基礎測繪在智慧城市建設中的運用

張浩進

（重慶市涪陵區國土規劃測繪站，重慶 408300）

智慧城市指的是將大數據、物聯網、云計算和空間信息融合技術作為技術核心。在此基礎上，通過大數據技術，實現了對智慧城市各項功能的智能化支撐；通過物聯網技術，實現了實體和虛擬的數字城市之間的有機聯系和有機結合；云計算為智能城市的構建提供了高效的計算資源；在“新基建”上升為一項國家戰略的背景下，全國范圍內掀起了一股新的“智能城市”熱潮，與之有關的新興技術和新興行業將會得到極大的發展。

《全國基礎測繪中長期規劃綱要（2015-2030 年）》中指出，“新型基礎測繪”是國家在新形勢下的一種創新[1]，需要在工作內容、工作手段、工作對象、工作重點等多個層面上進行創新與改革，需要拓展基礎地理信息的數據覆蓋范圍，需要更快速的更新，需要更多的內容，需要更有效的開發利用能力，需要從地上到地下，從陸地到海洋，從國內到國外，從靜態到動態，從有限到全部，從定期到動態的更新。

1 基礎測繪在智慧城市建設中的作用

1.1 智慧城市建設的必要基礎信息

作為一個智能化的復雜大系統，海量、多源、精細、準確、動態的空間信息是智慧城市構建的基本信息。基本測繪方法獲得的時空地理信息數據是智慧城市建設中的重要時間和空間基礎，承載并集成城市其他數據。時空基礎設施是智慧城市的關鍵組成部分，不僅是基本數據源，還是信息共享、交換、協同應用的載體。它在統一的時空標準下進行管理、分析和決策，為智慧城市時空大數據的基礎數據提供支持，為其他專題數據的協同應用提供了橋梁。時空基礎地理信息數據的協同應用，提高了城市精細化管理能力，廣泛應用于智慧交通、市政設施監測、防災減災、公眾安全、社會綜合治理等領域。

1.2 促進城市物聯網構建

物聯網支持空間定位、分析與管理的可視GIS平臺，是推動城市物聯網建設與應用的重要平臺。在構建物聯網時，利用GIS 和空間分析技術，可以對感知終端進行最優布置，從而極大地降低了構建的費用；在節點布置完畢之后，將各節點連接到一個可視化的GIS系統中，從而達到實時定位、信息查詢和遙控的目的。空間信息技術，如空間定位、實景三維、移動地理信息等，都為建設和應用城市物聯網提供了技術支持。

1.3 促進智慧城市智能化發展

在智慧城市的各個方面，通過將GIS 的分析功能與領域的分析要求有機結合，實現對對象的時空變化的可視化表達，實現對對象的精確定位。針對城市管理者和決策者的實際需要，在真實的3D 環境下，通過對其進行空間計算，使其具有更加豐富的互動功能，并對其進行開發和整合，使其具有更加完善的空間分析功能，從而提升其對空間智慧的支持和幫助決策的能力[2]。而時間-空間數據挖掘技術則具有從時間-空間中提取與時間相關的知識，可以通過時間-空間關系來尋找數據中所蘊含的潛在的空間關系，從而進行知識的發現。時空大數據與挖掘技術是智慧城市的智能引擎，在國家的規劃和決策、人民的衣食住行、城市的運行和管理等方面都將實現智能化。

1.4 提供智慧城市建設中的智慧決策

從數據到信息，到知識，最后才能完成智能，這是人們對事物的四個層面的認識，其中，數據是智能的根本，從對事物的數據化，到對決策的智慧化，由下而上進行由數據的篩選到對信息的篩選。測繪地理信息的應用越來越廣泛，它的功能已經超越了基本地理底圖的范圍，它的演化趨勢的預測和仿真能力正在持續地為城市管理者提供更多的智能決策服務。

1.5 促進智慧城市的多功能發展

在城市各個領域中，通過對時空地理數據的累積，為智慧城市提供了新的服務與應用理念，推動了各方面的多元化發展，與時空地理數據的基本支持密不可分。

在城市交通的運用中，運用靜態與動態的時間與空間信息，與交通實時數據相融合，從而實現對交通信息的準確感知和提前預測，從而可以對城市交通堵塞的原因進行分析，并在此基礎上對其進行宏觀調控，對其進行優化，從而減輕交通擁擠，改善交通狀況，使其能夠最大程度地發揮出城市交通效率，從而使其成為一個具有“智慧”的城市。

