智慧城市时空云平台的建设及应用探讨

文/徐亮亮，李珂，康荔，王军

随着社会经济及城市建设的不断发展,建立智慧城市成为促进城市转型与国家可持续发展的有力举措。智慧城市时空云平台具备数据获取、挖掘分析、时空数据服务等功能,能够为实现城市的智能化带来可能。基于此，本文就某市智慧城市时空云平台建设中基础数据生产技术的规程流程、常见专题数据获取方法及应用展开探讨，以期为加快智慧城市平台建设提供新的思路。

近年来，随着社会经济的迅速发展和城市化进程的日渐加快，国土、规划、建设、公安、环保等部门都在积极建设基础地理信息资源，以进一步提高城市管理水平，获得更高的经济和社会效益。但由于缺乏统一的测绘地理数据标准体系，这些部门的建设成果和相关数据未得到集中管理，传统的地理信息数据共享方式已无法适应城市综合管理和经济快速发展的实际需要。与此同时，城市公共管理、应急处理、公共服务和科学决策等工作对统一且权威的城市地理信息化的需求越来越迫切。基于此，打造时空大数据平台以实现更全面的互通互联、更有效的共享交换、更协作的关联应用、更深入的智能化，对于推进信息化建设、带动以信息产业为主的高新技术产业发展、创造良好的城市软硬件环境、增强城市综合竞争力和辐射力、加速智慧城市建设进程等意义重大。

一、建设智慧城市时空云平台的数据基础

在智慧城市时空云平台建设过程中，技术人员采用2000国家大地坐标系、当地中央子午线以及3度带高斯正形投影共同构成平面坐标系统；采用1985国家高程基准作为统一基面；同时根据国家测绘总局颁布的《1：500、1：1000、1：2000地 形图图示》，1：500采用0.5m基本等高距，1：1000采用1.0m基本等高距。

二、建设智慧城市时空云平台的基础数据框架

3D产品是构建时空信息云平台的基础数据框架，也是其他专项数据的空间载体。通常，用于构建3D产品的城市基础数据主要依靠航空摄影测量等方法来获取，采集内容主要有像片控制点、空中三角，以及制作DEM（数字高程模型）、DOM（文档对象模型）、DLG（数字线划地图）等所需的内业数据等。

（一）3D模型数据采集

影像数据多借助无人机航拍采集，倾斜摄影数据经影像数据预处理、像控点刺点、空三加密等处理后，再通过Smart3D、大疆智图、PIX4D等软件来生成3D模型。经上述步骤生成的实景3D模型普遍具有高精度、高还原度等优势，并且能够精确直观地展示城市地形、坐标、距离、面积、体积等数据信息。因此，这类模型被广泛应用于城市设计和规划、智慧城市管理平台建设等领域，并受到城市管理部门、国土资源管理部门、应急指挥部门、国土安全部门等的青睐。

（二）地名地址数据采集

地名地址数据是在基础地理数据的基础上，参考已生成的DLG进行提取的，同时支持资料查询、外采等方式进行补录。地名地址数据共分为地名、地址和兴趣点三个部分。

1.外业采集

（1）采集内容。地名地址信息的主要来源是单位厂区铭牌、小区（村）的单位名和门牌号等；兴趣点则主要针对各类公众感兴趣的信息进行采集。（2）采集方法。将采集的地名地址数据信息输入外业调查软件，并进行外业调查与核实，例如：针对图上已有数据，进行位置与属性的核实；针对图上缺失数据，先在工作底图上标示位置，再填写相关属性信息。外业采集任务应分区块进行，并采用唯一编号的方法依次进行编号，同时遵循一个编号对应一个地址的原则，但注意单位名称应遵循从大到小的取舍原则。在采集地址数据时，工作人员应尽量确保全面、准确；在区块边缘进行采集作业时，工作人员务必做好接边工作。

