智慧規(guī)劃中地理信息服務(wù)建設(shè)的關(guān)鍵技術(shù)

田鵬，王勇

(1.中國(guó)礦業(yè)大學(xué)，江蘇徐州221116；2.徐州市勘察測(cè)繪研究院，江蘇徐州221002；3.徐州市產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)中心，江蘇徐州221000)

智慧規(guī)劃中地理信息服務(wù)建設(shè)的關(guān)鍵技術(shù)

田鵬1,2，王勇1,3

(1.中國(guó)礦業(yè)大學(xué)，江蘇徐州221116；2.徐州市勘察測(cè)繪研究院，江蘇徐州221002；3.徐州市產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)中心，江蘇徐州221000)

通過(guò)剖析智慧規(guī)劃的特點(diǎn)和建設(shè)要求，分析智慧規(guī)劃對(duì)地理信息服務(wù)帶來(lái)的挑戰(zhàn)，確定地理信息服務(wù)在智慧規(guī)劃中的作用和關(guān)鍵技術(shù)，以期為地理信息服務(wù)工作發(fā)展方向提供決策依據(jù)。

智慧規(guī)劃；地理信息服務(wù)；無(wú)人機(jī)；3DGIS；BIM

【DOI】10.13616/j.cnki.gcjsysj.2016.10.080

1 引言

智慧規(guī)劃是推動(dòng)智慧城市建設(shè)的重要性、基礎(chǔ)性工作，它采用計(jì)算機(jī)、物聯(lián)網(wǎng)、GIS等技術(shù)，整合了基礎(chǔ)測(cè)繪、規(guī)劃編制和規(guī)劃管理等信息資源，形成規(guī)劃管理業(yè)務(wù)網(wǎng)上辦公、審批、監(jiān)管和網(wǎng)上服務(wù)的新型管理服務(wù)模式[1]。智慧城市時(shí)代的城市發(fā)展逐漸從規(guī)模擴(kuò)張到品質(zhì)提升轉(zhuǎn)變，新型城鎮(zhèn)化要求城市建設(shè)在產(chǎn)業(yè)、低碳、智慧、綠色和管理水平方面全面提升，需要更多地研究和應(yīng)對(duì)“人”對(duì)城市空間的全方位需求，需要向傳統(tǒng)的空間統(tǒng)籌中加入多學(xué)科的科學(xué)技術(shù)方法，智慧的規(guī)劃應(yīng)具有技術(shù)信息化、流程標(biāo)準(zhǔn)化、管理精細(xì)化的特點(diǎn)。

地理信息作為智慧城市建設(shè)的基本元素，使智慧城市除了擁有全方位的信息采集能力外，還應(yīng)具備更強(qiáng)有力的信息綜合處理、分析、共享和協(xié)同等能力[2]。在越來(lái)越多的智慧城市實(shí)踐中，地理信息和以此為基礎(chǔ)建立的地理信息共享、協(xié)同平臺(tái)及其由此衍生的地理信息服務(wù)生態(tài)體系，已經(jīng)發(fā)展成為智慧城市建設(shè)的核心支撐之一。

2 智慧規(guī)劃對(duì)地理信息服務(wù)帶來(lái)的挑戰(zhàn)

隨著“智慧城市”建設(shè)的持續(xù)深入，項(xiàng)目規(guī)劃、設(shè)計(jì)、管理工作關(guān)注的內(nèi)容越來(lái)越詳細(xì)，支撐城市規(guī)劃的各種傳統(tǒng)基礎(chǔ)資料越來(lái)越難以描述城市空間的深層次問(wèn)題，無(wú)法支撐科學(xué)、理性的規(guī)劃分析研究，這就對(duì)地理信息服務(wù)在生產(chǎn)模式、提供內(nèi)容、服務(wù)形式上帶來(lái)了新的挑戰(zhàn)。

2.1 生產(chǎn)模式的挑戰(zhàn)

經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展對(duì)地理信息的集約性、現(xiàn)勢(shì)性要求不斷提高。在當(dāng)今的城市規(guī)劃管理過(guò)程中，不論是自然災(zāi)害、應(yīng)急事件的實(shí)時(shí)響應(yīng)，還是項(xiàng)目監(jiān)管、城市規(guī)劃設(shè)計(jì)，對(duì)地理信息服務(wù)的速度和質(zhì)量都提出了非常高的要求。同時(shí)，近幾年測(cè)繪地理信息技術(shù)裝備的自主創(chuàng)新水平快速提高，無(wú)人飛機(jī)航攝系統(tǒng)、移動(dòng)測(cè)量系統(tǒng)等技術(shù)在生產(chǎn)一線推廣應(yīng)用，顯著提升了我國(guó)測(cè)繪地理信息基礎(chǔ)設(shè)施的整體水平。因此，建立信息化測(cè)繪技術(shù)體系和適應(yīng)工作需求的生產(chǎn)模式已經(jīng)迫在眉睫。