在城市醫療中，以基礎地理信息資源為依據，建立起一個可以突破時間和空間局限的最優化的公共衛生醫療服務體系。包括：能夠實現臨床服務，病案管理，醫療質量管理和臨床醫生的輔助決策的電子病案系統；個人健康程序信息監測以及健康指導和應急救援，可以隨時隨地對人們的健康狀態進行監測。

在城市旅游中，依托時空大數據使旅游景點的生產運營更加流程化，企業管理更加精細化，應急指揮更加智能化，旅游服務更加人性化。

2 基礎測繪在智慧城市中的應用

2.1 空間基底數據的應用

空間基地數據是新型智慧城市的時空基礎設施，在時空大數據的應用中，具體表現在4 個方面。（1）應用共享，各個城市的行政機關（行業）在建立自己的行政機關（行業）的業務應用系統時，都要以一個統一的空間數據為依據，從而使各個行政機關（行業）能夠以此為依據，進行各種主題數據的共享；（2）相互使用，在統一的時空數據標準的基礎上，為各個行政機關的業務系統提供統一的時空定位，為同一目標提供統一的識別，從而進行數據的相互使用，防止同一目標出現的數據不一致性；（3）對應用進行聚集，將各類應用主題資料以一個統一的時間和空間為基礎進行聚集，為構建一個城市集成決策體系提供了有力的支持，使各類資料發揮出“1+1＞2”的作用；（4）資料分析及發掘，利用時空發掘技術，深入地發掘出在空間決策支持系統內的時空資料，完成對其的知識的發掘，并為其提供相關的知識服務[3]。

2.2 時空信息云平臺的應用

時空信息云平臺以空間數據為基礎，對不同類型的空間數據進行匯聚、融合和共享。面向三類不同的使用者以建立相應的應用系統。本項目擬通過“云應用”功能，將第三方應用與空間數據云計算平臺進行對接，方便空間數據資源的請求與管理，并為空間數據云計算平臺的開發與管理提供“一站式”的服務。“云應用”有三種主要的使用方式：（1）網站連接，該連接方式的優勢在于，該連接方式不需要占用任何的平臺資源，可以通過網站連接到一個平臺上，方便了應用的配置；（2）以功能性寄存為基礎的無縫連接，要求應用程序提交申請書，經過申請書審批后，才可以將該軟件在該平臺上進行配置，這樣做的好處是方便了對該軟件的管理，壞處是對該軟件地占用了該軟件的所有資源；（3）以系統部署的無縫連接為基礎，在應用程序提交請求后，平臺可以對其進行動態的配置，從而減少了對平臺的需求[4]。

2.3 實景三維技術的應用

三維實景在中國的快速推進，為智慧城市的快速發展提供了有力的支撐，而相比于傳統的2D 地圖，3D立體場景所蘊含的豐富的信息量也更大，這對于深入挖掘與利用智慧城市的信息具有重要意義。在智慧城市中，將城市級別的精細場景3D 建模運用到其中，其具體表現為4 個方面。（1）城市場景的描繪：場景3D模型可以使城市地下一體化、可視化，并含有城市目標的真實定位和規模，為3D 立體分析打下了良好的基礎；（2）對城市的集成仿真：在對城市的3D 真實景象進行集成仿真的過程中，可以對3D 的真實景象進行集成仿真，并利用信息的整合與發掘，促進多源多層次的數據的共享與交流，從而達到多種資源在空間上的最優分配；（3）3D 模擬和解析：有利于探索城市運作的規則，并為其提供了一種幫助的政策制定的功能；（4）面向公眾的應用：面向公眾缺乏地圖識別的公眾，將真實的3D 形象地重現出城市的景象，廣泛地開展飲食、住宿、出行等各個方面的導航服務[5]。

3 基礎測繪體系在徐州建設中的實踐

2022 年6 月10 日，自然資源部組織召開《國家新型基礎測繪建設徐州試點實施方案》（以下簡稱：實施方案）評審會。專家組對實施方案給予高度肯定，一致同意實施方案通過評審。按照《江蘇省“十四五”基礎測繪規劃》目標要求，到2025 年，江蘇省將初步建成以“海陸兼顧、聯動更新、按需服務、開放共享”為特征的新型基礎測繪體系，而徐州是江蘇省首個“數字城市地理空間框架建設”試點城市，也是全國首批智慧城市時空信息云平臺建設試點城市。2021 年10 月，自然資源部批準徐州市作為國家新型基礎測繪建設試點城市，是全省唯一獲批的城市。

