实景空间信息促成智慧城市数据集成与信息共享

徐前祥，杜明成

（九成空间科技有限公司）

实景空间信息促成智慧城市数据集成与信息共享

徐前祥，杜明成

（九成空间科技有限公司）

各种信息均与空间地理信息直接或间接相联系。智慧城市建设需要实现数据集成与信息共享，实景空间信息因信息全面、时效性强、纹理真实、应用面广等特点，是促成智慧城市数据集成与信息共享的最优空间地理信息，能够有效支撑智慧城市不同层面、不同领域的应用。

空间地理信息；实景空间信息；智慧城市；数据集成；信息共享

1　引言

人类活动的百分之八十与空间地理信息直接相关。空间地理信息技术以测绘、遥感、卫星导航定位和地理信息系统等技术为基础，与纳米技术、生物技术并称为21世纪最具发展前景的三大技术。空间地理信息产业是我国的战略性新兴产业。空间地理信息技术与物联网、云计算、大数据等新一代信息技术是智慧城市建设的核心技术。空间地理信息在智慧城市的建设中起到集成的作用，是智慧城市资源共享的重要组成部分。

智慧城市建设是我国新型城镇化建设的重要内容，涉及政务、产业、民生各个方面。打破信息孤岛，即要互联互通，需要将不同部门间多源、异构、多层次、多表现方式的数据有机整合，塑造全面、客观、易读的城市综合运营信息，从而辅助政府科学决策，促进产业健康发展，造就百姓幸福生活。

2　实景空间信息技术

空间信息有两种表达方式：矢量和栅格。在数学上，矢量数据由一串有序排列的坐标元组表示，栅格数据由规则的阵列表示。在数据采集上，矢量数据通过手工数字化或全站仪等设备离散采集的点，构成点、线、面数据；栅格数据通过扫描仪或数码相机等设备获得影像数据。矢量数据会根据预设目的及要求不同，对现实世界人为地有所取舍、抽象与综合，如在全国第二次土地调查中不表示小于600㎡的耕地。栅格数据是一种客观的表现方式，是对现实世界的全面刻画，但内容的精细程度受地面分辨率影响，地面分辨率越高，表达内容越精细。目前，卫星获得的栅格数据民用最高分辨率可以达到0.3m，有人飞机获得的栅格数据最高分辨率可以达到0.05m，无人飞机获得的栅格数据最高分辨率可以达到0.02m。现有技术水准及手段已经可以获得现实世界全面、客观的栅格数据表达，并且栅格数据作为常见的图片形式易于专业技术人员及非专业人员无偏差解读，有力支撑不同部门的需求。

实景空间信息是促成智慧城市数据集成与信息共享的最优空间地理信息。实景空间信息技术主要包括倾斜摄影技术和街景扫描技术。倾斜摄影技术通过获得同一地物垂直、倾斜等多角度多张高重叠影像，利用计算机视觉和摄影测量等技术，自动生成符合人眼视觉的三维可量测真实世界。倾斜摄影数据通过搭载在同一飞行器上的多镜头航摄相机（如SWDC-5、Leica RCD30等）获得，数据处理可通过Smart3D、PhotoMesh等软件自动生成实景三维模型、DOM（正射影像图）、TDOM（真正射影像图）和DSM（数字表面模型）。街景扫描技术通过卫星导航定位、惯性导航系统、光学相机和激光扫描设备等，快速在地面获得周边地物的位置和影像数据。倾斜摄影技术和街景扫描技术相互补充，获得的空中实景和地面实景在应用平台中可以无缝切换，满足智慧城市各种应用需求。

图1　实景三维模型

图2　人工三维模型

2015年6月11日，九成空间科技有限公司在WGDC 2015正式发布全球首套包含软、硬件以及标准工艺的“实景世界 ”(GR World)产品系列，率先开展了倾斜摄影、街景扫描、BIM、移动物联等新技术领域的融合创新，覆盖实景空间信息的获取、处理及发布全流程，推动空间地理信息产业发展，助力智慧城市建设。

与传统人工建模比较，实景空间信息具有如下特点。

1）信息全面。传统人工建模技术流程是利用矢量图生成三维白模，再通过人工户外拍摄纹理，进行纹理映射，渲染后生成三维模型。在矢量图制作及生成三维白模过程中，均涉及主观综合与取舍，无法全要素表达现实世界。实景三维模型对获得的影像自动匹配，构建三角网并自动进行纹理映射，客观表现全部现实要素，信息全面具体。

2）纹理真实。传统人工建模纹理图片需要人工修饰、匀光匀色，生成模型纹理颜色失真、纹理不清晰，真实感差。实景三维模型自动匹配及匀光匀色，颜色逼真，色彩过渡柔和，场景质感如现场拍摄视频。

