GIS技術(shù)及物聯(lián)網(wǎng)在城市物聯(lián)應(yīng)急平臺(tái)構(gòu)建中的應(yīng)用

摘 要： 為分析與探討GIS技術(shù)及物聯(lián)網(wǎng)在城市物聯(lián)應(yīng)急平臺(tái)構(gòu)建中的應(yīng)用，研究了GIS技術(shù)與物聯(lián)網(wǎng)的概念及特征，其次闡述GIS技術(shù)與物聯(lián)網(wǎng)在城市物聯(lián)應(yīng)急管理中的重要作用，并對(duì)影響城市物聯(lián)應(yīng)急平臺(tái)構(gòu)建的因素進(jìn)行論述，最后探討物聯(lián)網(wǎng)和GIS技術(shù)在城市物聯(lián)應(yīng)急平臺(tái)構(gòu)建中的應(yīng)用，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，在應(yīng)急領(lǐng)域中應(yīng)用GIS技術(shù)與物聯(lián)網(wǎng)，創(chuàng)建城市應(yīng)急管理平臺(tái)，對(duì)突發(fā)事件預(yù)警、智能發(fā)現(xiàn)及應(yīng)急處理能力進(jìn)行不斷提升，對(duì)確保城市經(jīng)濟(jì)發(fā)展與安全穩(wěn)定極具重要意義。GIS與物聯(lián)網(wǎng)在市物聯(lián)應(yīng)急平臺(tái)構(gòu)件中的應(yīng)用，能夠?qū)崿F(xiàn)空間數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)、共享、采集、分析和制圖等，有效處理應(yīng)急事件，對(duì)于提高城市物聯(lián)應(yīng)急設(shè)施管理與維護(hù)效率，具有積極作用。

關(guān)鍵詞： GIS技術(shù)； 物聯(lián)網(wǎng)； 城市經(jīng)濟(jì)發(fā)展； 物聯(lián)應(yīng)急平臺(tái)

中圖分類(lèi)號(hào)： TN915?34 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A 文章編號(hào)： 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(tǒng)的簡(jiǎn)稱(chēng)，它負(fù)責(zé)對(duì)地理空間體位置等信息的采集、存儲(chǔ)、分析等，采用GIS右后，能夠增強(qiáng)基礎(chǔ)設(shè)施管理信息系統(tǒng)對(duì)數(shù)據(jù)的分析和存儲(chǔ)能力。該系統(tǒng)能夠?qū)Ω黜?xiàng)基礎(chǔ)設(shè)施的信息建庫(kù)存儲(chǔ)，并進(jìn)行分析和處理。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)是一枚新型的技術(shù)，它通過(guò)射頻識(shí)別、紅外感應(yīng)、定位系統(tǒng)等將物品與互聯(lián)網(wǎng)結(jié)合起來(lái)，并進(jìn)行信息的交換、對(duì)物品的管理、定位、識(shí)別等[1]。GIS與物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)相結(jié)合，共同應(yīng)用于基礎(chǔ)設(shè)施的管理系統(tǒng)當(dāng)中，能夠改善管理信息系統(tǒng)的效率。

物聯(lián)網(wǎng)采用電子碼標(biāo)準(zhǔn)，借鑒互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、無(wú)線(xiàn)數(shù)據(jù)通信技術(shù)等，將全球物品信息集中在一起，實(shí)現(xiàn)信息的實(shí)時(shí)共享。人們通過(guò)物聯(lián)網(wǎng)，能夠?qū)⒏黝?lèi)日用品嵌入到短距離移動(dòng)收發(fā)器中，在任何時(shí)間任何地點(diǎn)，都能將人與人之間溝通以人與物、物與物形式聯(lián)系起來(lái)，人類(lèi)信息與通信在這種工具下達(dá)到了新的溝通維度。我國(guó)目前對(duì)物聯(lián)網(wǎng)普遍引用的定義是：使用各種各樣的信息傳感設(shè)備，例如紅外線(xiàn)傳感器、激光掃描以及全球定位系統(tǒng)等，借助互聯(lián)網(wǎng)最終形成一個(gè)巨大的網(wǎng)絡(luò)，這個(gè)網(wǎng)絡(luò)將所有物品連接在一起，物品的識(shí)別與管理也就方便了許多。物聯(lián)網(wǎng)聯(lián)系的范圍非常廣泛，從人與人之間的互聯(lián)到物在內(nèi)所有事物的溝通互聯(lián)，它不僅實(shí)現(xiàn)了現(xiàn)實(shí)中物品的互通，也實(shí)現(xiàn)了虛擬世界與現(xiàn)實(shí)事物聯(lián)系溝通，全方位多角度地實(shí)現(xiàn)了人機(jī)交互、人與物交互以及人與人交互功能[2]。

