GIS技術及物聯網在城市物聯應急平臺構建中的應用

2015-04-12 00:00:00錢曉軍范冬萍

現代電子技術 2015年24期

摘要：為分析與探討GIS技術及物聯網在城市物聯應急平臺構建中的應用，研究了GIS技術與物聯網的概念及特征，其次闡述GIS技術與物聯網在城市物聯應急管理中的重要作用，并對影響城市物聯應急平臺構建的因素進行論述，最后探討物聯網和GIS技術在城市物聯應急平臺構建中的應用，結果發現，在應急領域中應用GIS技術與物聯網，創建城市應急管理平臺，對突發事件預警、智能發現及應急處理能力進行不斷提升，對確保城市經濟發展與安全穩定極具重要意義。GIS與物聯網在市物聯應急平臺構件中的應用，能夠實現空間數據的存儲、共享、采集、分析和制圖等，有效處理應急事件，對于提高城市物聯應急設施管理與維護效率，具有積極作用。

關鍵詞： GIS技術；物聯網；城市經濟發展；物聯應急平臺

中圖分類號： TN915?34 文獻標識碼： A 文章編號： 1004?373X（2015）24?0069?03

Application of GIS technology and IOT in construction of urban objects associated emergency platform

QIAN XiaoJun， FAN Dongping

（School of Science and Technology， Nanjing Normal University， Nanjing 210023， China）

Abstract： In order to analyze and explore the application of GIS technology and Internet of Things （IOT） in construction of the urban objects associated emergency platform， the concepts and characteristics of GIS technology and IOT are analyzed and discussed first in this paper， and then the important role of GIS technology and IOT in urban objects associated emergency management is elaborated and the factors which affect the construction of the emergency platform are discussed. Finally the application of GIS technology and IOT in the emergency platform is investigated. The results show it is significant for the continuous promotion of capacity in emergency warning， intelligent detection and emergency response as well as guarantee of the unban economic development and the security to use the GIS technology and IOT in the field of emergency， and create the urban emergency platform. The application of GIS technology and IOT in the emergency platform can achieve the functions of spatial data storage， sharing， acquisition， analysis and mapping， has a positive role to deal with emergencies， and can improve the management and maintenance efficiency of the urban objects associated emergency facilities.

Key words： GIS technologies； IOT； urban economic development； object associated emergency platform

0 引言

GIS是地理信息系統的簡稱，它負責對地理空間體位置等信息的采集、存儲、分析等，采用GIS右后，能夠增強基礎設施管理信息系統對數據的分析和存儲能力。該系統能夠對各項基礎設施的信息建庫存儲，并進行分析和處理。物聯網技術是一枚新型的技術，它通過射頻識別、紅外感應、定位系統等將物品與互聯網結合起來，并進行信息的交換、對物品的管理、定位、識別等[1]。GIS與物聯網技術相結合，共同應用于基礎設施的管理系統當中，能夠改善管理信息系統的效率。

物聯網采用電子碼標準，借鑒互聯網技術、無線數據通信技術等，將全球物品信息集中在一起，實現信息的實時共享。人們通過物聯網，能夠將各類日用品嵌入到短距離移動收發器中，在任何時間任何地點，都能將人與人之間溝通以人與物、物與物形式聯系起來，人類信息與通信在這種工具下達到了新的溝通維度。我國目前對物聯網普遍引用的定義是：使用各種各樣的信息傳感設備，例如紅外線傳感器、激光掃描以及全球定位系統等，借助互聯網最終形成一個巨大的網絡，這個網絡將所有物品連接在一起，物品的識別與管理也就方便了許多。物聯網聯系的范圍非常廣泛，從人與人之間的互聯到物在內所有事物的溝通互聯，它不僅實現了現實中物品的互通，也實現了虛擬世界與現實事物聯系溝通，全方位多角度地實現了人機交互、人與物交互以及人與人交互功能[2]。

