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［摘要］基于移動測量技術的可量測實景三維系統為實景智慧城市建設提供了重要的技術支持。本文以燕郊高新區為例，主要探討基于移動測量系統進行實景三維影像獲取，與傳統地理信息融合構成一個數字化、可視化的實景智慧城市。主要闡述了基于移動測量技術的實景智慧城市的建設方法和思路，并對實景智慧城市建設的總體框架、建設內容等進行了思考和簡要設計。本文的思路和方法可以為實景智慧城市建設提供參考。

［關鍵詞］實景；移動測量技術；智慧城市

1引言

隨著測繪地理信息技術的全面發展以及與計算機、云計算、互聯網、大數據等技術的交叉融合，實景智慧城市即將成為智慧城市建設的主流。實景智慧城市是在傳統的測繪地理信息數據的基礎上，引入基于移動測量系統獲取的可量測實景三維影像數據源，通過集成軟件平臺與應用系統構建一個可為政府、部門、企業、公眾提供更全面、真實、直觀、方便且可視化的實景智慧城市信息應用與服務平臺。利用在行駛的機動車上裝配的全球衛星定位、慣性導航、攝影測量與圖像處理、地理信息集成控制等傳感器和設備，在高速行進過程中采集空間位置數據、可量測影像數據及其屬性數據，形成基礎地理信息、點云、三維模型、實景影像、興趣點、地名、地址、行業專題數據庫等多種可測量、全要素、可視化的實景三維數據平臺。實景數據不僅可以進行可視化標注、查詢和統計分析來滿足管理與決策上的高層次應用；還可以對公眾提供客觀世界最直觀和最真實的實景三維影像，建立無需專業知識判讀、最易理解的智慧城市，可直接回答與直觀展現公眾有關衣、食、住、行等工作和生活的應用需求，將智慧城市從展現形式、專題應用和社會大眾需求等多方面提升到一種全新的管理模式。1．1移動測量系統。移動測量系統（MobileMappingSystem，MMS）是誕生于20世紀90年代初的一種快速、高效、無地面控制的當今測繪界最為前沿的技術之一［1］。移動測量技術集成了全球衛星定位、慣性導航、圖像處理、攝影測量、地理信息及集成控制等技術，通過采集空間信息和實景影像，由衛星及慣性定位確定實景影像的位置姿態等測量參數，實現了任意影像上的按需測量［2］。它綜合了動態定位快速測量和近景攝影測量信息量大的特點，在加快測量速度的同時還提高了野外空間數據獲取的效率，降低了數據獲取成本，豐富了數據品種，實現了一次測量，多種產品、多方應用的按需測量。1．2實景智慧城市。智慧城市是數字城市的升級版與高級形態。傳統的基礎測繪地理信息成果不能表達城市最重要的三維數據和可視化信息，不能實現智慧城市的可視化應用，不能滿足地理信息數據價值的深度挖掘需求。實景三維影像數據不僅具有地理參考的空間信息，還能反映智慧城市建設中大眾需求的、與之生活環境實地相關的社會、經濟、人文等多方面的信息，是集成了專業地理信息數據，可實現全面空間信息社會化服務的新型地理信息數據源。實景智慧城市通過遍布城市的傳感器網絡將它與現實城市關聯起來，通過云計算平臺將運用測繪技術、計算機軟件技術、移動測量技術采集到的地理數據、可量測實景影像數據和行業專題地理數據等海量數據存儲、計算、分析和決策，并按照分析決策結果對城市設施進行自動化的控制與管理，為政府、部門、企業的決策管理和日常運行提供信息服務，并為大眾帶來更多工作和生活便捷。1．3燕郊國家高新技術產業開發區。燕郊經濟技術開發區成立于1992年8月，1999年被批準為省級高新技術產業園區，2010年升級為國家高新技術產業開發區（以下簡稱燕郊高新區）。燕郊高新區建成區面積約100平方公里，位于環京津、環渤海經濟圈核心，是全國距離天安門最近的高新技術開發區。按照首都北京“兩軸兩帶多中心”的發展規劃，燕郊高新區位于“東部發展帶”的關鍵區位，基本形成了科學合理的功能分區、體系完備的城市規劃、四通八達的交通道路網和健全完善的城市功能配套。區內有中省直單位40余家，其中科研機構逾20家，大專院校10余所，高素質人口密度達到33％。聚集了一大批裝備制造、汽車配件、機械制造、信息電子產品制造業、新能源、生物醫藥、新材料等現代制造業和總部經濟、文化創意產業、現代物流產業、商務服務、休閑服務業、科技研發成果孵化等現代服務業。隨著燕郊高新區土地利用、城市規劃、招商引資、項目建設、城市管理、環境整治、公共安全等信息化應用的不斷深入，對基礎空間信息提出了新的需求。目前，燕郊高新區地上地下一體化三維地理信息管理系統已經建成并逐年更新運行，但基礎空間信息提供方式仍然不能完全滿足目前各項工作需要。因此，加強基礎空間信息資源共享建設，建設實景智慧燕郊不僅能大幅提升基礎空間數據的利用水平，而且能夠為區內政府、企業和公眾提供豐富的空間信息資源共享服務，并能夠逐步實現高新區各職能部門空間數據緊密貫通及橫向互聯，實現智慧管理，對于推動區內經濟社會持續健康快速發展、提高城市綜合競爭力具有重要的現實意義。

