智慧城市中的地理空间信息技术研究

摘要：现代城市建设对各类技术的依赖性较高，智慧城市尤其关注以技术提供支持，包括地理空间信息技术在内。以智慧城市中地理空间信息技术的应用场景为切入点，在此基础上，从共性角度出发，探讨该技术应用的具体方式，就搭建稳定的作业系统、信息采集终端建设、地面站建设等内容进行研究。最后，简述了该技术应用过程中需注意的问题。

关键词：智慧城市地理空间信息技术城市规划作业系统

ResearchonGeospatialInformationTechnologyinSmartCities

PEIWeixia

（ShanxiConservancyTechnicalInstitute，Yuncheng，ShanxiProvince，044000China）

Abstract：Modernurbanconstructionreliesheavilyonvarioustechnologies，andsmartcitiespayparticular&nbsms5qbDG7fThlRbv9UHblIqfO5pJNW5/iEXS/mj1HM9w=p;attentiontoprovidingsupportthroughtechnologies，includingthegeospatialinformationtechnology.Thisarticletakestheapplicationscenarioofthegeospatialinformationtechnologyinsmartcitiesasthestartingpoint.Basedonthis，itexploresthespecificwaysofapplyingthistechnologyfromacommonperspective，andstudiescontentsuchasbuildingastableoperatingsystem，constructinginformationcollectionterminals，andconstructinggroundstations.Finally，itbrieflydescribesthe issuesthatneedtobenotedduringtheprocessofapplyingthistechnology.

KeyWords：Smartcity;Geospatialinformationtechnology;Urbanplanning;Operatingsystem

智慧城市是未来城市建设的主流，其在宜居性、可控性、服务能力方面的优势比较突出，这些优势建立的基础是各类现代技术，尤其是信息技术以及对应的采集、处理方法。一方面，民众对城市功能的需求越来越高，需要建设人员通过现代化技术提升都市建设水平和服务能力；另一方面，从节能减排、可持续发展的需求角度出发，都市也需要不断改善自身定位，从单纯的聚落向服务城市、科技城市、技术城市方向发展[1]。在此背景下，地理空间信息技术得到关注。就其应用场景、应用方式等进行分析，有助于进一步发挥技术优势，促进城市建设，具有一定的现实意义。

1智慧城市中地理空间信息技术的应用场景

1.1智慧城市与地理空间信息技术概述

智慧城市（SmartCity）是以信息技术和通信技术为支持，建设的新形态城市类型。智慧城市的目标在于提升城市规划、服务、发展等方面的水平，以改善民众的生活条件。目前，普遍主张通过透明、充分的信息获取，广泛、安全的信息传递和有效、科学的信息处理，提高城市运行效率，改善公共服务水平，形成低碳城市生态圈，使城市服务更加智能化和人性化[2]。

地理空间信息技术（GeospatialInformationTechnology）是一种以地理信息系统（GIS）、遥感（RS）、全球定位系统（GPS）为支持的空间信息技术，以地理要素的客观信息为采集、加工对象，根据工作需要形成各类二维图像、三维模型，以服务都市规划、建设控制，为智慧城市建设提供支持。该技术一般在计算机硬、软件系统支持下，对整个或部分地球表层（包括大气层）空间中的有关地理分布数据进行采集、储存、运算、分析、显示和描述的技术系统，包括空间定位数据、图形数据、遥感图像数据、属性数据等[3]。

1.2技术应用场景分析

1.2.1城市规划

智慧城市中地理空间信息技术的应用普遍，从一般规律、发展历程上看，该技术最初用于城市规划工作，当前也依然得到关注。如城市用地情况分析、存量土地计算等，这些工作可常规开展，但耗时耗力，借助地理空间信息技术，可以快速对目标区域的土地情况进行采集，形成二维平面图或三维立体模型，为城市规划部门提供服务，既可以视作智慧城市的一种技术体现，也可以服务智慧城市本身的规划设计[4]。

1.2.2工程信息采集

都市内的工程比较多样，智慧城市建设过程中，可能需要启动长期、大型项目，这些项目耗资较多，对建设所需的各类参数要求严格，需要借助地理空间信息技术提供更科学的信息支持。例如：城区内的大型商厦，需要计算建设区域内的建筑高度、建成后对周边建筑采光的影响、建筑本身是否存在倾斜问题等。利用地理空间信息技术，上述工作在技术设备、通信系统的支持下可以快速开展，质量和效率均更有保障[5]。

1.2.3建设资料更新复用

智慧城市发展、建设的特点之一在于关注信息数据的应用。部分智慧城市建设早期缺乏经验和现代技术的支持，例如：北美地区20世纪70年代启动的城市建设项目，作为智慧城市先行者，其地理空间信息技术应用的优势并不明显。我国部分智慧城市也存在此类情况，需要对城市建设资料进行重新整理、更新，以服务后续使用。在此过程中，出于信息质量的考虑，需要借助地理空间信息技术进行关键信息的重复收集和对照，实现智慧城市资料库的更新、完善。

2智慧城市中地理空间信息技术的应用方式

2.1搭建稳定的作业系统

智慧城市中应用地理空间信息技术，一般可分为两种技术形式：一种是以卫星通信支持的大范围信息采集形式；另一种是以无人机中低空作业为主，无需借助卫星提供支持。原则上看，两种技术带有原理方面的相似性，均关注实时信息的采集、传输，其应用的基础也均在于搭建稳定的作业系统。从共性角度出发，该系统可分为4个部分，即采集终端设施、通信设施、地面站、流动站，以可见光遥感为例，其一般工作流程如图1所示。