1 GIS技術與物聯網在城市物聯應急管理中的

重要作用

物聯網的核心仍是互聯網，圖1為GIS技術識別定位示意圖。

圖1 GIS技術識別定位示意圖

圖2為GIS技術、物聯網在城市物聯應急平臺中應用的總體架構。GIS技術、物聯網與應急平臺的有效結合，將更多發展契機提供給城市應急平臺建設，以可視化應急+物聯網應急的現代化應急概念取代以往應急概念，物聯網在監測預警、應急準備、災后恢復以及應急處理中發揮著非常重要的作用，通過傳感網絡、前端感知以及智能分析技術，獲取和有效管理監測對象的智能化信息，并通過GIS平臺實現數據查詢、可視化、分析及定位[3]。此外，物聯網應用于應急領域，對物聯網技術應用于各個行業中具有帶動作用，而且對產業鏈的發展也具有推動作用。

圖2 GIS技術、物聯網在城市物聯應急平臺中

應用的總體架構

2 影響城市物聯應急平臺構建的因素

城市物聯應急平臺構建受到多種因素影響，分析影響其發展的多種因素，能夠為物聯網可持續發展提供更好基礎與條件。影響城市物聯應急平臺構建的因素主要有內部因素與外部因素，兩種因素綜合交互影響，下面就來具體分析下這兩種影響因素。

2.1 內部因素

內部影響因素主要有技術創新、技術標準以及人才等方面因素。城市物聯應急平臺構建的核心內在動力是技術創新，這個影響因素中的主要內容有核心技術創新、技術市場的有效占有率以及研發技術能力等。物聯網要想實現產業化與規模化發展，首先就必須建立相應的技術標準體系，如果缺少標準規范，那么將極大制約技術發展、產品也不能實現規模化應用，技術標準的制定與物聯網產業化程度是緊密相關成正比的，缺少統一標準，將不利于物聯網產業的發展。物聯網到目前還沒有建立全球化標準，但是各國在這方面都投入了大量資源與精力[4]。物聯網實現技術創新的基礎與根本是人才，人才是產業發展的核心要素，物聯網技術及產業發展與人才有著密不可分的關系，物聯網方面的人才是推動城市物聯應急平臺構建巨大力量。

2.2 外部因素

影響物聯網可持續發展的外部因素主要有基礎環境、政策資金以及市場因素等。城市物聯應急平臺構建所面臨的宏觀經濟環境及基礎設施等都屬于基礎環境。物聯網屬于高新技術產業，這種產業發展需要較高的區域經濟發展水平以及完善的基礎設施，因此那些經濟發達、信息化水平高的地區，物聯網產業的外部環境空間好，城市物聯應急平臺構建得也好，這些發達地區能夠獲取產業發展所需的資金、人才等各種資源，基礎配套設施也是比較完備的，這些都有利于物聯網產業的可持續發展[3]。

物聯網產業剛開始發展時，風險較大、周期也非常長，尤其是物聯網產業出現高成本瓶頸時，實現產業的市場化與規模化更是需要較長時間，市場環境具有很強的不確定性；因此單單依靠市場或者是企業無法有效推動物聯網產業的有效發展，還要有政府進行宏觀調節，政府制定政策，能夠引導并確保一些公共資源在產業領域間合理配置與流動，完備科學的政策體系也能夠為物聯網的發展給予技術、資金等方面的支持。城市物聯應急平臺構建到一定程度之后，必須要實現產業化，走向市場，這時更加需要依靠市場力量來實現物聯網產業的可持續發展，市場配置資源的基礎性作用這時一定要發揮出來，應該采用利益誘導以及市場約束等機制促進物聯網技術與產業發展。物聯網產業走向成熟、取得自主發展能力的動因是市場，市場上的供給給予城市物聯應急平臺構建動力[4]。

3 物聯網和GIS技術在城市物聯應急平臺構建

中的應用

3.1 空間數據庫

利用GIS能夠對空間的數據庫進行設計。在數據結構設計方面，首先，將采集到的數據進行建庫儲存，儲存時采用集中的方式進行，為基礎設施管理系統的運行提供支持。在數據庫當中，設計者要對所有的基礎設施設計出合理的存儲空間位置，并根據目標間的拓撲關系對儲存的空間進行獨特設計。對于目標的屬性數據與電子標簽數據也要進行相應的存儲空間設計。