2.2 提供內(nèi)容的挑戰(zhàn)

地理信息服務(wù)的發(fā)展在第一階段僅僅是提供可視化地圖；在第二階段是與智慧規(guī)劃的各項(xiàng)業(yè)務(wù)相融，如地塊規(guī)劃、環(huán)境分析等；在第三階段是支持頂層決策，這也是評(píng)價(jià)城市規(guī)劃工作是否真正實(shí)現(xiàn)智慧的要素之一。智慧的規(guī)劃中，地理信息服務(wù)工作要承擔(dān)的重任，就是讓地理空間智能化，如地理信息的智能提取、智能分析和智能應(yīng)用，幫助決策者進(jìn)行科學(xué)的決策，實(shí)現(xiàn)從地圖到?jīng)Q策的轉(zhuǎn)變。

2.3 服務(wù)形式的挑戰(zhàn)

云計(jì)算、物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)等技術(shù)在智慧城市中大規(guī)模應(yīng)用，為了實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)有效的地理信息綜合服務(wù)，單純的數(shù)據(jù)提供已不能滿足需求，需要在整個(gè)基礎(chǔ)設(shè)施、網(wǎng)絡(luò)建設(shè)成功后，更多提供平臺(tái)服務(wù)，包括網(wǎng)絡(luò)服務(wù)、定制服務(wù)和共享服務(wù)。

3 智慧規(guī)劃中的地理信息服務(wù)關(guān)鍵技術(shù)

3.1 航空影像快速獲取技術(shù)

航空影像作為直觀、易于計(jì)算、易于分發(fā)的數(shù)據(jù)產(chǎn)品，相對(duì)于矢量地圖，航空影像能夠提供更多的增值信息，不同來(lái)源的航空影像可以在不同尺度或者不同層面提供數(shù)據(jù)的支撐（見(jiàn)圖1）。在規(guī)劃工作的設(shè)計(jì)和管理中，遙感影像用于城市特征的提取、城市特征變化的監(jiān)督，如綠地提取、建設(shè)用地變化監(jiān)測(cè)。高空航測(cè)影像可以提供大比例尺地形圖用于城市規(guī)劃中的方案定點(diǎn)、規(guī)劃設(shè)計(jì)，低空無(wú)人機(jī)影像在區(qū)域影像快速獲取與更新、城市影像資料留存方面有優(yōu)勢(shì)。

圖1 不同來(lái)源的影像在規(guī)劃工作中的用途

高分辨率影像獲取與處理技術(shù)包括數(shù)據(jù)接收、數(shù)據(jù)組織、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、數(shù)據(jù)調(diào)用、數(shù)據(jù)壓縮與數(shù)據(jù)分發(fā)技術(shù)等[3]。海量高分辨率影像快速獲取與處理技術(shù)的效率直接決定了影像數(shù)據(jù)的應(yīng)用方式和應(yīng)用范圍。智慧規(guī)劃中的地理信息影像服務(wù)應(yīng)該重點(diǎn)解決區(qū)域型的遙感數(shù)據(jù)產(chǎn)品快速生產(chǎn)和處理的問(wèn)題，只有具備周期短、精度高、成本低的特點(diǎn)，才能盡量減少因信息缺失帶來(lái)的規(guī)劃管理工作的盲點(diǎn)，滿足精細(xì)化、動(dòng)態(tài)化規(guī)劃工作的要求。

3.2 3DGIS技術(shù)

