一起向未來，測繪地理信息技術(shù)助力冬奧

◎ 趙玲玲 余青

“科技冬奧”是北京冬奧會的特色之一，不論是場館建設(shè)、賽事服務(wù)還是綜合保障，處處透著“科技范兒”。其中，也包含著測繪地理信息技術(shù)的智慧。

“高精度定位與測繪輔助奧運場地設(shè)計，時空大數(shù)據(jù)智能化應(yīng)用保障冬奧會場所和賽事氣象、防火、環(huán)境和安全檢測，高分辨率遙感衛(wèi)星鳥瞰奧運全景，實時導(dǎo)航數(shù)據(jù)為奧運專用道提供了實時提醒。”中國地理信息產(chǎn)業(yè)協(xié)會會長李維森介紹，各種測繪地理信息技術(shù)和現(xiàn)代高新技術(shù)的融合，在服務(wù)冬奧會中得到了廣泛深入的應(yīng)用。

高精度測繪與定位輔助奧運場地建設(shè)

精度是測繪的生命線。在延慶賽區(qū)舉行的雪車雪橇和高山滑雪競技是本屆冬奧會雪上競賽的明星項目，場館的設(shè)計建設(shè)對于高程數(shù)據(jù)的精準(zhǔn)性、精細(xì)程度要求極高。承擔(dān)測繪任務(wù)的北京市測繪設(shè)計研究院克服山區(qū)地形復(fù)雜、高差大的困難，利用無人機(jī)首次實現(xiàn)山區(qū)1∶500 地形圖測繪。同時，該院還首次利用無人機(jī)激光雷達(dá)技術(shù)，短時間內(nèi)對賽事的雪道造雪厚度進(jìn)行了高精度測算。

國家跳臺滑雪中心“雪如意”是我國首座跳臺滑雪標(biāo)準(zhǔn)場地，頂部與地面落差達(dá)130 多米，承辦跳臺滑雪全部五個比賽項目。南方測繪利用自主研發(fā)的智航SF700A 無人機(jī)與T53 傾斜相機(jī)，快速高效地采集并生成“雪如意”實景三維傾斜模型。為保護(hù)場館開館前的地面鋪裝，項目使用免像控技術(shù)，最終成果精度優(yōu)于3 厘米。

在“雪如意”內(nèi)，我國自主研制的首款小型化、低成本室內(nèi)高精度定位基站投入使用，可以提供室內(nèi)外無縫連續(xù)的亞米級高精度實時定位和位置服務(wù)。在人員密集的室內(nèi)開闊區(qū)域可實現(xiàn)靜態(tài)定位優(yōu)于0.1 米、動態(tài)定位優(yōu)于0.5 米的高精度定位，在室內(nèi)外交替區(qū)域能夠?qū)崿F(xiàn)室內(nèi)北斗微基站信號與室外空間北斗信號的自適應(yīng)無縫接收切換。這是中國電子科技集團(tuán)公司第五十四研究所衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)與裝備技術(shù)國家重點實驗室承擔(dān)的“北京冬奧會北斗微基站室內(nèi)混合定位系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)研發(fā)及應(yīng)用”項目成果，也是我國首次將北斗導(dǎo)航信號引入室內(nèi)、地下遮擋區(qū)域。

國家速滑館“冰絲帶”采用全冰面設(shè)計，為了打造“最快的冰”，保障制冰后冰面溫度均勻，國家速滑館對冰面混凝土基底平整度建設(shè)提出了高標(biāo)準(zhǔn)要求，即任意平方米區(qū)域內(nèi)高差不超過±3 毫米。為此，北京國家速滑館經(jīng)營有限公司聯(lián)合深圳大學(xué)動態(tài)精密工程測量團(tuán)隊，提出利用慣性測量方法對地面局部高低起伏進(jìn)行精密測量。冰面基底平整度測量需求貫穿場館建設(shè)的始終，針對場館建設(shè)不同時期的特點，團(tuán)隊發(fā)明了平板式慣性平整度測量機(jī)器人、輪式慣性平整度測量機(jī)器人等專用設(shè)備。

