實景空間信息促成智慧城市數據集成與信息共享

徐前祥，杜明成

（九成空間科技有限公司）

實景空間信息促成智慧城市數據集成與信息共享

徐前祥，杜明成

（九成空間科技有限公司）

各種信息均與空間地理信息直接或間接相聯系。智慧城市建設需要實現數據集成與信息共享，實景空間信息因信息全面、時效性強、紋理真實、應用面廣等特點，是促成智慧城市數據集成與信息共享的最優空間地理信息，能夠有效支撐智慧城市不同層面、不同領域的應用。

空間地理信息；實景空間信息；智慧城市；數據集成；信息共享

1　引言

人類活動的百分之八十與空間地理信息直接相關。空間地理信息技術以測繪、遙感、衛星導航定位和地理信息系統等技術為基礎，與納米技術、生物技術并稱為21世紀最具發展前景的三大技術。空間地理信息產業是我國的戰略性新興產業。空間地理信息技術與物聯網、云計算、大數據等新一代信息技術是智慧城市建設的核心技術。空間地理信息在智慧城市的建設中起到集成的作用，是智慧城市資源共享的重要組成部分。

智慧城市建設是我國新型城鎮化建設的重要內容，涉及政務、產業、民生各個方面。打破信息孤島，即要互聯互通，需要將不同部門間多源、異構、多層次、多表現方式的數據有機整合，塑造全面、客觀、易讀的城市綜合運營信息，從而輔助政府科學決策，促進產業健康發展，造就百姓幸福生活。

2　實景空間信息技術

空間信息有兩種表達方式：矢量和柵格。在數學上，矢量數據由一串有序排列的坐標元組表示，柵格數據由規則的陣列表示。在數據采集上，矢量數據通過手工數字化或全站儀等設備離散采集的點，構成點、線、面數據；柵格數據通過掃描儀或數碼相機等設備獲得影像數據。矢量數據會根據預設目的及要求不同，對現實世界人為地有所取舍、抽象與綜合，如在全國第二次土地調查中不表示小于600㎡的耕地。柵格數據是一種客觀的表現方式，是對現實世界的全面刻畫，但內容的精細程度受地面分辨率影響，地面分辨率越高，表達內容越精細。目前，衛星獲得的柵格數據民用最高分辨率可以達到0.3m，有人飛機獲得的柵格數據最高分辨率可以達到0.05m，無人飛機獲得的柵格數據最高分辨率可以達到0.02m。現有技術水準及手段已經可以獲得現實世界全面、客觀的柵格數據表達，并且柵格數據作為常見的圖片形式易于專業技術人員及非專業人員無偏差解讀，有力支撐不同部門的需求。

實景空間信息是促成智慧城市數據集成與信息共享的最優空間地理信息。實景空間信息技術主要包括傾斜攝影技術和街景掃描技術。傾斜攝影技術通過獲得同一地物垂直、傾斜等多角度多張高重疊影像，利用計算機視覺和攝影測量等技術，自動生成符合人眼視覺的三維可量測真實世界。傾斜攝影數據通過搭載在同一飛行器上的多鏡頭航攝相機（如SWDC-5、Leica RCD30等）獲得，數據處理可通過Smart3D、PhotoMesh等軟件自動生成實景三維模型、DOM（正射影像圖）、TDOM（真正射影像圖）和DSM（數字表面模型）。街景掃描技術通過衛星導航定位、慣性導航系統、光學相機和激光掃描設備等，快速在地面獲得周邊地物的位置和影像數據。傾斜攝影技術和街景掃描技術相互補充，獲得的空中實景和地面實景在應用平臺中可以無縫切換，滿足智慧城市各種應用需求。

圖1　實景三維模型

圖2　人工三維模型

2015年6月11日，九成空間科技有限公司在WGDC 2015正式發布全球首套包含軟、硬件以及標準工藝的“實景世界 ”(GR World)產品系列，率先開展了傾斜攝影、街景掃描、BIM、移動物聯等新技術領域的融合創新，覆蓋實景空間信息的獲取、處理及發布全流程，推動空間地理信息產業發展，助力智慧城市建設。

與傳統人工建模比較，實景空間信息具有如下特點。

1）信息全面。傳統人工建模技術流程是利用矢量圖生成三維白模，再通過人工戶外拍攝紋理，進行紋理映射，渲染后生成三維模型。在矢量圖制作及生成三維白模過程中，均涉及主觀綜合與取舍，無法全要素表達現實世界。實景三維模型對獲得的影像自動匹配，構建三角網并自動進行紋理映射，客觀表現全部現實要素，信息全面具體。