3.2.1 3DGIS技術(shù)存在的問(wèn)題

在三維規(guī)劃審核的環(huán)節(jié)，一般是通過(guò)CAD設(shè)計(jì)圖紙參照效果圖制作三維模型，連同項(xiàng)目資料一起導(dǎo)入三維規(guī)劃輔助決策系統(tǒng)中（見(jiàn)圖2a），在城市地理場(chǎng)景中定性考察建筑方案與周邊環(huán)境的風(fēng)格、體量[4]。但是從項(xiàng)目整個(gè)生命周期角度來(lái)看，規(guī)劃設(shè)計(jì)與審核作為其中一個(gè)環(huán)節(jié)，單純?yōu)槿S規(guī)劃方案審批目的進(jìn)行三維建模，無(wú)法保證與上一環(huán)節(jié)的CAD圖紙內(nèi)容完全一致，實(shí)際上無(wú)法作為可復(fù)用成果傳輸?shù)较乱粋€(gè)環(huán)節(jié)，項(xiàng)目信息的數(shù)據(jù)流轉(zhuǎn)在此環(huán)節(jié)斷開(kāi)，三維GIS輔助規(guī)劃決策就成了一個(gè)封閉的系統(tǒng)，這種特點(diǎn)也制約著3DGIS系統(tǒng)的發(fā)展和生命力。

3.2.2 建筑信息化背景下的BIM技術(shù)

BIM起源于以建筑工程為依托的信息集成技術(shù)，主要為了實(shí)現(xiàn)建筑工程的可視化和量化分析，提高工程建設(shè)效率[5]。隨著近10年來(lái)的信息技術(shù)的快速發(fā)展，在各國(guó)政府的積極推進(jìn)下，憑借配套技術(shù)（數(shù)據(jù)共享、數(shù)據(jù)集成、數(shù)據(jù)交換標(biāo)準(zhǔn)等研究）不斷完善，在國(guó)際上BIM技術(shù)已經(jīng)成為和CAD、GIS同等重要的信息管理技術(shù)支撐，其三維規(guī)劃輔助決策系統(tǒng)工作模式如圖2b所示。住建部編制的建筑業(yè)“十二五”規(guī)劃明確提出要推進(jìn)BIM協(xié)同工作等技術(shù)應(yīng)用，普及可視化、參數(shù)化、三維模型設(shè)計(jì)，以提高設(shè)計(jì)水平，降低工程投資，實(shí)現(xiàn)從設(shè)計(jì)、采購(gòu)、建造、投產(chǎn)到運(yùn)行的全過(guò)程集成運(yùn)用[5]。

3.2.3 3DGIS的提升

3DGIS系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與開(kāi)發(fā)應(yīng)納入整個(gè)建設(shè)項(xiàng)目信息流轉(zhuǎn)的范疇中考慮，與建筑信息化的發(fā)展趨勢(shì)相適應(yīng)，應(yīng)在數(shù)據(jù)交換、數(shù)據(jù)共享、數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化方面進(jìn)行提升，考慮與BIM信息深度整合，既可以保證數(shù)據(jù)的一致性，又提高了數(shù)據(jù)的可利用性，減少重復(fù)性勞動(dòng)，3DGIS可發(fā)揮的空間也會(huì)越來(lái)越大[6]。

3.3 基礎(chǔ)地理信息共享技術(shù)

作為一個(gè)復(fù)雜系統(tǒng)，城市中包含的數(shù)據(jù)信息復(fù)雜且類型多變，而規(guī)劃師限于傳統(tǒng)的技術(shù)和手段，不可能對(duì)信息數(shù)據(jù)進(jìn)行有效收集和處理，意味著規(guī)劃信息可能存在現(xiàn)勢(shì)性不強(qiáng)，甚至不完備的問(wèn)題，使規(guī)劃師所制定的城市規(guī)劃不可能對(duì)城鄉(xiāng)發(fā)展的趨勢(shì)進(jìn)行準(zhǔn)確把握和正確安排，從而降低了規(guī)劃的科學(xué)性。信息的共享是實(shí)現(xiàn)智慧規(guī)劃的前提，智慧規(guī)劃所需的信息數(shù)據(jù)支撐系統(tǒng)是建立在對(duì)來(lái)自不同行業(yè)、部門、屬性以及統(tǒng)計(jì)口徑的數(shù)據(jù)整合共享基礎(chǔ)上的，如果缺乏公共信息的共享，智慧城市和“智慧規(guī)劃”都將無(wú)從談起。

基礎(chǔ)地理信息作為各種公共信息承載的載體，一方面為公眾服務(wù)提供基礎(chǔ)的空間數(shù)據(jù)支撐和服務(wù)，另一方面通過(guò)共享機(jī)制這樣一個(gè)通道，集成了各種與地理空間位置有關(guān)的信息資源，更加促進(jìn)了與地理空間信息有關(guān)的自然、經(jīng)濟(jì)、社會(huì)等信息資源的共享與交換，這為提高規(guī)劃工作的科學(xué)性提供了有力支撐。

4 結(jié)語(yǔ)