1 GIS技術(shù)與物聯(lián)網(wǎng)在城市物聯(lián)應(yīng)急管理中的

重要作用

物聯(lián)網(wǎng)的核心仍是互聯(lián)網(wǎng)，圖1為GIS技術(shù)識(shí)別定位示意圖。

圖1 GIS技術(shù)識(shí)別定位示意圖

圖2為GIS技術(shù)、物聯(lián)網(wǎng)在城市物聯(lián)應(yīng)急平臺(tái)中應(yīng)用的總體架構(gòu)。GIS技術(shù)、物聯(lián)網(wǎng)與應(yīng)急平臺(tái)的有效結(jié)合，將更多發(fā)展契機(jī)提供給城市應(yīng)急平臺(tái)建設(shè)，以可視化應(yīng)急+物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)急的現(xiàn)代化應(yīng)急概念取代以往應(yīng)急概念，物聯(lián)網(wǎng)在監(jiān)測(cè)預(yù)警、應(yīng)急準(zhǔn)備、災(zāi)后恢復(fù)以及應(yīng)急處理中發(fā)揮著非常重要的作用，通過(guò)傳感網(wǎng)絡(luò)、前端感知以及智能分析技術(shù)，獲取和有效管理監(jiān)測(cè)對(duì)象的智能化信息，并通過(guò)GIS平臺(tái)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)查詢(xún)、可視化、分析及定位[3]。此外，物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用于應(yīng)急領(lǐng)域，對(duì)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用于各個(gè)行業(yè)中具有帶動(dòng)作用，而且對(duì)產(chǎn)業(yè)鏈的發(fā)展也具有推動(dòng)作用。

圖2 GIS技術(shù)、物聯(lián)網(wǎng)在城市物聯(lián)應(yīng)急平臺(tái)中

應(yīng)用的總體架構(gòu)

2 影響城市物聯(lián)應(yīng)急平臺(tái)構(gòu)建的因素

城市物聯(lián)應(yīng)急平臺(tái)構(gòu)建受到多種因素影響，分析影響其發(fā)展的多種因素，能夠?yàn)槲锫?lián)網(wǎng)可持續(xù)發(fā)展提供更好基礎(chǔ)與條件。影響城市物聯(lián)應(yīng)急平臺(tái)構(gòu)建的因素主要有內(nèi)部因素與外部因素，兩種因素綜合交互影響，下面就來(lái)具體分析下這兩種影響因素。

2.1 內(nèi)部因素

內(nèi)部影響因素主要有技術(shù)創(chuàng)新、技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)以及人才等方面因素。城市物聯(lián)應(yīng)急平臺(tái)構(gòu)建的核心內(nèi)在動(dòng)力是技術(shù)創(chuàng)新，這個(gè)影響因素中的主要內(nèi)容有核心技術(shù)創(chuàng)新、技術(shù)市場(chǎng)的有效占有率以及研發(fā)技術(shù)能力等。物聯(lián)網(wǎng)要想實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化與規(guī)模化發(fā)展，首先就必須建立相應(yīng)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)體系，如果缺少標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，那么將極大制約技術(shù)發(fā)展、產(chǎn)品也不能實(shí)現(xiàn)規(guī)模化應(yīng)用，技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的制定與物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)化程度是緊密相關(guān)成正比的，缺少統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，將不利于物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。物聯(lián)網(wǎng)到目前還沒(méi)有建立全球化標(biāo)準(zhǔn)，但是各國(guó)在這方面都投入了大量資源與精力[4]。物聯(lián)網(wǎng)實(shí)現(xiàn)技術(shù)創(chuàng)新的基礎(chǔ)與根本是人才，人才是產(chǎn)業(yè)發(fā)展的核心要素，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)及產(chǎn)業(yè)發(fā)展與人才有著密不可分的關(guān)系，物聯(lián)網(wǎng)方面的人才是推動(dòng)城市物聯(lián)應(yīng)急平臺(tái)構(gòu)建巨大力量。