2總體設計

2．1總體建設目標。將實景智慧燕郊建成面向政府、各專業部門、企業和公眾的統一的、權威的、唯一的以空間信息管理和服務為核心的平臺體系，通過地面移動測量技術獲取實景數據，在實景模式下規劃、部署與管理整個開發區，使之更加形象、逼真，準確度更高，通過實景的分析與直觀再現，滿足燕郊高新區建設發展、城市運行監控及各業務部門應用系統對基礎空間數據的需求，提高燕郊高新區基礎地理信息資源的利用效率和應用水平。建設主要目標：以基礎地理信息技術為主、地面移動測量技術為輔，整合燕郊高新區基礎地理信息空間數據資源，建設燕郊高新區基礎空間信息實景“一張圖”，實現以地理信息服務平臺、政府各部門數據共享與交換為核心的管理和服務體系，為各層次的信息化應用提供公共數據和功能服務的基礎，實現燕郊高新區的實景與智慧管理。2．2主要功能設計與實現。在已經建成的燕郊高新區地上地下一體化三維地理信息管理系統的基礎上，依托統一的云支撐環境實現向實景智慧城市時空基準、時空信息大數據和時空信息云平臺的提升，建成實景智慧燕郊時空信息基礎設施，并開展智能化專題應用系統，為實景智慧燕郊的全面智慧管理提供支撐。建設“實景智慧燕郊”，以地理空間數據管理和服務技術框架為基礎、政務基礎信息資源共享平臺為核心建設地理信息支撐云平臺，為業務應用層面的各種系統提供統一的地理空間數據管理服務、交換服務和共享服務，奠定“實景智慧燕郊”地理空間數據管理和服務技術框架。構建管理部門互聯、互通的系統軟件和硬件環境，創建信息資源共享等應用支撐環境；采用集群式基礎數據庫以及行業分布式數據庫相結合的方法，建設需求業務部門信息資源數據庫集群，開發建設重點業務應用系統和決策支持系統。在數據采集與更新方面，采取常規信息日常采集和重點專項業務信息及時更新相結合的運行機制，充分挖掘、處理、集成、開發利用與深度分析現有數據資源，及時匯總和處理分析動態信息流，確保和加強信息資源共享與更新維護建設。同時，還要建立健全標準、統一、規范的系統安全保障體系、管理制度和運行機制，確保“實景智慧燕郊”的安全運行。2．2．1公共基礎數據庫。建設實景智慧燕郊，除控制成果數據庫、二維地形數據庫、遙感影像和數字高程模型數據庫、數字柵格數據庫、政務地理底圖數據庫、地名地址數據庫、地下管線數據庫、衛星影像數據、三維模型數據、地名地址數據庫擴建、人口基礎數據庫、法人單位基礎數據庫、宏觀經濟基礎數據庫等智慧城市建設基礎信息之外，還需要重要的可量測實景影像數據庫。2．2．2實景影像數據。以拓普康IP－S2Lite移動測圖系統（圖1）為例，簡要說明實景數據的采集。在機動車上裝配GNSS全球定位系統、IMU慣性測量單元、360°全景數碼相機、激光掃描設備等先進的傳感器和設備來完成實景測量工作、對街道等信息密集地區進行快速數據采集與更新。在行車過程中采集視頻影像和空間信息，通過軟件處理將采集到的影像數據集成到GIS數據庫中。通過在數字地圖上點擊進行解析量測、獲取位置、屬性、影像等綜合信息，實現實景影像管理模塊對實景數據、點云數據、興趣點數據實行動態、科學管理，方便查詢、縮放和漫游。移動測量系統采集與處理過程簡單、減少工作量降低，提高建模精度，成果豐富、直觀、具有多樣性，在降低了作業成本和縮短工程工期的同時，創造了更大的經濟效益。

