智慧城市建設促使測繪與地理信息服務模式轉變淺探

楊　英，花存宏

(1. 浙江省測繪與地理信息局，浙江 杭州 310012； 2. 浙江省測繪資料檔案館，浙江 杭州 310012)

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智慧城市建設促使測繪與地理信息服務模式轉變淺探

楊英1，花存宏2

(1. 浙江省測繪與地理信息局，浙江 杭州 310012； 2. 浙江省測繪資料檔案館，浙江 杭州 310012)

摘要：智慧城市建設是未來城市管理的必由之路，同時也對地理信息資源建設提出了更高的要求。本文分析探討了現有地理信息服務模式與智慧城市建設需求的差距，并提出了改進措施和轉變方案。

關鍵詞：智慧城市;數字城市;物聯網;地理信息服務模式

隨著中國城市化進程的加快，城市規模持續增長，城市人口不斷挑戰歷史新高。隨之帶來的社會問題也不斷涌現，人口激增、交通擁堵、環境惡化、管理低效、資源緊張、治安嚴峻等已成為現代城市通病。當現有的手段難以克服城市面臨的實質性挑戰時，城市管理者必須采用新的措施和技術使城市管理變得更加智能，必須使用新的科技去改善自身的核心系統，從而最大限度地優化和利用有限的資源。

當今，信息社會下城市功能的智慧化要求人口、資源、環境、民生和經濟要素和諧發展，因此現代城市的發展要從全局、整體的高度來處理和解決局部、個別具體的問題，使得各種要素得到合理配置和系統的整體優化。城市的正常運作和健康發展也需要按照以人為本的原則進行高效的管理。智慧化城市的建設就是基于地理信息、物聯網、云計算、大數據等新一代技術的高效城市管理機制的構建?！爸腔邸敝械摹爸恰笔羌夹g，“慧”是人，智慧城市就是讓城市更聰明，本質上是讓作為城市主體的人更聰明。智慧城市是對城市發展方向的一種描述，是信息技術、網絡技術滲透到城市生活各個方面的具體表現，即基于全面透徹的感知、寬帶泛在的互聯及智能融合的應用，實現城市與區域的可持續發展。

一、智慧城市建設是未來城市管理的必由之路

步入信息社會，城市成為信息流通、管理和服務的中心，超級城市裂解、城際聯系網絡化、城鄉一體化現象突出?，F代城市是一個巨大、復雜的人文與自然復合系統，具有多功能、多層次、高度綜合的性質。智慧城市作為提高城市治理能力的重要手段，是城市信息化發展的必然趨勢，是在數字城市建設發展到一定階段、科學技術達到一定水平、社會需求達到一定程度的必然要求。

早在2006年，新加坡就將“智慧國家、全球城市”作為新世紀的發展目標，智慧城市的理念首次受到關注。2008年，IBM提出“智慧地球”的重大社會發展理念，認為世界的基礎結構正在向智慧的方向發展，可感應、可度量的信息源無處不在，互聯網又讓這一切互聯互通，變得更加智能。繼而IMB又提出“智慧城市”的理念，以物聯網技術為核心的智慧城市理念為城市未來發展提供了一種全新模式。智慧城市是新一代信息技術支撐、知識社會下一代創新環境下的城市形態。它通過互聯網把智能傳感器連接起來，實現對城市的全面感知；利用云計算、大數據等智能處理技術對海量感知信息進行處理和分析，實現網上城市數字空間與物聯網的融合，并對政務、民生、環境、公共安全等的各種需求作出智能化響應和智能化決策支持。

建設智慧城市也是轉變城市發展方式、提升城市發展質量的客觀要求。實現智慧技術高度集成、智慧產業高端發展、智慧服務高效便民、以人為本持續創新，完成從數字城市向智慧城市的躍升。通過建設智慧城市，及時傳遞、整合、交流、使用各類信息，提高物與物、物與人、人與人的互聯互通、全面感知和利用信息能力，從而能夠極大提高政府管理和服務的能力，極大提升人民群眾的物質和文化生活水平。