2.2 外部因素

影響物聯(lián)網(wǎng)可持續(xù)發(fā)展的外部因素主要有基礎(chǔ)環(huán)境、政策資金以及市場(chǎng)因素等。城市物聯(lián)應(yīng)急平臺(tái)構(gòu)建所面臨的宏觀經(jīng)濟(jì)環(huán)境及基礎(chǔ)設(shè)施等都屬于基礎(chǔ)環(huán)境。物聯(lián)網(wǎng)屬于高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)，這種產(chǎn)業(yè)發(fā)展需要較高的區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平以及完善的基礎(chǔ)設(shè)施，因此那些經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)、信息化水平高的地區(qū)，物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)的外部環(huán)境空間好，城市物聯(lián)應(yīng)急平臺(tái)構(gòu)建得也好，這些發(fā)達(dá)地區(qū)能夠獲取產(chǎn)業(yè)發(fā)展所需的資金、人才等各種資源，基礎(chǔ)配套設(shè)施也是比較完備的，這些都有利于物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展[3]。

物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)剛開(kāi)始發(fā)展時(shí)，風(fēng)險(xiǎn)較大、周期也非常長(zhǎng)，尤其是物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)出現(xiàn)高成本瓶頸時(shí)，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)的市場(chǎng)化與規(guī)模化更是需要較長(zhǎng)時(shí)間，市場(chǎng)環(huán)境具有很強(qiáng)的不確定性；因此單單依靠市場(chǎng)或者是企業(yè)無(wú)法有效推動(dòng)物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)的有效發(fā)展，還要有政府進(jìn)行宏觀調(diào)節(jié)，政府制定政策，能夠引導(dǎo)并確保一些公共資源在產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域間合理配置與流動(dòng)，完備科學(xué)的政策體系也能夠?yàn)槲锫?lián)網(wǎng)的發(fā)展給予技術(shù)、資金等方面的支持。城市物聯(lián)應(yīng)急平臺(tái)構(gòu)建到一定程度之后，必須要實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化，走向市場(chǎng)，這時(shí)更加需要依靠市場(chǎng)力量來(lái)實(shí)現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展，市場(chǎng)配置資源的基礎(chǔ)性作用這時(shí)一定要發(fā)揮出來(lái)，應(yīng)該采用利益誘導(dǎo)以及市場(chǎng)約束等機(jī)制促進(jìn)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與產(chǎn)業(yè)發(fā)展。物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)走向成熟、取得自主發(fā)展能力的動(dòng)因是市場(chǎng)，市場(chǎng)上的供給給予城市物聯(lián)應(yīng)急平臺(tái)構(gòu)建動(dòng)力[4]。

3 物聯(lián)網(wǎng)和GIS技術(shù)在城市物聯(lián)應(yīng)急平臺(tái)構(gòu)建

中的應(yīng)用

3.1 空間數(shù)據(jù)庫(kù)

利用GIS能夠?qū)臻g的數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行設(shè)計(jì)。在數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方面，首先，將采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行建庫(kù)儲(chǔ)存，儲(chǔ)存時(shí)采用集中的方式進(jìn)行，為基礎(chǔ)設(shè)施管理系統(tǒng)的運(yùn)行提供支持。在數(shù)據(jù)庫(kù)當(dāng)中，設(shè)計(jì)者要對(duì)所有的基礎(chǔ)設(shè)施設(shè)計(jì)出合理的存儲(chǔ)空間位置，并根據(jù)目標(biāo)間的拓?fù)潢P(guān)系對(duì)儲(chǔ)存的空間進(jìn)行獨(dú)特設(shè)計(jì)。對(duì)于目標(biāo)的屬性數(shù)據(jù)與電子標(biāo)簽數(shù)據(jù)也要進(jìn)行相應(yīng)的存儲(chǔ)空間設(shè)計(jì)。