3）时效性强。传统人工建模在密集城市建成区，50人完全制成50km²三维模型数据约需耗时1年。实景三维模型生成软件可以并行计算，每个节点每日可生成约5km²三维数据。理论上可以通过增加节点，实现每日生成一个城市三维模型，生产效率极大提高，生产周期极大缩短。

4）应用面广。传统人工建模数据是针对特定目的而生成的三维模型，不能满足不同部门对空间地理信息数据的需求，如规划部门生成的三维模型数据因未完全包含消防设施而无法满足消防部门的应用。实景三维模型作为对现实世界的客观再现，能够有力支撑不同部门的应用需求。

智慧规划（控高）

建筑施工与规划方案设计

3　智慧城市的数据集成与信息共享

现实世界的人、地、物、事、组织及经济均运行在客观的空间中，与空间地理信息都有直接或间接的联系。已有的数据多以文本记录等方式展现，且多包含地理标记，如地名地址信息。对于无地理标记的记录，需要人工添加地理标记；对于已有地理标记的记录，可以通过地理编码技术自动完成地理匹配。

地理编码技术实现了地名地址与空间地理位置的匹配：通过正向地理编码，实现地名地址转换为地球表面对应位置；通过反向地理编码，实现地球表面地理坐标转换为标准地址；从而有效实现空间位置的空间信息与地名地址的文本记录之间的相互转换，并且通过空间信息关联各种文本记录，统一展现于实景空间信息平台上。

实景空间信息在此过程中主要体现三方面作用。

1）集成。不同数据通过实景空间信息逻辑关联，并可统一展现；数据源可以包括视频传感器等物联网数据、人口等统计数据、车联网等动态数据及行政审批等业务数据。

2）检验。实景空间信息是现实世界的完全真实再造，匹配到实景空间信息的数据可以进行地理检验、视觉匹配检验、交叉奇异检验等，提高数据真实性、准确性、协调性。

3）汇聚。在授权的前提下，各种数据通过实景空间信息实现汇聚，随着汇聚部门的增多，逐步形成城市综合大数据，支撑智慧城市深层次应用。

智慧城市中的信息共享可以分为三个级别，即数据级、信息级及知识级。数据级信息共享是最原始级别的共享，优点为数据全透明，便于按需进行加工及数据挖掘；缺点为不了解数据内涵的用户无法使用或错误使用，对于业务紧密关联的部门，可以开通数据级的信息共享。信息级共享主要是对统计信息的共享，以便支持相关部门参照与使用，信息级共享应在智慧城市中发展为普遍的一种共享方式。知识级共享是指利用专家知识库进行智能分析，形成决策辅助信息，直接或间接形成部门间的联动。随着智慧城市的建设以及基于实景空间信息的集成与共享的增多，对于汇聚的大数据挖掘将会加强，从而产生更多知识级共享，指导业务发展，促进部门协调，形成联动合力。

4　结束语

实景空间信息因时效性强、信息表达全面、空间特征普遍等特点，能够作为最优的空间地理信息支撑智慧城市建设。实景空间信息并不是取代矢量信息，矢量信息更有利于统计与分析，可以作为不同层面专题信息与实景空间信息叠加，从而更完整地支撑智慧城市应用。

智慧城市建设是一项系统的、复杂的巨大系统工程，实景空间信息等技术只是建设实施层面的有力支撑。一个成功的智慧城市在实施层面开展前一定需要体制机制的重塑，尤其要形成统一的信息化组织机构，实现信息数据的统一管理；同时要选择合理的建设模式，发挥政府和社会资本的优势力量。

[1]Hahmanna S,Burghardt D. How much information is geospatially referenced? Networks and cognition[J]. International Journal of Geographical Information Science, 2013,27 (6): 1171-1189.

[2]Richardson D.Mapping Opportunities[J]. Nature,2004,427:376-377.

[3]党安荣.智慧城市的实现路径[N]. 人民日报，2015-5-31(5).

[4]国务院办公厅.国务院办公厅关于促进地理信息产业发展的意见[Z].2014-1-22.

[5]国家发展改革委,工业和信息化部,科学技术部,等.关于促进智慧城市健康发展的指导意见[Z].2014-8-27.

[6]中共中央,国务院.国家新型城镇化规划（2014-2020年）[Z].2014-3-16.

[7]国土资源部地籍司.第二次全国土地调查技术规程[Z].2007-6.

Data Integration and Information Sharing Based on Photo Reality 3D Model

XU Qian-xiang, DU Ming-cheng

(Jiucheng Spatial Technology Co., Ltd.)

To construct smart city, data should be integrated on one unified platform for information interoperation and information sharing. Photo Reality 3D Model possesses the most comprehensive and detailed city information. All data directly or indirectly owns location property which is owned by Photo Reality 3D Model. Hence, Photo Reality 3D Model can support different kinds of smart city applications.

geographical information; photo reality 3D model; smart city; data integration; information sharing