時空大數(shù)據(jù)智能化應(yīng)用保障安全

北京市延慶區(qū)松閆路佛峪口水庫大壩段，是通往北京冬奧會核心區(qū)的一條重要通道。這段17.7 公里長的公路，是除京禮高速以外，唯一一條進(jìn)出延慶賽區(qū)的地方道路。但松閆路依山體而建，道路兩側(cè)山石滾落或土壤松動容易造成安全隱患。

由天下圖公司和智連安全科學(xué)研究院聯(lián)合開展的北京市“科技冬奧”專項——“冬奧場館（地）巖土構(gòu)筑物災(zāi)害早期識別及自動預(yù)警應(yīng)用示范”，為解除隱患提供了技術(shù)方案。項目通過布設(shè)微芯樁和一桿式采集測站、數(shù)據(jù)服務(wù)平臺及手機(jī)客戶端組成自動化邊坡安全監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)，對邊坡危險巖石的振動、傾向、傾角、形變等多個安全指標(biāo)進(jìn)行實時監(jiān)測。

冬奧項目，尤其是室外舉辦的雪上運動項目，受氣象條件影響更大，風(fēng)速風(fēng)力、氣溫雪溫等直接考驗著運動員的發(fā)揮。直觀、高效的氣象服務(wù)與保障尤為重要，時空大數(shù)據(jù)在其中發(fā)揮了重要作用。

連日來，航天宏圖信息技術(shù)股份有限公司多名工作人員分別在國家氣象信息中心和北京市氣象信息中心駐場，保障冬奧服務(wù)保障業(yè)務(wù)支撐系統(tǒng)和氣象綜合指揮平臺正常運行。針對冬奧會外賽場氣象應(yīng)急保障高頻次、小尺度精細(xì)化的需求，技術(shù)人員利用我國風(fēng)云系列氣象衛(wèi)星和國外衛(wèi)星資料，在遙感反演算法、衛(wèi)星產(chǎn)品質(zhì)量檢驗、衛(wèi)星資料同化、數(shù)據(jù)融合等方面開展了大量工作，為冬奧期間突發(fā)極端天氣進(jìn)行綜合分析研判提供有效技術(shù)支撐。

北京市氣象局聯(lián)合超圖軟件基于SuperMap GIS 平臺開發(fā)建設(shè)了冬奧氣候風(fēng)險評估系統(tǒng)。該系統(tǒng)可從時間、空間、氣象要素等不同維度進(jìn)行數(shù)據(jù)融合分析，并基于GIS一張圖技術(shù)清晰有效地展示三大賽區(qū)各項目場館的分布、氣候特征以及氣象風(fēng)險，全面提高冬奧氣象決策服務(wù)能力與信息化水平。

本屆冬奧會持續(xù)時間超半個月，賽事分布在三大賽區(qū)，這對城市治理提出了更高要求。

打開“冬奧大屏”，冬奧會北京市運行保障指揮部城市運行及環(huán)境保障組的數(shù)據(jù)匯聚于此。這是由北京數(shù)字政通科技股份有限公司承建的北京市城市運行調(diào)度指揮平臺，主要從應(yīng)急保障、環(huán)衛(wèi)保障、市政專業(yè)保障和安全檢查等4 個方面反映城市運行的狀態(tài)。

部署于河北省應(yīng)急管理廳、張家口市應(yīng)急管理局及崇禮區(qū)森林防火預(yù)警監(jiān)測信息中心的森林火災(zāi)監(jiān)測預(yù)警應(yīng)急保障平臺，是冬奧會和冬殘奧會期間森林草原防滅火工作的保障。該平臺由國家測繪工程技術(shù)研究中心建設(shè)，集成了三維地理信息、北斗定位、異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)通信融合等技術(shù)，可全方位、多尺度監(jiān)測保障冬奧賽區(qū)森林防火工作需求。