從智慧城市建設的體系框架來看，其包含5個層次：一是各種裝備傳感器組成的感知層；二是各種網絡支撐的網絡層；三是存儲各類數據的數據層；四是數據管理層；五是包含多種應用的應用層。

從智慧城市建設的實現途徑來看，一是利用云計算、移動互聯網、物聯網、傳感器等信息技術能夠實現“智能”“智慧”管理城市；二是各種專業管理模型使得“智慧”響應有了保障；三是大數據技術使得包括人類行為在內的各類數據都可以被記錄和分析，可以使我們更好地感知城市，從而服務智慧城市。

城市的發展經歷傳統、數字城市，最終將進入智慧城市。智慧城市是數字城市建設的發展和延伸，從數字城市向智慧城市邁進，是解決我國城市化發展的必然選擇。

二、現有地理信息服務模式不能滿足智慧城市建設需要

李德仁院士認為，智慧城市是城市全面數字化基礎之上建立的可視化和可量測的智能化城市管理和運營，包括城市的信息、基礎數據設施，以及在此基礎上建立網絡化的城市管理平臺與綜合決策支撐平臺。數字城市是指利用數字技術、信息技術和網絡技術，將城市的人口、資源、環境、經濟、文化、社會等要素，以數字化、網絡化、智能化和可視化的方式加以表述(展現)，其本質就是把城市的各種信息資源整合起來，并用數字化的方式表現，用于規劃城市、預測城市、運營城市、監管城市。數字城市以計算機技術、多媒體技術和大規模存儲技術為基礎，以寬帶網絡為紐帶，實現信息的數據化，運用遙感、全球定位系統、地理信息系統等信息技術手段把城市進行數字化虛擬實現；數字城市是物理城市的虛擬對照體，是網上城市的數字空間，與現實城市物理空間分離。而智慧城市是通過物聯網把數字城市與物理城市連接起來，本質上是物聯網和數字城市的融合，智慧城市通過物聯網把網上城市的數字空間與現實城市的物理空間縫合在一起。

現代城市發展所涉及的各類信息80%以上與地理空間位置有關，數字城市地理框架是城市得以高效運行的核心，是數字城市重要的基礎設施。城市的基礎設施和城市的仿真系統都是智慧城市的重要組成部分，可以說智慧城市的仿真空間支撐是數字城市地理空間框架。2006年，國家測繪地理信息局啟動了數字城市地理空間框架建設示范項目。目前全國已有31個省、自治區、直轄市的300多個城市開展了數字城市地理空間框架建設，并在各市城市管理、公共服務、社會民生等各個領域發揮著積極的、無以替代的作用。

現有的基礎地理信息服務模式是建立在滿足傳統地理信息服務、數字城市地理空間框架建設和地理信息公共服務平臺基礎之上的。數字城市地理空間框架雖然是智慧城市的空間支撐，但從智慧城市的體系架構和服務要求來看，數字城市地理空間框架只是智慧城市數據層中的核心部分，主要以結構化的數據和二、三維的地圖服務為主，對于滿足智慧城市建設需要主要有以下幾個方面還不相適應。

1. 以項目為單位的管理模式不相適應

目前地理信息資源的獲取以遙感、全球導航衛星系統、地理信息系統作為主要技術手段，以項目的形式組織生產，作業人員分專業、分工序，按照工藝流程生產地理信息數據，即生產標準的有限的數據形態，并以地理信息數據庫形式保存。盡管目前基礎地理信息更新周期很快，但基本上還是以提供歷史數據為主。以數據生產為中心，以項目為管理單元，以層級管理為主，項目之間地理信息數據的一致性和通用性難以實現，如地理國情監測、數字城市地理空間框架建設、基礎測繪等項目間的地理信息數據采用不同標準采集和處理，不能互相融合，這與智慧管理的需求不相適應。

