衛(wèi)星應用技術在智慧城市領域的典型應用分析

● 文 |航天恒星科技有限公司 王晨 黃宇 張鳳珊 呂鐵軍 李時良

衛(wèi)星應用技術在智慧城市領域的典型應用分析

● 文 |航天恒星科技有限公司 王晨 黃宇 張鳳珊 呂鐵軍 李時良

一、引言

隨著航天技術的高速發(fā)展及民用化進程加快，以3S（衛(wèi)星遙感、全球衛(wèi)星導航定位和地理信息）系統(tǒng)為代表的衛(wèi)星應用技術對智慧城市建設的影響日漸增大。本文基于衛(wèi)星應用技術在智慧城市領域的探索，對衛(wèi)星遙感、衛(wèi)星導航、衛(wèi)星通信等技術在智慧城市建設領域的典型應用進行分析研究，提出初步解決方案，為衛(wèi)星應用技術在智慧城市建設中的應用和發(fā)展提供理論依據和技術支撐。

二、智慧城市架構

智慧城市在總體功能上圍繞政府、企業(yè)、市民這三大主體需求，依據智慧城市在基礎網絡環(huán)境、城市管理、公共服務、居民生活、生態(tài)環(huán)境、產業(yè)經濟發(fā)展等六方面的發(fā)展愿景，形成了基于終端感知、網絡物聯和領域應用的三層技術體系架構。感知層應用條碼、RFID、智能終端、傳感器、衛(wèi)星導航等智能感知和采集技術，通過自動或人工的方式，對城市運行核心系統(tǒng)的各項關鍵信息進行廣泛而全面的獲取。網絡層基于光網寬帶、無線寬帶、移動互聯網、下一代互聯網（IPv6）和三網融合等技術，形成以“寬帶、無線、泛在、融合”為特征的智慧一體化網絡，實現更高的寬帶速度、更便捷的接入方式、更深程度的融合，同時支持城市要素中“人—機—物”之間全面的信息聯通與共享。應用層基于云計算、智能識別和處理、數據庫等面向應用的技術，通過云計算平臺全面整合城市內各信息系統(tǒng)的數據和應用服務，滿足智慧城市建設中對于海量數據的計算和存儲要求，實現敏捷智能響應城市生活需求。

三、衛(wèi)星應用技術概述

1.衛(wèi)星導航

衛(wèi)星導航系統(tǒng)作為一種以衛(wèi)星為基礎的無線電導航系統(tǒng)，解決了大范圍、高精度快速定位的問題，其設計初衷是用于定位和導航，即為車、船、飛機等機動工具提供導航定位信息。由于衛(wèi)星導航不僅具有全球性、全天候、連續(xù)性和實時性的特點，且能很好地與其他系統(tǒng)相融合，隨著該技術的不斷發(fā)展與完善，已成為現代社會的重要信息來源，其應用范圍迅速滲透到國民經濟的各個領域，如海上和沙漠中的石油開發(fā)、交通管理、個人移動電話定位、商業(yè)物流管理、漁業(yè)監(jiān)控、土建工程和考古等。

2.衛(wèi)星遙感

衛(wèi)星遙感指的是使用衛(wèi)星從高空通過傳感器探測和接收來自目標物體的信息（如電場、磁場、電磁波、地震波等信息），經過信息的傳輸及處理分析，識別物體的屬性及其空間分布等特征的技術。衛(wèi)星遙感技術可以應用于智慧城市中的基礎地理信息測繪、智慧地理空間框架建設、農業(yè)、林業(yè)、國土資源、礦產資源勘探等重要行業(yè)和領域中。

3.衛(wèi)星通信

衛(wèi)星通信是指利用人造地球衛(wèi)星作為中繼站，轉發(fā)或反射空間電磁波來實現信息傳輸的通信技術。在智慧城市建設中，衛(wèi)星通信可以在許多方面發(fā)揮重要的作用。衛(wèi)星通信作為中繼進行地球上的無線電臺、站之間的通信，從出現的第一天起，就被賦予了廣播通信、數據傳輸以及重要的軍事、搶險、救援、應急通信任務。

四、典型應用分析

1.智慧交通

城市規(guī)模擴大的同時，交通量也在迅速增加，道路交通擁擠狀況愈加突出，及時地識別城市道路交通狀況可以防止或者降低擁堵程度。將車載信息技術、電子數據交換技術（EDI）、地理信息技術、數據倉庫技術與基于北斗的衛(wèi)星定位、通信技術相結合，構建一個多功能、全方位的綜合交通信息服務體系，實現對車輛行駛狀態(tài)的全程動態(tài)監(jiān)控，高效地完成車輛定位數據采集和無線網絡數據傳輸，提高車輛的行車效率，最大限度地發(fā)揮交通信息服務系統(tǒng)的功能和作用。這些功能集中體現了智慧交通信息服務系統(tǒng)中的“智慧”二字。就目前來看，加快北斗衛(wèi)星導航系統(tǒng)的組網建設，實現在交通信息系統(tǒng)中采用北斗定位代替GPS定位，不僅可以打破在衛(wèi)星導航定位方面對GPS的依賴，更能加速我國在智慧交通領域的發(fā)展。