目前，無(wú)論從政府的智慧城市政策導(dǎo)向，還是測(cè)繪與地理信息產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展的大環(huán)境，地理信息工作都有著廣闊的空間，通過(guò)智慧的地理信息服務(wù)解決方案，為行業(yè)提供智慧應(yīng)用服務(wù)，為智慧規(guī)劃、智慧城市的建設(shè)提供支撐，踐行科學(xué)發(fā)展觀、擯棄傳統(tǒng)城市管理模式的諸多弊端，以全新的管理理念和技術(shù)取而代之，是歷史賦予我們的責(zé)任。

【1】王芙蓉，竇煒，崔蓓，等.智慧規(guī)劃總體框架及建設(shè)探索[J].規(guī)劃師論壇，2013,2(29)：16-19.

【2】劉興權(quán)，毛晶晶，尹長(zhǎng)林.“智慧規(guī)劃”時(shí)代的規(guī)劃技術(shù)業(yè)務(wù)解決方案[J].科技信息，2014(10)：54-55.

【3】焦煦，朱文英，黃瑞峰.基礎(chǔ)地理數(shù)據(jù)在智慧城市建設(shè)中的分析與作用[J].國(guó)土資源信息化，2012(2)：55-61.

【4】李美華，夏海山，李曉貝.BIM技術(shù)在城市規(guī)劃微環(huán)境模擬中的應(yīng)用[A].中國(guó)城市規(guī)劃學(xué)會(huì)，2012中國(guó)城市規(guī)劃年會(huì)論文集（14.城市規(guī)劃技術(shù)與方法）[C].昆明：云南科技出版社2012.

【5】田峰.使用BIM方法發(fā)展三維規(guī)劃管理系統(tǒng)勢(shì)在必行[J].上海城市規(guī)劃，2010(4)：9-12.

【6】丁國(guó)勝，宋彥.智慧城市與“智慧規(guī)劃”——智慧城市視野下城鄉(xiāng)規(guī)劃展開(kāi)研究的概念框架與關(guān)鍵領(lǐng)域探討 [J].城市發(fā)展研究，2013 (8)：34-39.

表4 校正后的第二條道路全站儀成果與PPK成果對(duì)比m

由上述的數(shù)據(jù)可以看出，經(jīng)過(guò)校正的高程點(diǎn)的高程符合性更好，可以達(dá)到規(guī)定的精度要求。

5 結(jié)論

由上述案例可以看出，PPK測(cè)量用于1∶2000地形圖的高程精度可以滿足，甚至可以滿足1∶1000地形圖的需求，但是在使用過(guò)程中，要注意以下事項(xiàng)：

1）要精確量取流動(dòng)站的儀器高；

2）流動(dòng)站在行駛過(guò)程中，要保持車輛的穩(wěn)定性；

3）對(duì)于坡度較大的地段，一定要進(jìn)行高程校正；

4）為了使PPK的成果能夠準(zhǔn)確，最好是在得到PPK成果后，對(duì)其進(jìn)行檢驗(yàn)。

【參考文獻(xiàn)】

【1】劉大杰，全球定位系統(tǒng)（GPS）的原理與數(shù)據(jù)處理[M]上海：同濟(jì)大學(xué)出版社,1996.

【2】魏二虎.GPS動(dòng)態(tài)測(cè)量-PPK[R].武漢：武漢大學(xué)測(cè)繪學(xué)院，2008.

【收稿日期】2016-09-24

Key Technologies of Geographic Information Service in Intelligent Planning

TIAN Peng1,2，WANG Yong1,3
(1.ChinaUniversityofMiningandTechnology,Xuzhou 221116,China;2.XuzhouExploration&SurveyInstitute,Xuzhou 221002,China; 3.XuzhouTestingCenterofProductQualitySupervision,Xuzhou 221000,China)

Byanalyzingthecharacteristicsandtheconstruction requirementsofintelligent planning,thispaperanalyzesthe challengesfrom intelligent planningto geographicinformationservice,andmakesclear thefunction and keytechnologiesofgeographicinformation servicein intelligentplanning,inordertoprovidethedecisionbasisforthedevelopmenttrendofgeographicinformationservice.

intelligentplanning;geographicinformationservice;unmannedaerialvehicle;3DGIS;BIM

P205

A

1007-9467（2016）10-0180-03

2016-10-9

田鵬（1983～），女，江蘇徐州人，工程師，從事三維GIS系統(tǒng)開(kāi)發(fā)與建設(shè)研究。