淺談智慧淮北城市建設的基礎地理信息數據生產與應用

摘? 要：本文通過智慧淮北城市時空大數據與云平臺建設工作，重點介紹前期基礎地理信息數據（包括：矢量、影像、高程模型、地理實體、地名地址、三維模型等）的生產和利用。根據智慧淮北項目實際情況，了解基礎地理信息數據的重要性。通過分析智慧淮北項目的建設，以期為相關研究提供參考。

關鍵詞：智慧城市;智慧淮北;基礎地理信息數據;生產

中圖分類號：P208? ? 文獻標識碼：A? ? 文章編號：2096-6903（2021）01-0000-00

0 引言

智慧城市是運用物聯網、云計算、大數據、地理信息數據集成等新一代信息技術，促進城市規劃、建設、管理、和服務智慧化的新理念和新模式[1];是提高城市治理能力現代化水平，實現城市可持續發展的新路徑、新形態;也是落實國家新型城鎮化發展戰略，促進城市發展方式轉型升級的系統工程。

近幾年，智慧城市引發了學術界的廣泛探討。李德仁院士認為：智慧城市等于物聯網加云計算，它是在數字地球的基礎上，通過物聯網將現實世界與虛擬數字世界繼續有效融合，建立一個可視、可量測、可感知、可控制的智能化城市管理和運營機制，以感知現實世界中人和物的各種狀態和變化，并由云計算中心完成其海量和復雜的計算與控制，為城市管理和社會公眾提供各種智能化的服務[2]。王家耀院士認為：智慧城市是城市信息化的高級階段，是讓城市更聰明，本質上是讓作為城市主體的人更聰明[3]。成思危認為：智慧城市從狹義上講是用信息技術來改進城市管理，促進城市發展，從廣義上講是應用人的智慧來盡可能優化配置城市各種核心資源、管理與發展好城市[4]。

2015年，習近平總書記在中央城市工作會議上提出，要“著力打造智慧城市，推動城鎮常住人口基本公共服務均等化，加強城市管理。”黨的十九大報告提出：“推動互聯網、大數據、人工智能和實體經濟深度融合。”智慧城市時空大數據平臺是數字中國時空信息數據庫的重要組成部分，是基礎測繪轉型升級的重要任務。也為新型基礎測繪創新提供了廣闊舞臺，是加快測繪地理信息事業融入國家經濟社會發展大局、更好地服務各行各業建設地發展需要。

1 項目背景

2012年“數字淮北地理空間框架建設項目”啟動，該項目的建成，提高了淮北城市現代化和信息化管理水平，改善了投資環境，為本市各行各業提供了良好的空間信息服務。2017年7月，淮北市獲批國家“智慧城市時空大數據與云平臺建設”試點城市。在已建成的“數字淮北地理空間框架”的基礎上，以《關于開展智慧城市時空信息云平臺建設試點工作的通知》、《智慧城市時空大數據與云平臺建設技術大綱（2017版）》[5]、《安徽省國土資源“十三五”規劃》、《安徽省測繪地理信息“十三五”規劃》等政策和技術文件為依據，以時空地理信息空間框架云平臺為支撐環境，開展智慧淮北城市建設，推動自然資源與規劃、公安、市政、應急等多個部門聯動和智慧示范應用落地，為智慧淮北城市的全面應用和發展積累經驗。智慧淮北時空大數據與云平臺建設試點項目的實施，將對淮北市今后科學、高效、可持續發展發揮重大作用。

1.1 完成目標和任務量

時空大數據平臺由時空大數據和云平臺兩部分構成。其中，時空大數據包括基礎時空數據、公共專題數據、物聯網實時感知數據、互聯網在線抓取數據等等。而云平臺包括桌面和移動平臺兩部分，具體時空大數據平臺結構如圖1所示。

1.1.1 目標

本文重點介紹智慧淮北時空大數據平臺的基礎地理信息數據的準備、生產和加工工作。目標是：在數字淮北地理信息空間框架的基礎上，進一步豐富地理信息數據資源，更新并生產多種尺度的基礎地理信息數據，為智慧淮北項目提供基礎地理信息支撐。