3.2 空間查詢(xún)與空間分析

利用GIS在基礎(chǔ)設(shè)施管理當(dāng)中設(shè)置空間查詢(xún)功能，用于對(duì)各類(lèi)信息的綜合查詢(xún)。通過(guò)空間查詢(xún)，把握基礎(chǔ)設(shè)施之間的關(guān)系，提高管理制度的科學(xué)性。對(duì)于基礎(chǔ)設(shè)施管理系統(tǒng)中的簡(jiǎn)單查詢(xún)，用戶(hù)將查詢(xún)條件輸入以后即可進(jìn)行。SQL語(yǔ)句用于相對(duì)復(fù)雜的查詢(xún)。SQL語(yǔ)句的應(yīng)用能夠?qū)⒍嘁亻g的制約進(jìn)行了解。同樣，通過(guò)電子標(biāo)簽信息對(duì)相應(yīng)的基礎(chǔ)設(shè)施或目標(biāo)進(jìn)行查詢(xún)。

從GIS目標(biāo)之間的空間關(guān)系中進(jìn)而進(jìn)行空間分析，用戶(hù)可以獲取新的信息。GIS實(shí)現(xiàn)了從數(shù)據(jù)圖層中獲取信息，空間分析的數(shù)據(jù)分析與數(shù)據(jù)挖掘，為解決地理系統(tǒng)空間問(wèn)題等提供了可靠的依據(jù)。空間分析的內(nèi)容包括空間統(tǒng)計(jì)分析、疊加分析、網(wǎng)絡(luò)分析等，通過(guò)地理空間分析挖掘出更多的空間信息，方便用戶(hù)掌握地理空間模式。空間數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò)空間分析以后，能夠更加準(zhǔn)確地表達(dá)出內(nèi)在的含義，對(duì)于提高基礎(chǔ)設(shè)施管理系統(tǒng)對(duì)地理空間事件的預(yù)測(cè)能力、加強(qiáng)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(duì)設(shè)施的輻射范圍進(jìn)行計(jì)算，并確定障礙，顯示最佳的線(xiàn)路連接等，對(duì)于基礎(chǔ)設(shè)施的布局與管理提供可以依靠的參考。

3.3 專(zhuān)題制圖

通過(guò)所提供的數(shù)據(jù)，可以進(jìn)行專(zhuān)題統(tǒng)計(jì)圖的制作，并為設(shè)施的管理與維護(hù)提供參考。利用GIS能夠提高基礎(chǔ)設(shè)施管理系統(tǒng)的制圖設(shè)計(jì)功能。系統(tǒng)所需要的施工作業(yè)圖、設(shè)施分布圖等，并可在制圖的過(guò)程中，調(diào)用數(shù)據(jù)庫(kù)的豐富資源進(jìn)行制定，并按照統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)輸出制圖。至此，網(wǎng)絡(luò)發(fā)布的電子地圖便形成了。

圖3為異構(gòu)空間數(shù)據(jù)集成步驟。

圖3 異構(gòu)空間數(shù)據(jù)集成步驟

3.4 GIS在移動(dòng)端的應(yīng)用

移動(dòng)設(shè)備的使用便于野外調(diào)查巡視工作的順利進(jìn)行，方便了各基礎(chǔ)設(shè)施及目標(biāo)之間的聯(lián)系和檢測(cè)，也為調(diào)查數(shù)據(jù)到數(shù)據(jù)庫(kù)之間的傳輸提供了方便。在移動(dòng)端的應(yīng)用當(dāng)中，GIS可以進(jìn)行如下利用：

3.4.1 導(dǎo)航應(yīng)用

利用GIS等制作的電子地圖，借助GPS能夠?qū)τ脩?hù)或者基礎(chǔ)設(shè)施的坐標(biāo)進(jìn)行判斷，能夠?yàn)橐巴庹{(diào)查作業(yè)提供較準(zhǔn)確的導(dǎo)航。

3.4.2 方便目標(biāo)的選取與巡查

由于不同設(shè)施之間的空間距離較短，并且存在相互交錯(cuò)的現(xiàn)象，這就需要對(duì)其進(jìn)行明確的定位，而單純的GPS定位難以滿(mǎn)足。另外，地下管網(wǎng)的調(diào)查也需要GPS定位技術(shù)的支持。而采用與物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)詳解和的基礎(chǔ)合適管理系統(tǒng)，能夠利用RFID對(duì)目標(biāo)的標(biāo)簽信息進(jìn)行解讀，并在GIS數(shù)據(jù)庫(kù)中選取對(duì)應(yīng)的目標(biāo)設(shè)施，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)目標(biāo)設(shè)施的精確定位。同時(shí)，管理系統(tǒng)可以借助物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)庫(kù)，對(duì)其技術(shù)設(shè)施或組成情況進(jìn)行檢驗(yàn)，確保數(shù)據(jù)庫(kù)信息與現(xiàn)場(chǎng)巡查結(jié)果的一致性。

