浅谈智慧淮北城市建设的基础地理信息数据生产与应用

摘  要：本文通过智慧淮北城市时空大数据与云平台建设工作，重点介绍前期基础地理信息数据（包括：矢量、影像、高程模型、地理实体、地名地址、三维模型等）的生产和利用。根据智慧淮北项目实际情况，了解基础地理信息数据的重要性。通过分析智慧淮北项目的建设，以期为相关研究提供参考。

关键词：智慧城市;智慧淮北;基础地理信息数据;生产

中图分类号：P208    文献标识码：A    文章编号：2096-6903（2021）01-0000-00

0 引言

智慧城市是运用物联网、云计算、大数据、地理信息数据集成等新一代信息技术，促进城市规划、建设、管理、和服务智慧化的新理念和新模式[1];是提高城市治理能力现代化水平，实现城市可持续发展的新路径、新形态;也是落实国家新型城镇化发展战略，促进城市发展方式转型升级的系统工程。

近几年，智慧城市引发了学术界的广泛探讨。李德仁院士认为：智慧城市等于物联网加云计算，它是在数字地球的基础上，通过物联网将现实世界与虚拟数字世界继续有效融合，建立一个可视、可量测、可感知、可控制的智能化城市管理和运营机制，以感知现实世界中人和物的各种状态和变化，并由云计算中心完成其海量和复杂的计算与控制，为城市管理和社会公众提供各种智能化的服务[2]。王家耀院士认为：智慧城市是城市信息化的高级阶段，是让城市更聪明，本质上是让作为城市主体的人更聪明[3]。成思危认为：智慧城市从狭义上讲是用信息技术来改进城市管理，促进城市发展，从广义上讲是应用人的智慧来尽可能优化配置城市各种核心资源、管理与发展好城市[4]。

2015年，习近平总书记在中央城市工作会议上提出，要“着力打造智慧城市，推动城镇常住人口基本公共服务均等化，加强城市管理。”党的十九大报告提出：“推动互联网、大数据、人工智能和实体经济深度融合。”智慧城市时空大数据平台是数字中国时空信息数据库的重要组成部分，是基础测绘转型升级的重要任务。也为新型基础测绘创新提供了广阔舞台，是加快测绘地理信息事业融入国家经济社会发展大局、更好地服务各行各业建设地发展需要。

1 项目背景

2012年“数字淮北地理空间框架建设项目”启动，该项目的建成，提高了淮北城市现代化和信息化管理水平，改善了投资环境，为本市各行各业提供了良好的空间信息服务。2017年7月，淮北市获批国家“智慧城市时空大数据与云平台建设”试点城市。在已建成的“数字淮北地理空间框架”的基础上，以《关于开展智慧城市时空信息云平台建设试点工作的通知》、《智慧城市时空大数据与云平台建设技术大纲（2017版）》[5]、《安徽省国土资源“十三五”规划》、《安徽省测绘地理信息“十三五”规划》等政策和技术文件为依据，以时空地理信息空间框架云平台为支撑环境，开展智慧淮北城市建设，推动自然资源与规划、公安、市政、应急等多个部门联动和智慧示范应用落地，为智慧淮北城市的全面应用和发展积累经验。智慧淮北时空大数据与云平台建设试点项目的实施，将对淮北市今后科学、高效、可持续发展发挥重大作用。

1.1 完成目标和任务量

时空大数据平台由时空大数据和云平台两部分构成。其中，时空大数据包括基础时空数据、公共专题数据、物联网实时感知数据、互联网在线抓取数据等等。而云平台包括桌面和移动平台两部分，具体时空大数据平台结构如图1所示。

1.1.1 目标

本文重点介绍智慧淮北时空大数据平台的基础地理信息数据的准备、生产和加工工作。目标是：在数字淮北地理信息空间框架的基础上，进一步丰富地理信息数据资源，更新并生产多种尺度的基础地理信息数据，为智慧淮北项目提供基础地理信息支撑。