1.1.2 任務量

（1）D級GPS控制、四等水準測量。（2）1m格網DEM制作。（3）0.1m分辨率DOM制作。（4）1﹕500、1﹕1000、1﹕2000比例尺DLG更新及生產。（5）1﹕500、1﹕1000、1﹕2000比例尺基礎地理信息數據庫建設。（6）1﹕500、1﹕1000、1﹕2000比例尺平臺數據提取和擴充。（7）三維模型制作。（8）地名地址、POI更新。

1.2 成果數學基礎

（1）平面坐標系統：采用 CGCS2000 坐標系，高斯投影 3°分帶，中央子午線取 117°00′00″。（2）高程系統采用正常高系統，基準為 1985 年國家高程基準。

1.3 生產具體環節

（1）資料收集與技術設計。進行行業相關資料收集與分析，整理出可供本項目利用的文檔和數據。（2）航空攝影，對智慧淮北項目劃定的858km2范圍進行地面分辨率優于0.1m的真彩色航空攝影，獲取航攝數據和資料。（3）基礎控制測量。對規劃區范圍內進行基礎控制測量。布設D級GPS控制網作為城市建設的基礎控制，高程采用四等水準施測。（4）測區像片控制測量。外業像控點按區域網布設，為提高和保證空三加密的精度，在區域網的兩端和中部位置各增加平高點。（5）測區空中三角測量。使用數字空三軟件，進行自動連接點匹配、添加并調整控制點、光束法平差。（6）DLG測繪。在任務區范圍內，采用全數字攝影測量工作系統按像對進行立體采集，回放紙圖，供外業調繪，再返回內業編輯。同時采集全區域興趣點。（7）DEM制作。采用全數字攝影測量系統直接在立體模型上采集特征點和特征線，根據量測的特征點、特征線生成像方格網DEM，編輯DEM至切準模型，最終裁切形成標準分幅DEM數據成果。（8）DOM制作。在DOM制作軟件系統中，導入空三成果恢復立體模型，利用DEM成果對原始影像進行正射糾正，通過調整自動生成的鑲嵌線，在經過拼接、調色處理后按照技術要求進行1﹕1000分幅裁切，形成標準分幅DOM數據成果。（9）三維模型制作。對20km2三維精細建模區域和20km2三維普通建模區域進行飛前像控點布設和平面及高程測量;隨后進行傾斜航空攝影，獲取完整覆蓋40km2傾斜影像;在三維建模系統中進行空三加密。通過空三加密點計算出不同規則三角網TIN，生成三維模型的白模，通過三維模型形狀位置從航片里選取最合適的圖片進行紋理貼圖，輸出紋理逼真的實景三維模型。對20km2三維精細建模區域的建筑物和構筑物，進行模型測高、外業紋理拍攝、紋理處理，以1﹕500地形圖和正射影像為底圖，基于3D MAX軟件生產制作，形成精細三維模型數據。（10）基礎地理信息數據庫建設。按照基礎地理信息數據庫建設方案設計要求，利用內外業檢查合格的各尺度DLG線劃圖建庫，形成對應尺度的基礎地理信息數據庫。（11）平臺數據提取和擴充。按照公共平臺數據的要求，從各尺度基礎地理信息數據庫中提取與重組數據，并進行整理和擴充，形成符合要求的各尺度平臺數據集。（12）平臺數據加工。平臺數據集建立完成后，在對外提供服務之前，還需要進行整飾及加工。按照公共平臺所需數據的生產要求進行符號化處理和整飾，輸出公共平臺數據。（13）數據保密。數據保密處理主要包括數據刪減與位置處理。數據刪減可以在數據提取、數據重組環節實現，空間位置處理參考國家25萬公開版地圖，按照國家規定的統一方法進行。（14）基礎控制點數據庫建設。該數據庫用于存儲測量控制點數據，包括控制點的位置、屬性及點之記。（15）元數據制作。元數據是存儲說明數據內容、質量、狀況和其它有關特征信息的數據。（16）成果檢查驗收和提交。執行“兩級檢查、一級驗收”制度，各工序進行100%的過程檢查，最終檢查由單位質量檢查部門組織實施。按約定對項目成果進行驗收。

