器的位置信息等；另一方面向粗略的大数据发展，用于风险防范、预测和预警、统计分析、发展模拟、预测城市、运营和管理城市等。服务链不断延伸，复杂程度增加，花样繁多的地理信息应有尽有，个性化、按需、快捷、便利、实时的服务，私人定制、按需测绘成为常态，数据提供即服务的时代渐行渐远。分工合作、资源共享、标准统一的地理信息整合、集成、共享，不同专业和部门之间分工合作，以服务为中心，共建共享变得十分必要，以统一标准采取和集合异构数据。基础数据由测绘与地理信息部门统一提供，专业数据部分由权威部门生产，实现最大限度的信息共享和交换，为用户提供一体化服务，是智慧城市建设对地理信息服务的基本要求。面向对象的管理单元，数据可组装成各种需要的形态，将城市内，特别是建立物联网需要的各种定位信息进行集成和整合，并通过网络以在线服务的方式进行交换和共享，形成一整套完善、可操作的空间信息交换共享体系，为智慧城市提供必要的地理空间信息资源，实现从标准数据向共建共享服务转变。

4. 从专业测绘向泛在测绘转变

现有的地理信息服务模式决定了测绘仍处在专业测绘阶段，尽管以谷歌为代表的地理信息众包服务模式突破了专业测绘的藩篱，但仍以传递简单的位置信息为主。智慧城市建设物物相连的需要使得所有物体置于各种传感设备的覆盖之下，智能终端的广泛应用使得位置信息获取变得十分容易，用户可以在任何地点、任何时间进行测绘；测绘手段扩展到感知设备和传感网络；测绘内容不仅仅是位置数据，还包括人与环境的关系，以地理数据、轨迹数据、空间媒体数据为主要位置大数据，势必要求实现从专业测绘向泛在测绘转变。

5. 从专业人员需求向综合人才需求转变

智慧城市地理信息服务模式的新要求使得现有的专业人才不能很好地满足需要。除了专业的地理信息人才外，也需要地理信息的定量分析人才，地理信息大数据处理技术、数据挖掘的相关人才，同时需要地理、人文、经济等方面的人才；数据的实时传输和交互需要智能传感、网络服务等方面的人才。因此，现有的人才培养模式和要求必须作相应的改变才能适应需要。

四、结束语

智慧城市建设是当前世界城市发展的新目标和新模式，将成为我国未来10—20年信息化需求的最大来源、信息投资的主要方向和布局新一代信息技术产业的重大机遇。智慧城市建设已成势不可挡的趋势，作为智慧城市建设重要数据支撑的地理信息服务要适应需要，必须转变服务模式，才能更好地为智慧城市建设服务。

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