3.2 空間查詢與空間分析

利用GIS在基礎設施管理當中設置空間查詢功能，用于對各類信息的綜合查詢。通過空間查詢，把握基礎設施之間的關系，提高管理制度的科學性。對于基礎設施管理系統中的簡單查詢，用戶將查詢條件輸入以后即可進行。SQL語句用于相對復雜的查詢。SQL語句的應用能夠將多要素間的制約進行了解。同樣，通過電子標簽信息對相應的基礎設施或目標進行查詢。

從GIS目標之間的空間關系中進而進行空間分析，用戶可以獲取新的信息。GIS實現了從數據圖層中獲取信息，空間分析的數據分析與數據挖掘，為解決地理系統空間問題等提供了可靠的依據。空間分析的內容包括空間統計分析、疊加分析、網絡分析等，通過地理空間分析挖掘出更多的空間信息，方便用戶掌握地理空間模式。空間數據經過空間分析以后，能夠更加準確地表達出內在的含義，對于提高基礎設施管理系統對地理空間事件的預測能力、加強其控制能力等具有積極意義[5]。利用GIS的空間分析功能，還能對設施的輻射范圍進行計算，并確定障礙，顯示最佳的線路連接等，對于基礎設施的布局與管理提供可以依靠的參考。

3.3 專題制圖

通過所提供的數據，可以進行專題統計圖的制作，并為設施的管理與維護提供參考。利用GIS能夠提高基礎設施管理系統的制圖設計功能。系統所需要的施工作業圖、設施分布圖等，并可在制圖的過程中，調用數據庫的豐富資源進行制定，并按照統一的標準輸出制圖。至此，網絡發布的電子地圖便形成了。

圖3為異構空間數據集成步驟。

圖3 異構空間數據集成步驟

3.4 GIS在移動端的應用

移動設備的使用便于野外調查巡視工作的順利進行，方便了各基礎設施及目標之間的聯系和檢測，也為調查數據到數據庫之間的傳輸提供了方便。在移動端的應用當中，GIS可以進行如下利用：

3.4.1 導航應用

利用GIS等制作的電子地圖，借助GPS能夠對用戶或者基礎設施的坐標進行判斷，能夠為野外調查作業提供較準確的導航。

3.4.2 方便目標的選取與巡查

由于不同設施之間的空間距離較短，并且存在相互交錯的現象，這就需要對其進行明確的定位，而單純的GPS定位難以滿足。另外，地下管網的調查也需要GPS定位技術的支持。而采用與物聯網技術詳解和的基礎合適管理系統，能夠利用RFID對目標的標簽信息進行解讀，并在GIS數據庫中選取對應的目標設施，從而實現對目標設施的精確定位。同時，管理系統可以借助物聯網數據庫，對其技術設施或組成情況進行檢驗，確保數據庫信息與現場巡查結果的一致性。

3.4.3 客戶端管理系統

客戶端管理系統需要與用戶的需要相對應，并根據不同種類的需求建立不同種類的應用系統。下面將常用的幾種應用系統進行介紹：

（1）訪問GIS服務器

客戶訪問GIS服務器之后，能夠對GIS所具備的多種功能進行使用，例如：制圖功能、數據的查詢與分析功能等。

（2）維修與管護工作規劃

通過對GIS、物聯網數據庫所提供的數據資料進行綜合分析，工作人員能夠了解不同基礎設施的分布情況，并進行專題圖的制作。同時，通過數據庫的資料能夠對操作的任務進行全面把握，并制定出詳細的工作計劃、方案等，并繪制相應的圖標，以提高基礎設施維修和管護工作的有效性[6]。

（3）訪問物聯網服務器

客戶端管理系統與物聯網服務器相連接，能夠對基礎設施的情況進行全面、具體、動態的了解，并對基礎設施的數據進行分類和綜合。工作人員根據系統所提供的數據能夠對需要維修的基礎設施進行把握，物聯網為基礎設施的維修、管理提供了較大的幫助，提高了管理維護工作的效率。

4 結語

總而言之，在應急領域中應用GIS技術與物聯網，創建城市應急管理平臺，對突發事件預警、智能發現及應急處理能力進行不斷提升，對確保城市經濟發展與安全穩定極具重要意義。

參考文獻

[1] 劉旭日.基于GIS的城市物聯應急平臺建設探討[J].中國新通信，2015（16）：7?8.