3平臺建設內容

3．1高新區實景三維影像地圖建設。實景三維影像地圖以地面影像直接反映制圖物體，同時包含二維的線劃圖和三維的可量測影像。包含符合人類視覺和記憶習慣的地面微觀影像數據全要素、全紋理的空間特征的大量、可供深度挖掘的信息。通過移動測量技術獲取可量測實景影像，搭建實景三維影像地圖。移動測量系統在智慧城市建設總體框架中的基礎設施層、物聯層、框架層和應用層都發揮著重要的作用。其主要功能有：（1）數據管理：對矢量、影像、緩存、目錄、元數據、三維模型數據的管理維護、更新及，提供地圖瀏覽、查詢統計、定位、標注、空間分析以及三維顯示等功能。（2）運維管理：提供權限管理、服務的注冊運行、維護管理運行狀態、并進行監測，保障平臺運行的安全和穩定。（3）信息服務：以在線的方式提供地圖、影像圖、元數據、空間分析等各類標準空間信息服務，支持各應用系統的二次開發和運行。（4）智慧應用：提供國土、市政、交通、公安、測繪、房產、規劃、電信等部門空間數據一體化應用及智能化互聯互通，信息交換與共享。3．2實現技術與總體結構。城市的建設發展運行都是在三維空間和時間交織的四維環境中進行的。時間、空間是能夠描繪記錄城市發展軌跡的唯一、最有效的載體。離開了時空，歷史的發展就無法展現了。而測繪地理信息是提供時間、空間信息最有效的方式和手段。隨著地理空間框架升級為時空信息基礎設施，相應要實現四個提升，即空間基準提升為時空基準，基礎地理信息數據庫提升為時空信息大數據，地理信息公共平臺提升為時空信息云平臺，支撐環境有分散的服務器集群提升為集約的云環境［3］。地理空間框架中基礎地理信息數據庫和地理信息公共平臺分別部署在不同網絡環境，信息交換需跨網擺渡；時空信息基礎設施中時空信息大數據和時空信息云平臺部署在同一云環境中，信息交換依托服務總線。3．3運行服務。建設實景智慧燕郊（圖2）就是建設面向服務的實景城市地理信息公共平臺與綜合管理平臺。提升政府綜合管理信息化水平的同時，通過規劃、國土、城管、旅游、交通、應急、安全、公眾等重點信息管理系統建設和整合，推進綜合管理和服務水平。

4結論與討論

實景智慧城市建設是一個龐大的、系統性的工程，要經過漫長的發展經歷和永無止境的發展過程，并且要隨著城市的發展和信息化智能化技術的發展而發展變化。未來，隨著移動測量技術在不同行業的應用發展，新的需求也逐漸不斷產生，移動測量技術將會向著多數據源方向發展，應用必然越來越廣泛。同時，隨著移動測量數據處理技術向全自動、智能化的方向發展，也將對移動測量技術的應用推廣起到極大的推動作用。未來，移動測量技術在實景智慧城市建設的大規模開展及地理信息服務和社會公眾服務中的作用將日益凸顯。

參考文獻

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作者:周亦 單位:北京中色測繪院有限公司