2. 標準體系不相適應

現有的標準體系建立在對客觀對象信息的幾何屬性的描述和圖形的表達基礎上，對對象附加屬性的采集和描述極少，即主要關注的是圖形信息；而地理信息的“智慧”化是物物相連的基本形態，必須是面向對象的地理信息采集和描述模式，既要知道“長得什么樣”，又要清楚“是什么”。因此，基礎地理信息的種類、結構、時效與網絡輸出和智能服務的要求不相適應。不僅如此，由于無處不在的網絡使得地理信息的采集、傳輸和可視化表達必須與智能傳感器、網絡相連接，移動終端的地理信息采集變得越來越普遍，而目前對于移動終端和個人地理信息的采集和處理并沒有納入標準體系之中，地理信息管理系統的架構與實施提供云服務也有很大的差距。因此，地理信息要素編碼與描述、地理信息的可視化、地理信息系統的架構和管理等方面的標準都必須重新定義和修改。

3. “有什么，提供什么”的服務模式不相適應

現有的地理信息服務模式建立在“有什么，提供什么”的理念之上，以數字線劃圖(DLG)、數字高程模型(DEM)、數字正射影像(DOM)、數字柵格圖(DRG)作為地理信息產品的主要形式，按一定的周期更新基礎地理信息數據，以地理空間框架為數據支撐，以地理信息公共服務平臺為主要服務接口，以規則的、標準化的、有限的數據結構的地理信息系統為運營支撐，這與智能化的“想要什么，提供什么”的智慧城市服務模式相距甚遠。

4. 人才結構不相適應

現有的人才結構是建立在滿足測制地理信息產品基礎之上的，主要是由測繪與地理信息學科的專業人才構成，很少有地理學、人文、經濟、計算、網絡、統計等方面的人才。智慧城市建設是由眾多智能項目組成的，必然涉及眾多領域和方面，地理信息的智能化服務需要結合各種基本的地理學知識及專業知識，對形成的與位置有關的數據進行挖掘分析從而提供各種服務，因此與現有的人才結構不相適應。

三、智慧城市建設促使地理信息服務模式的轉變

智慧城市強調面向應用，面向用戶，面向產業升級，把新一代IT技術充分運用在各行各業之中，并通過超級計算機和云計算將物聯網整合起來，實現人類社會與物理系統的整合，同時通過商業智能技術，以更加精細和動態的方式管理生產和生活，從而達到“智慧”狀態，即在任何地方能看到任何東西，在任何地方能做任何事。智慧城市是數字城市的延伸和發展，但不是簡單的移植和復制，有些方面甚至是顛覆性的，建立在地理空間框架建設的現有地理信息服務模式要滿足智慧城市建設還需要很大的差距，需要不斷改進服務模式，在很多方面作出轉變。

1. 從項目管理向綜合信息管理轉變

目前的地理信息服務模式是靜態和有限的動態。智慧城市模式下物聯網和云計算的運行方式及網路無處不在，各種智能傳感器和遙感設備使得獲取信息的手段和工具日益增多，實時地理信息數據非常龐大，數據交換和共享實時頻繁，數據類型和形態復雜多樣，各個工序、生產流程，以及各作業組和作業單元界限不再十分明確，機動靈活的數據處理和獲取使得要素級的更新、互動更新、采用移動終端的更新、網路傳輸更新等新興作業手段交替進行，從獲取、加工到服務的界限模糊，必然要觸動管理的方式隨之改變，要完全以項目形式實現地理信息管理變得十分困難。因此，必須創新管理模式，提升管理能力，從以層級管理為主轉變為以矩陣管理為主，從項目管理轉變為綜合信息管理。