為保障延慶區(qū)冬奧期間嚴(yán)格踐行低碳環(huán)保理念，中科宇圖承擔(dān)建設(shè)的延慶區(qū)智慧環(huán)保項目，持續(xù)對延慶區(qū)的空氣質(zhì)量監(jiān)測數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，為大氣污染針對性管控提供科學(xué)依據(jù)。

高分辨率遙感衛(wèi)星鳥瞰賽場全景

遙感衛(wèi)星不僅能全方位向公眾展示冬奧會的場館之美，還能展示場館建設(shè)的過程。冬奧會期間，中國四維、世紀(jì)空間、長光衛(wèi)星、航天世景等企業(yè)紛紛制作了高分辨率遙感衛(wèi)星數(shù)據(jù)產(chǎn)品，帶領(lǐng)公眾遙“瞰”火炬?zhèn)鬟f、冬奧場館。

1 月31 日，中央電視臺新聞頻道“新聞直播間”欄目對張家口冬奧準(zhǔn)備工作進(jìn)行了專題報道。節(jié)目應(yīng)用了中科星圖GEOVIS 數(shù)字地球時空場景編輯器，從中科星圖和國家基礎(chǔ)地理信息中心精心選取了多張張家口賽區(qū)近五年的衛(wèi)星影像，通過一張張影像的對比，利用遙感技術(shù)見證了冬奧會籌備過程。

據(jù)介紹，我國自主可控的GEOVIS 數(shù)字地球平臺，是中科星圖突破空天大數(shù)據(jù)快速引接、彈性計算、智能解譯、高效渲染等多項關(guān)鍵核心技術(shù)，跨界融合以互聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、人工智能、云計算為基礎(chǔ)的新一代信息技術(shù)研制的。

人工智能助力智慧導(dǎo)航

近日，“ 天地圖· 北京”（https://beijing.tianditu.gov.cn/）在“專題圖層”欄目發(fā)布了冬奧會相關(guān)專題。北京市測繪研究院聯(lián)合國家基礎(chǔ)地理信息中心，完成了冬奧場館點位以及冬奧專用道線路標(biāo)記上圖以及冬奧所涉及區(qū)域內(nèi)容的基礎(chǔ)要素的聯(lián)動更新，為社會公眾在冬奧期間的工作和出行提供方便。此外，百度地圖、高德地圖、騰訊地圖也上線了冬奧專用道導(dǎo)航服務(wù)，推出了“冰雪賽場地圖”等專題地圖。

為幫助運動員更快熟悉冬奧村環(huán)境，商湯科技在“科技冬奧”專項支持下，開展了“基于3D 的實時精準(zhǔn)定位技術(shù)、虛擬與現(xiàn)實結(jié)合的3D 高精度識別的智慧AR 導(dǎo)航系統(tǒng)研究”課題，基于SenseMARS 火星混合現(xiàn)實平臺，短時間內(nèi)實現(xiàn)了大尺度場景下厘米級的三維地圖構(gòu)建和部署，并解決了動態(tài)復(fù)雜場景下實現(xiàn)精準(zhǔn)定位跟蹤等難題，為張家口冬奧村打造了創(chuàng)新的智慧AR導(dǎo)航應(yīng)用。得益于多項技術(shù)創(chuàng)新，這套智慧AR 導(dǎo)航應(yīng)用可在30 萬平方米區(qū)域內(nèi)任意地點，都能始終保持定位精準(zhǔn)、無延遲感的沉浸式虛實融合效果，且不會受建筑、冰雪等復(fù)雜環(huán)境的影響。

冬奧會期間，道路巡檢的需求不斷增加。為此，高德地圖研發(fā)了AI 智慧巡檢終端，讓養(yǎng)護(hù)車在行駛途中就可以通過人工智能技術(shù)，自動識別記錄類似道路坑槽、結(jié)冰等問題，再應(yīng)用北斗等衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)精準(zhǔn)定位實時反饋給指揮中心，以便后方制定高效且具有針對性的解決方案,大幅提升了道路養(yǎng)護(hù)和巡檢人員的工作效率，降低了工作過程中的交通風(fēng)險。目前，該技術(shù)被應(yīng)用到冬奧道路保障工作中。