1.1.2 任务量

（1）D级GPS控制、四等水准测量。（2）1m格网DEM制作。（3）0.1m分辨率DOM制作。（4）1﹕500、1﹕1000、1﹕2000比例尺DLG更新及生产。（5）1﹕500、1﹕1000、1﹕2000比例尺基础地理信息数据库建设。（6）1﹕500、1﹕1000、1﹕2000比例尺平台数据提取和扩充。（7）三维模型制作。（8）地名地址、POI更新。

1.2 成果数学基础

（1）平面坐标系统：采用 CGCS2000 坐标系，高斯投影 3°分带，中央子午线取 117°00′00″。（2）高程系统采用正常高系统，基准为 1985 年国家高程基准。

1.3 生产具体环节

（1）资料收集与技术设计。进行行业相关资料收集与分析，整理出可供本项目利用的文档和数据。（2）航空摄影，对智慧淮北项目划定的858km2范围进行地面分辨率优于0.1m的真彩色航空摄影，获取航摄数据和资料。（3）基础控制测量。对规划区范围内进行基础控制测量。布设D级GPS控制网作为城市建设的基础控制，高程采用四等水准施测。（4）测区像片控制测量。外业像控点按区域网布设，为提高和保证空三加密的精度，在区域网的两端和中部位置各增加平高点。（5）测区空中三角测量。使用数字空三软件，进行自动连接点匹配、添加并调整控制点、光束法平差。（6）DLG测绘。在任务区范围内，采用全数字摄影测量工作系统按像对进行立体采集，回放纸图，供外业调绘，再返回内业编辑。同时采集全区域兴趣点。（7）DEM制作。采用全数字摄影测量系统直接在立体模型上采集特征点和特征线，根据量测的特征点、特征线生成像方格网DEM，编辑DEM至切准模型，最终裁切形成标准分幅DEM数据成果。（8）DOM制作。在DOM制作软件系统中，导入空三成果恢复立体模型，利用DEM成果对原始影像进行正射纠正，通过调整自动生成的镶嵌线，在经过拼接、调色处理后按照技术要求进行1﹕1000分幅裁切，形成标准分幅DOM数据成果。（9）三维模型制作。对20km2三维精细建模区域和20km2三维普通建模区域进行飞前像控点布设和平面及高程测量;随后进行倾斜航空摄影，获取完整覆盖40km2倾斜影像;在三维建模系统中进行空三加密。通过空三加密点计算出不同规则三角网TIN，生成三维模型的白模，通过三维模型形状位置从航片里选取最合适的图片进行纹理贴图，输出纹理逼真的实景三维模型。对20km2三维精细建模区域的建筑物和构筑物，进行模型测高、外业纹理拍摄、纹理处理，以1﹕500地形图和正射影像为底图，基于3D MAX软件生产制作，形成精细三维模型数据。（10）基础地理信息数据库建设。按照基础地理信息数据库建设方案设计要求，利用内外业检查合格的各尺度DLG线划图建库，形成对应尺度的基础地理信息数据库。（11）平台数据提取和扩充。按照公共平臺数据的要求，从各尺度基础地理信息数据库中提取与重组数据，并进行整理和扩充，形成符合要求的各尺度平台数据集。（12）平台数据加工。平台数据集建立完成后，在对外提供服务之前，还需要进行整饰及加工。按照公共平台所需数据的生产要求进行符号化处理和整饰，输出公共平台数据。（13）数据保密。数据保密处理主要包括数据删减与位置处理。数据删减可以在数据提取、数据重组环节实现，空间位置处理参考国家25万公开版地图，按照国家规定的统一方法进行。（14）基础控制点数据库建设。该数据库用于存储测量控制点数据，包括控制点的位置、属性及点之记。（15）元数据制作。元数据是存储说明数据内容、质量、状况和其它有关特征信息的数据。（16）成果检查验收和提交。执行“两级检查、一级验收”制度，各工序进行100%的过程检查，最终检查由单位质量检查部门组织实施。按约定对项目成果进行验收。