3.4.3 客戶(hù)端管理系統(tǒng)

客戶(hù)端管理系統(tǒng)需要與用戶(hù)的需要相對(duì)應(yīng)，并根據(jù)不同種類(lèi)的需求建立不同種類(lèi)的應(yīng)用系統(tǒng)。下面將常用的幾種應(yīng)用系統(tǒng)進(jìn)行介紹：

（1） 訪(fǎng)問(wèn)GIS服務(wù)器

客戶(hù)訪(fǎng)問(wèn)GIS服務(wù)器之后，能夠?qū)IS所具備的多種功能進(jìn)行使用，例如：制圖功能、數(shù)據(jù)的查詢(xún)與分析功能等。

（2） 維修與管護(hù)工作規(guī)劃

通過(guò)對(duì)GIS、物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)庫(kù)所提供的數(shù)據(jù)資料進(jìn)行綜合分析，工作人員能夠了解不同基礎(chǔ)設(shè)施的分布情況，并進(jìn)行專(zhuān)題圖的制作。同時(shí)，通過(guò)數(shù)據(jù)庫(kù)的資料能夠?qū)Σ僮鞯娜蝿?wù)進(jìn)行全面把握，并制定出詳細(xì)的工作計(jì)劃、方案等，并繪制相應(yīng)的圖標(biāo)，以提高基礎(chǔ)設(shè)施維修和管護(hù)工作的有效性[6]。

（3） 訪(fǎng)問(wèn)物聯(lián)網(wǎng)服務(wù)器

客戶(hù)端管理系統(tǒng)與物聯(lián)網(wǎng)服務(wù)器相連接，能夠?qū)A(chǔ)設(shè)施的情況進(jìn)行全面、具體、動(dòng)態(tài)的了解，并對(duì)基礎(chǔ)設(shè)施的數(shù)據(jù)進(jìn)行分類(lèi)和綜合。工作人員根據(jù)系統(tǒng)所提供的數(shù)據(jù)能夠?qū)π枰S修的基礎(chǔ)設(shè)施進(jìn)行把握，物聯(lián)網(wǎng)為基礎(chǔ)設(shè)施的維修、管理提供了較大的幫助，提高了管理維護(hù)工作的效率。

4 結(jié) 語(yǔ)

總而言之，在應(yīng)急領(lǐng)域中應(yīng)用GIS技術(shù)與物聯(lián)網(wǎng)，創(chuàng)建城市應(yīng)急管理平臺(tái)，對(duì)突發(fā)事件預(yù)警、智能發(fā)現(xiàn)及應(yīng)急處理能力進(jìn)行不斷提升，對(duì)確保城市經(jīng)濟(jì)發(fā)展與安全穩(wěn)定極具重要意義。

參考文獻(xiàn)

[1] 劉旭日.基于GIS的城市物聯(lián)應(yīng)急平臺(tái)建設(shè)探討[J].中國(guó)新通信，2015（16）：7?8.

[2] 袁璞，艾中良，汪涵.基于物聯(lián)網(wǎng)服務(wù)平臺(tái)的統(tǒng)一標(biāo)識(shí)尋址研究設(shè)計(jì)[J].現(xiàn)代電子技術(shù)，2015，38（6）：59?62.

[3] 宋艷.基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的智能農(nóng)業(yè)種植系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].現(xiàn)代電子技術(shù)，2013，36（24）：38?39.

[4] 王堯.物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在智能建筑公共安全系統(tǒng)中的應(yīng)用研究[D].西安：長(zhǎng)安大學(xué)，2013.

[5] 陳如明.智能城市及智慧城市的概念、內(nèi)涵與務(wù)實(shí)發(fā)展策略[J].數(shù)字通信，2012（5）：3?9.

[6] 高順尉，楊冬菊，何可文.北京市物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)體系框架研究[J].電信科學(xué)，2012（12）：10?17.