2）紋理真實。傳統人工建模紋理圖片需要人工修飾、勻光勻色，生成模型紋理顏色失真、紋理不清晰，真實感差。實景三維模型自動匹配及勻光勻色，顏色逼真，色彩過渡柔和，場景質感如現場拍攝視頻。

3）時效性強。傳統人工建模在密集城市建成區，50人完全制成50km2三維模型數據約需耗時1年。實景三維模型生成軟件可以并行計算，每個節點每日可生成約5km2三維數據。理論上可以通過增加節點，實現每日生成一個城市三維模型，生產效率極大提高，生產周期極大縮短。

4）應用面廣。傳統人工建模數據是針對特定目的而生成的三維模型，不能滿足不同部門對空間地理信息數據的需求，如規劃部門生成的三維模型數據因未完全包含消防設施而無法滿足消防部門的應用。實景三維模型作為對現實世界的客觀再現，能夠有力支撐不同部門的應用需求。

智慧規劃（控高）

建筑施工與規劃方案設計

3　智慧城市的數據集成與信息共享

現實世界的人、地、物、事、組織及經濟均運行在客觀的空間中，與空間地理信息都有直接或間接的聯系。已有的數據多以文本記錄等方式展現，且多包含地理標記，如地名地址信息。對于無地理標記的記錄，需要人工添加地理標記；對于已有地理標記的記錄，可以通過地理編碼技術自動完成地理匹配。

地理編碼技術實現了地名地址與空間地理位置的匹配：通過正向地理編碼，實現地名地址轉換為地球表面對應位置；通過反向地理編碼，實現地球表面地理坐標轉換為標準地址；從而有效實現空間位置的空間信息與地名地址的文本記錄之間的相互轉換，并且通過空間信息關聯各種文本記錄，統一展現于實景空間信息平臺上。

實景空間信息在此過程中主要體現三方面作用。

1）集成。不同數據通過實景空間信息邏輯關聯，并可統一展現；數據源可以包括視頻傳感器等物聯網數據、人口等統計數據、車聯網等動態數據及行政審批等業務數據。

2）檢驗。實景空間信息是現實世界的完全真實再造，匹配到實景空間信息的數據可以進行地理檢驗、視覺匹配檢驗、交叉奇異檢驗等，提高數據真實性、準確性、協調性。

3）匯聚。在授權的前提下，各種數據通過實景空間信息實現匯聚，隨著匯聚部門的增多，逐步形成城市綜合大數據，支撐智慧城市深層次應用。

智慧城市中的信息共享可以分為三個級別，即數據級、信息級及知識級。數據級信息共享是最原始級別的共享，優點為數據全透明，便于按需進行加工及數據挖掘；缺點為不了解數據內涵的用戶無法使用或錯誤使用，對于業務緊密關聯的部門，可以開通數據級的信息共享。信息級共享主要是對統計信息的共享，以便支持相關部門參照與使用，信息級共享應在智慧城市中發展為普遍的一種共享方式。知識級共享是指利用專家知識庫進行智能分析，形成決策輔助信息，直接或間接形成部門間的聯動。隨著智慧城市的建設以及基于實景空間信息的集成與共享的增多，對于匯聚的大數據挖掘將會加強，從而產生更多知識級共享，指導業務發展，促進部門協調，形成聯動合力。

4　結束語

實景空間信息因時效性強、信息表達全面、空間特征普遍等特點，能夠作為最優的空間地理信息支撐智慧城市建設。實景空間信息并不是取代矢量信息，矢量信息更有利于統計與分析，可以作為不同層面專題信息與實景空間信息疊加，從而更完整地支撐智慧城市應用。

智慧城市建設是一項系統的、復雜的巨大系統工程，實景空間信息等技術只是建設實施層面的有力支撐。一個成功的智慧城市在實施層面開展前一定需要體制機制的重塑，尤其要形成統一的信息化組織機構，實現信息數據的統一管理；同時要選擇合理的建設模式，發揮政府和社會資本的優勢力量。

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Data Integration and Information Sharing Based on Photo Reality 3D Model

XU Qian-xiang, DU Ming-cheng

(Jiucheng Spatial Technology Co., Ltd.)

To construct smart city, data should be integrated on one unified platform for information interoperation and information sharing. Photo Reality 3D Model possesses the most comprehensive and detailed city information. All data directly or indirectly owns location property which is owned by Photo Reality 3D Model. Hence, Photo Reality 3D Model can support different kinds of smart city applications.

geographical information; photo reality 3D model; smart city; data integration; information sharing