車輛定位系統(tǒng)的服務對象主要是政府部門、企事業(yè)單位、社會公眾，其功能是為用戶提供全路網的行程時間、行程速度、車輛延誤等方面的動態(tài)交通信息，并結合其他信息為交通用戶提供咨詢服務，提高城市交通的管理水平。政府部門除了需要各種交通方式的基礎信息、運輸信息和輔助信息外，主要需要交通網絡狀態(tài)信息、車輛位置信息，突發(fā)事故信息、運輸信息等。企事業(yè)單位需要與運營相關的天氣、路面、路況信息,交通流的現狀及預測信息，交通設施與車輛的使用情況信息以及交通事故信息和事故預報警信息等。社會公眾需要天氣、交通時刻表、路面狀況、城市道路交通，駕駛員還需要全方位的道路與交通設施、交通狀況、交通控制信息等，在行駛過程中需要了解動態(tài)交通信息，包括事故、施工、阻塞等信息，了解事故處理情況等信息。

車輛定位系統(tǒng)在智能交通系統(tǒng)的應用如圖1所示，服務控制中心通過廣域網與移動通信短消息中心連網，通過分布式數據庫技術實時更新車輛的信息并實時發(fā)布市區(qū)各路段交通流量信息。另外，一旦車輛發(fā)出遇劫、被盜等警情時，服務控制中心也可將車輛位置信息及警情信息通過廣域網送110指揮中心，由公安部門出警。本系統(tǒng)可擴大到全省（市）連網，形成真正意義上的廣域系統(tǒng)，這時可用專線和建立分控中心的方式進行管理。

2.智能電網

智能電網是以特高壓電網為骨干網架、各級電網協調發(fā)展的堅強電網，通過硬件基礎和技術手段可實現智能電網的信息化、數字化、自動化和互動化。智能電網系統(tǒng)的建立和數字化電網的實現需要全網時間同步的緊密支持。因此，建立安全、可靠、高精度的時間同步系統(tǒng)，是當代電網乃至未來智能電網運行的一項基本要求。衛(wèi)星授時是實現遠距離高精度時間同步的最佳方式。衛(wèi)星在離地面很高的軌道上運行，一顆衛(wèi)星實現大區(qū)域覆蓋，具有得天獨厚的空間優(yōu)勢。衛(wèi)星傳播的信號為直達波，相比短波、長波具有很高的精度。采用衛(wèi)星授時服務可以有效保證電力系統(tǒng)中對時間同步的需求，在動態(tài)安全監(jiān)測、電能質量評價等業(yè)務中具有重要的應用價值。目前，電力系統(tǒng)中的時鐘主要采用GPS信號接收單元，是以GPS信號為“主”的外部時間基準。實踐證明，GPS由于自身的問題，已經不能滿足智能電網、智能調度系統(tǒng)的精確時間同步系統(tǒng)的要求。當前的電力系統(tǒng)時間同步性很差，制約了電力系統(tǒng)綜合性能的提高，無法適應智能電網的需求。因此，迫切需要新的時間同步方式解決現代電力系統(tǒng)的時間同步問題，以滿足智能電網的要求。北斗的崛起，將在快速定位、雙向數據通信和精密授時三大領域充當重要的角色，也將打破美國GPS一統(tǒng)天下的局面。

為滿足未來智能電網對時間同步的要求，采用北斗／GPS互為備用作為智能電網的時鐘源，同時給出了全網時間同步框架，不僅在很大程度上保證了全網時間同步質量，而且大大提高了電網運行的安全性。

3.智慧政務

隨著中國經濟社會快速發(fā)展，政府面臨的新情況、新問題越來越多，建設平安和諧的社會管理體制要求越來越迫切。在經濟和信息全球化加速發(fā)展的今天，信息化技術對傳統(tǒng)政務管理模式及相應的管理方式和方法進行改造、改進和改革，在政府管理中的應用越來越重要，必將成為政府未來的信息管理的神經中樞，是實現我國政務管理的新方向。

智慧政務管理與服務工作需要大量信息數據，例如地理數據信息、實有人口數據、企業(yè)法人數據、實有房屋數據、系統(tǒng)業(yè)務數據以及其他資源數據。

通過將衛(wèi)星遙感應用到智慧政務中，可以極大加快社區(qū)的智慧化進程，實現創(chuàng)新扁平化管理。創(chuàng)新扁平化管理作為社會管理新載體，主要通過各社區(qū)、區(qū)、市三級社會管理工作部門、成員單位把社會管理所關注的人、場所、組織、物品等基礎信息進行整合，結合已有的公安、民政、房產、計生、政法、黨建等數據，構建社會管理信息庫，做到“愛心調解”、“勞動保障”、“社會救助”、“健康教育”、“物業(yè)家政”等的創(chuàng)新扁平化管理，實現與政府社會管理的共同聯動。

五、結束語

本文對衛(wèi)星應用技術在智慧城市建設領域的應用進行分析，針對智慧交通、智慧電網、智慧政務三個領域提出了初步的解決方案，為未來建設智慧城市探索方向。研究衛(wèi)星應用技術在智慧城市領域建設中典型應用，一方面可以為衛(wèi)星應用技術的民用化提供廣闊的發(fā)展空間，同時也為智慧城市領域業(yè)務發(fā)展提供技術動能和產業(yè)支撐，對推進生態(tài)文明建設，提升社會管理和公眾服務水平，促進城市產業(yè)結構調整與優(yōu)化具有重要的意義。

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