本项目基础数据具体生产流程环节如：

技术设计、资料准备→真彩航空摄影→空三加密→DEM、DOM、DLG生产→数据缩编处理→基础数据库、平台数据库建设→成果验收提交。

技术设计、资料准备→倾斜航空摄影→实景建模→普通三维模型→构筑物贴图拍摄→模型搭建、贴图→精细三维模型→成果验收提交。

2 成果及质量

依据智慧淮北项目要求，基础地理信息数据生产主要成果如下：

（1）矢量数据。矢量数据范围位于淮北市市辖三区，覆盖淮北市建成区和规划区。主要成果为1﹕500基础地理信息数据库及平台数据127.0km2，1﹕1000基础地理信息数据库及平台数据197.0km2，1﹕2000基础地理信息数据库及平台数据309.0km2。（2）影像数据。覆盖淮北市主要建成区和规划区共858.0km2的0.1m分辨率正射影像数据。（3）高程模型数据。与正射影像数据相同范围的1m格网数字高程模型数据。（4）地名地址数据。由淮北市自然资源和规划局协调相关部门提供权威数据，现势性较好，详细程度优于“天地图”主节点发布的同层级POI数据。范围覆盖整个淮北市辖区。（5）三维模型数据。包含对数字淮北地理空间框架建设项目制作的淮北市主城区20km2精细三维模型数据变化的部分进行更新，及20.0km2三维精细模型制作、20.0km2三维普通模型制作。

3 成果应用

本次生产的智慧淮北基础地理信息数据，为后期扩展为历史与现状基础地理信息数据、历史与现状公共专题数据、智能感知数据和空间规划数据等相互融合统一，实现由静态到动态、由基础到公共、由三维到全空间，形成地上地下、室内室外、虚拟与现实有机结合，将数据、功能、储备、认知等，面向各类用户提供更加便捷的服务。因此，此次基础数据的生产，是智慧淮北城市建设的重要基础支撑，为智慧淮北城市建设提供了科学可靠的基础数据平台。

4 结语

目前，智慧城市建设在全国如火如荼地进行。基础地理信息数据作为时空大数据平台的核心内容，其规范有效生产对平台的建设来说具有十分重要意义。本项目智慧淮北基础地理信息数据生产的实践，为构建时空大数据、整合实时信息、地名地址等，为面向自然资源与规划、公安、市政、应急等领域，提供多源信息和智慧化深度服务。

参考文献

[1] 李成名，刘晓丽.智慧城市时空大数据平台理论与方法[M].北京：科学出版社，2019.

[2] 成思危.走新型城市化的智慧之路[J].今日中国论坛，2014（2）：6-9.

[3] 李德仁.数字城市+物联网+云计算=智慧城市[J].中国测绘，2011（6）：18-19.

[4] 王家耀，邓国臣.大数據时代的智慧城市[J].测绘科学，2014（5）：3-7.

[5] 国土测绘司.关于印发《智慧城市时空大数据与云平台建设技术大纲》（2017版）的通知[Z].2017-09-06.

收稿日期：2020-12-07

作者简介：刘林起（1968—），男，安徽阜阳人，本科，高级工程师，研究方向：航测遥感测绘应用、地理国情监测生产及管理。

On the Production and Application of Basic Geographic Information Data in the Construction of Smart Huaibei City

LIU Linqi

（Anhui Second Institute of Surveying and Mapping， Hefei Anhui  230601）

Abstract： In this paper， through the construction of spatio-temporal big data and cloud platform for smart Huaibei city， it focuses on the production and utilization of preliminary basic geographic information data （including： vectors， images， elevation models， geographic entities， place names， addresses， three-dimensional models， etc.）. According to the actual situation of the Smart Huaibei Project， understand the importance of basic geographic information data. Through the analysis of the construction of wisdom Huaibei project， in order to provide reference for related research.

Keywords： Smart city; Smart Huaibei; Basic geographic information data; Production