按图1所示流程，传感器（即采集终端设施），对目标物（图中默认为植物和建筑，采用可见光遥感技术，故在日间作业）进行信息采集。采集所获信息传输至地面系统，因可见光遥感的难度不高，没有使用地面流动站提供校准服务，信息通过稳定信道提供给地面站进行加工，形成专业图件，完成一轮采集。如果采集对象范围较大、精度要求较高，传输的信息需要提供给卫星系统，后者再将其提供给地面固定站，地面流动站在此过程中发挥位置校正的作用，信息传输完成后的处理流程不变。需注意的是，地理空间信息技术使用通信卫星，以智慧城市现有的通信卫星、气象卫星提供支持即可。

2.2信息采集终端建设

智慧城市中应用地理空间信息技术，应在完成作业系统搭建后根据工作需要选取合适的作业设备。如上文所述的遥感技术，通常不同技术的适用性与作业参数各有差别，以常见的可见光遥感、红外遥感、多谱段遥感、紫外遥感、微波遥感为例，其特点和波长参数如表1所示。

信息采集终端的建设，除关注参数和技术选用外，还应重视一般设备的质量要求、规格要求等。例如：用于搭载工作设备的无人机，在智慧城市范围内，考虑到大范围工作、持续工作的需要，一般应要求无人机参数满足如表2所示标准。

其他设施、用具也应严格遵照智慧城市建设、地理空间信息技术应用要求确定，并做好质量控制，以服务信息采集管理。

2.3地面站建设

地理空间信息技术在智慧城市中的应用，需要关注信息采集后的整理，也即地面站建设。地面站包括2个分支，具体叙述如下。

2.3.1用于校准位置的流动站

该站建设具有比较强的动态性，以工作人员、交通工具与便携式智能化定位设施为主，通过实时流动的方式与其他工作元器件实现联动，准确完成位置校对，建设难度和流程、方法是固定的。

2.3.2固定站

该站主要用于收集卫星以及其他通信设施传递的信息，建设要求较高。应选取地势较平坦的区域进行建设，该区域也应远离强电磁场干扰（如变电、输配电设施），远离金属矿、居民区，以最大限度控制通信干扰。为保证对卫星信息的接收效果，地面站需要做好天线阵建设，原则上天线阵应能够完成270°旋转，所有阵元工作元件（接收器）与地面呈现15°倾角，有助于提升信息接收质量。信息接收完成后，考虑到智慧城市本身依赖信息技术、通信活动，还应在地面站终端对接收所获信息进行处理，主要是提纯降噪。以小波降噪技术为例，其作业原理如图2所示。

地面站完成对通信设施信息采集后，需要进行负载数据的处理，可根据预设的工作技术方法（如遥感模式等），确定核心数据的取值范围，并保证其真实符合接收所获信息的特点。以x[n]作为输入，则输出为y[n]=x[Qn]，做离散小波变换，X1，L和X1，H分别代表低频和高频信号，完成L级离散小波变换，以ClouDetect做概率检测，对降噪结果进行优化，确保其精准可靠，再用于建模分析。

3智慧城市中地理空间信息技术需注意问题

3.1通信干扰控制

智慧城市中应用地理空间信息技术，需要重视通信干扰问题。除上文所述的电磁干扰、金属矿干扰外，大部分智慧城市建设复杂的通信系统，其中，有线通信大多通过各类线路进行信息传输，对地理空间信息技术的影响较小，无线通信的影响较大，原则上应规避在通信过于频繁的时间段开展信息传输，也应在位置相对较高的区域建设天线接收阵。此外，所有固定地面站内的通信活动，均应采用有线通信模式进行信息交互。

3.2参数控制

以提升地理空间信息技术应用质量为目标，在其信息采集、处理、保存全过程中，均应关注参数的精准控制，如表遥感技术以及无人机的作业高度和速度等。其他参数也要求精准把控，部分户外测量可能出现误差，可以采用反复测定的方式加以规避，使用卫星系统提供辅助的情况下，一般地级市的地貌信息采集可在1d内完成，利用地理空间信息技术的效率优势，反复进行关键信息的收集，有助于提升参数控制效果。

3.3多技术联动

智慧城市中地理空间信息技术的应用，也应关注与其他技术的联动。出于精度控制的目的，可在收集户外信息时。可在应用无人机技术的同时，引入RTK技术等提供辅助，后者可以在1km以上的长度测量中将精度控制在1cm以下，能够提升地理空间信息技术的应用质量。

4结语

综上所述，智慧城市中的地理空间信息技术应用优势突出，未来工作中可给予更多关注。目前来看，智慧城市规划、工程信息采集、建设资料更新复用、管网设计等工作均需要依赖地理空间信息技术提供支持。从共性角度出发，该技术应用需要做好作业系统建设，在此基础上，管控信息此埃及、地面站、信息降噪建模、资料保存和复用的。考虑到城市作业需求的特殊性，地理空间信息技术的应用还需要考虑干扰控制、参数控制以及技术联动，以保证信息处理质量，精准高效服务智慧城市各项具体工作。

参考文献

[1]苏宏伟.基于测绘地理信息技术的智慧城市建设研究[J].电子元器件与信息技术，2023，7（6）：198-201.

[2]安彦.地理空间信息技术在智慧城市中的应用[J].科技创新与应用，2022，12（20）：176-179.

[3]郭雨晖.智慧城市建设对基本公共服务供给与均等化的影响研究[D].桂林：电子科技大学，2022.

[4]冯健，沈昕.信息通讯技术（ICT）与城市地理研究综述[J].人文地理，2021，36（5）：34-43，91.

[5]杨励宁.智慧城市群的范围界定及其发展机制研究[D].南京：南京大学，2020.