本項目基礎數據具體生產流程環節如：

技術設計、資料準備→真彩航空攝影→空三加密→DEM、DOM、DLG生產→數據縮編處理→基礎數據庫、平臺數據庫建設→成果驗收提交。

技術設計、資料準備→傾斜航空攝影→實景建模→普通三維模型→構筑物貼圖拍攝→模型搭建、貼圖→精細三維模型→成果驗收提交。

2 成果及質量

依據智慧淮北項目要求，基礎地理信息數據生產主要成果如下：

（1）矢量數據。矢量數據范圍位于淮北市市轄三區，覆蓋淮北市建成區和規劃區。主要成果為1﹕500基礎地理信息數據庫及平臺數據127.0km2，1﹕1000基礎地理信息數據庫及平臺數據197.0km2，1﹕2000基礎地理信息數據庫及平臺數據309.0km2。（2）影像數據。覆蓋淮北市主要建成區和規劃區共858.0km2的0.1m分辨率正射影像數據。（3）高程模型數據。與正射影像數據相同范圍的1m格網數字高程模型數據。（4）地名地址數據。由淮北市自然資源和規劃局協調相關部門提供權威數據，現勢性較好，詳細程度優于“天地圖”主節點發布的同層級POI數據。范圍覆蓋整個淮北市轄區。（5）三維模型數據。包含對數字淮北地理空間框架建設項目制作的淮北市主城區20km2精細三維模型數據變化的部分進行更新，及20.0km2三維精細模型制作、20.0km2三維普通模型制作。

3 成果應用

本次生產的智慧淮北基礎地理信息數據，為后期擴展為歷史與現狀基礎地理信息數據、歷史與現狀公共專題數據、智能感知數據和空間規劃數據等相互融合統一，實現由靜態到動態、由基礎到公共、由三維到全空間，形成地上地下、室內室外、虛擬與現實有機結合，將數據、功能、儲備、認知等，面向各類用戶提供更加便捷的服務。因此，此次基礎數據的生產，是智慧淮北城市建設的重要基礎支撐，為智慧淮北城市建設提供了科學可靠的基礎數據平臺。

4 結語

目前，智慧城市建設在全國如火如荼地進行。基礎地理信息數據作為時空大數據平臺的核心內容，其規范有效生產對平臺的建設來說具有十分重要意義。本項目智慧淮北基礎地理信息數據生產的實踐，為構建時空大數據、整合實時信息、地名地址等，為面向自然資源與規劃、公安、市政、應急等領域，提供多源信息和智慧化深度服務。

參考文獻

[1] 李成名，劉曉麗.智慧城市時空大數據平臺理論與方法[M].北京：科學出版社，2019.

[2] 成思危.走新型城市化的智慧之路[J].今日中國論壇，2014（2）：6-9.

[3] 李德仁.數字城市+物聯網+云計算=智慧城市[J].中國測繪，2011（6）：18-19.

[4] 王家耀，鄧國臣.大數據時代的智慧城市[J].測繪科學，2014（5）：3-7.

[5] 國土測繪司.關于印發《智慧城市時空大數據與云平臺建設技術大綱》（2017版）的通知[Z].2017-09-06.

收稿日期：2020-12-07

作者簡介：劉林起（1968—），男，安徽阜陽人，本科，高級工程師，研究方向：航測遙感測繪應用、地理國情監測生產及管理。

On the Production and Application of Basic Geographic Information Data in the Construction of Smart Huaibei City

LIU Linqi

（Anhui Second Institute of Surveying and Mapping， Hefei Anhui? 230601）

Abstract： In this paper， through the construction of spatio-temporal big data and cloud platform for smart Huaibei city， it focuses on the production and utilization of preliminary basic geographic information data （including： vectors， images， elevation models， geographic entities， place names， addresses， three-dimensional models， etc.）. According to the actual situation of the Smart Huaibei Project， understand the importance of basic geographic information data. Through the analysis of the construction of wisdom Huaibei project， in order to provide reference for related research.

Keywords： Smart city; Smart Huaibei; Basic geographic information data; Production