2.内业数据处理

（1）数据展点。在采集沿街商铺的兴趣点时，工作人员应沿着临街房屋的边线均匀标注位置，并确保标注点位于建筑内部。对于不规则、一铺多址的情况，工作人员应再次确认后合理调整标注点；对于非沿街商铺等独立兴趣点，如幼儿园、公园、大厦等面状兴趣点，工作人员应将标注点置于面状目标几何中心的主要建筑物上。此外，展点数据采集完成后，工作人员还需要赋予每个对应矢量点采集属性。（2）地址数据赋值处理及汇总。所有采集的地址数据应按四级层次进行描述，即政务区、开发区/街巷/小区/片区、一级门牌楼址、二级门牌楼址。赋值时，工作人员须保证层级准确，属性字段符合规则。最后，工作人员应将各批次的数据整合成一个文件，以便一次性检查包括矢量文件、汇总照片在内的所有相关数据。

3.数据入库

将地址数据标准化处理后，工作人员还需要基于地名地址库构建地理空间与地理属性为一体的标准地名地址数据库。构建完成后，该数据库将为智慧城市时空云平台的地址匹配、地址查询等功能提供数据支撑，进而提高城市管理与服务水平。

三、物联网节点数据的采集与应用

（一）物联网节点数据的采集

（1）空间位置采集。工作人员可以通过影像、DLG数据提取、GNSS-RTK技术、全站仪实测等途径来采集物联网节点空间数据。（2）属性信息采集。此环节可与空间位置采集同步进行。属性信息通常包括编号、名称、状态、现势性、设备编号、所属单位、接口调用地址等字段，同时每个设备空间的采集编号、属性登记编号应一致且唯一。

（二）物联网节点数据的应用

物联网节点数据主要指视频监控设备、温度气压检测、水位等平台建设过程中所需要的相关节点数据。此类基于物联网搭建的数据平台有利于实现“互联网+行政执法”“互联网+安全检测”等功能，即用户可通过智能手机、平板电脑等移动终端来监控和管理系统，以及时处理异常事件。同时，相关物联网技术也可以用在智慧城管、智能安防系统、智慧社区、智能交通等领域。

四、街景数据的补充采集、处理与应用

（一）街景数据的补充采集

（1）街景数据采集的最佳作业时间为上午十点至下午三点，以有效避免照片曝光过度。（2）完整的道路应尽量一次性完成采集，采集过程中的车速应低于50km/h，且车辆应沿同一车道保持匀速驾驶，同时避免随意切换车道。（3）采集的影像应清晰、明亮、无过度曝光，数据完整无损。

（二）街景数据处理

（1）坐标数据处理，如平面坐标、经纬度坐标以及航向角等信息；（2）街景影像数据处理，如全景图片的拼接、隐私信息处理等内容；（3）轨迹线数据处理，即计算和编辑街景影像数据的轨迹线数据；（4）街景切片处理，即完成以上步骤后，工作人员应将所有数据统一进行切片处理，并将处理好的数据存入数据库。

（三）街景数据的应用

街景数据通常被作为3D模型的补充数据，以进一步还原实景。同时，街景数据也可以在获得管理部门的授权后以网页的形式提供给用户使用，或者用在普通街景地图服务、城市空间规划、城市治理等方面。

五、智慧城市时空云平台的应用

简而言之，智慧城市时空云平台就是把时间、空间、专题数据等融成三维一体化数据，全面整合城市各种数据资源，统一坐标系统，并基于地理信息系统打造的实体化、三维化、语义化、时序化的全空间一站式云服务平台。功能完备的智慧城市时空云平台可以应用于国土空间规划、生态环境保护、城市治理、自然灾害预警、在线旅游、安全检测、智慧园区等领域，同时还可以根据用户需求搭建成专项或综合的服务平台。未来，随着实景三维中国建设的进一步完善，智慧城市时空云平台有望升级成更加完善的服务系统，并实现线上、线下的同步创新发展，甚至在无人机数据获取、数据处理、实景三维建设、专题数据融合、平台建设等方面获得显著进步，从而更好地服务用户，打造新的测绘服务高地。

六、结语

智慧城市时空云平台的建设涉及内容广泛，是一项庞大的工程，而建设此类平台往往离不开先进技术的支撑。当前，云计算、物联网技术已广泛应用于智慧城市建设等领域。但面对数据的复杂性、获取方式的多样性，相关部门及工作人员必须打破传统测量方式的限制，积极跨行业学习新技术，从而适应新的市场发展需求。未来，智慧城市时空云平台只有坚持维护更新，研发新的专题领域，才能更好地服务于城市建设，共创美好家园。