徐州的這一試驗并沒有在全市范圍內進行，而是在新城周邊50 多平方公里的區域內進行了試驗，試驗取得成效后，才逐步向外擴展。新城區域內的山、水、湖、居民區、國道、省道等地質元素十分豐富，極具典型意義。試驗將于大約兩年后結束，形成“2+1+3”的發展格局。

3.1 新型基礎測繪“新”在哪里

首先體現在資料收集的方法上。過去，在進行基本測量時，多采用傳統的全站儀、水平儀和GPS 等儀器。而新的基本測量，就是建立在天-空-地網絡之上，綜合利用了無人機傾斜攝影測量，三維激光掃描（機載、車載、架上和移動激光掃描），遙感衛星，地面監測站，綜合調查與大數據融合，管道探測器，提高了基本測量的自動化水平，提高了工作的效率，也提高了工作的便利和精度。

3.2 徐州將打造新型基礎測繪“2+1+3”特色產品

其中“2”為兩類的空間資料：一種為地學本體資料，另一種為地學情景資料。其中，山嶺、河流、森林、農田、濕地、礦產、居住地和設施、交通和地形地貌等13 個主要類型的空間信息；其中，真實的三維模型，傾斜攝影數據，正射圖像數據等都是其中的一部分。在新的基本地圖產品中，以地理要素為中心，以“底圖”為主的地理情景數據代表了“一張皮”上的地理要素。

“1”表示的是一個真實的3D 效果。實景三維產品是現實世界的數字孿生，具有“物質化”“語義化”“結構化”“全空間”“人機共融”等突出特征。“十年前，我們發布了《天地圖徐州》，這是一款平面作品。這個真實的‘三維徐州’，和其他的‘衛星立體圖’最大的不同，就是可以查看有關的資料，為政府工作人員提供更多的服務”。

其中“3”為自然資源現狀實體、自然資源管理實體、城鎮住房每戶實體三種類型的基礎資料。使用時空基底指的是我市針對面向自然資源和城市基層社會治理等政務活動而形成的新型基礎測繪產品。“自然資源現狀實體”“自然資源管理實體”分別是指的是自然資源的管理、監管和決策需要，“城市房屋幢戶實體”則是指的是城市精細化管理、基層社會治理和不動產登記需要。

3.3 三大方向開展智慧應用

2019 年，我市建成了全省首個智慧徐州時空信息云平臺。現在，新型基礎測繪建設將對該平臺進行功能優化和服務擴充，提升地理實體數據組織管理能力、主動式數據更新能力以及應用服務能力。根據實施方案，我市新型基礎測繪智慧應用主要包括三大方向：自然資源調查監測數據融合、自然資源業務和基層社會治理。該計劃旨在構建地理實體支撐信息化建設的新模式。在試點區域內，研究地理實體與自然資源調查監測數據融合建設，形成數據產品，探索新型基礎測繪服務自然資源發展的新路子，形成自然資源業務數據的大串聯，為自然資源業務管理應用提供一套數據基底。同時，將每一戶地理實體作為關聯和承載政務信息的載體，基于智慧徐州時空信息云平臺，將人口、企業法人數據和房屋戶實體進行關聯融合，促進城市高效管理。該計劃將加快基礎測繪轉型升級，增強徐州市測繪地理信息公共服務能力，在自然資源調查、住房保障服務、生態環境監測等多個領域提供新型基礎測繪數據支撐，為城市能級提升和精細管理提供三維實景視角，助力中心城市建設。下一步，我市將按照專家組意見，優化完善實施方案，確保全面高質量完成試點建設任務。

4 結論

國家的基本測繪正在從傳統的數字測繪體系向信息化和智能化的新型測繪體系過渡，測繪基本GIS 的使用由靜態向動態，由單維向多維，由地面向太空的一體化，必須建立一個更深入的認知，更廣泛的互聯，更智能的決策，更高效的服務的時空信息系統，以全方位的服務來支持下一代智慧城市的建設。在未來的智能城市發展大潮中，新的基本地形圖將擁有更加廣泛的運用前景。