2. 從提供定位信息向智能位置服務轉變

地理信息屬于空間信息，具有關系復雜、非結構化、數據量大、多比例尺、隨時間變化的特點。在數字城市模式下，地理信息主要用來提供定位信息。由于數據是在采集定位信息指導下的標準數據，種類不夠豐富和多樣化，數據的精細化、精準化不夠，加上網絡環境和地理信息軟件能力對多源異構、非結構化地理信息的實時信息的處理不夠成熟，無論是電子地圖，還是公共地理信息服務平臺主要還是提供定位信息服務，應用部門疊加專業數據進行使用，以地理信息庫的形式提供數據支撐。雖然以谷歌、騰訊、百度、高德為代表的地圖服務已通過智能手機為大眾提供便捷的地理信息服務，但也只能說是地理信息智能服務的雛形，是地理信息為大眾提供智慧服務的冰山一角。在智慧城市建設模式中，地理信息不但要用來定位，還要用來分析物物之間的相對空間關系，解決“有什么，是什么”的問題，以獲取幾何信息為主的采集形態需要轉變為幾何信息和屬性數據同時獲取。元數據日趨重要，要用云計算技術處理大數據，使得物物相連得以實現。由于這種分析和反應都是自動響應的，因此對數據的精細化、準確性、可靠性的要求會更高，需要進一步完善和改造地理空間數據，使得能對同一空間范圍內的各類事物間的互相關系作出精確判斷，切實使數據“聰明”起來，對其進行一體化組織和處理，從而具有按需服務能力、強大的空間數據管理和信息處理能力，提供除位置以外的對象特定信息，實現智能位置服務。

3. 從標準數據向共建共享數據的轉變

現有的基礎地理信息數據庫群以結構化的、有限的、靜態的數據作為核心數據，沒能很好地解決空間信息的貢獻和利用問題。智慧城市必須建立在海量的、精確的、動態的地理信息數據基礎上，數據鏈必須向兩側延伸：一方面向精細化發展，如城市部件的詳細位置和屬性信息、地上地下的一體化精準信息、室內外的三維信息、智能傳感器的位置信息等；另一方面向粗略的大數據發展，用于風險防范、預測和預警、統計分析、發展模擬、預測城市、運營和管理城市等。服務鏈不斷延伸，復雜程度增加，花樣繁多的地理信息應有盡有，個性化、按需、快捷、便利、實時的服務，私人定制、按需測繪成為常態，數據提供即服務的時代漸行漸遠。分工合作、資源共享、標準統一的地理信息整合、集成、共享，不同專業和部門之間分工合作，以服務為中心，共建共享變得十分必要，以統一標準采取和集合異構數據?；A數據由測繪與地理信息部門統一提供，專業數據部分由權威部門生產，實現最大限度的信息共享和交換，為用戶提供一體化服務，是智慧城市建設對地理信息服務的基本要求。面向對象的管理單元，數據可組裝成各種需要的形態，將城市內，特別是建立物聯網需要的各種定位信息進行集成和整合，并通過網絡以在線服務的方式進行交換和共享，形成一整套完善、可操作的空間信息交換共享體系，為智慧城市提供必要的地理空間信息資源，實現從標準數據向共建共享服務轉變。

4. 從專業測繪向泛在測繪轉變

現有的地理信息服務模式決定了測繪仍處在專業測繪階段，盡管以谷歌為代表的地理信息眾包服務模式突破了專業測繪的藩籬，但仍以傳遞簡單的位置信息為主。智慧城市建設物物相連的需要使得所有物體置于各種傳感設備的覆蓋之下，智能終端的廣泛應用使得位置信息獲取變得十分容易，用戶可以在任何地點、任何時間進行測繪；測繪手段擴展到感知設備和傳感網絡；測繪內容不僅僅是位置數據，還包括人與環境的關系，以地理數據、軌跡數據、空間媒體數據為主要位置大數據，勢必要求實現從專業測繪向泛在測繪轉變。

5. 從專業人員需求向綜合人才需求轉變

智慧城市地理信息服務模式的新要求使得現有的專業人才不能很好地滿足需要。除了專業的地理信息人才外，也需要地理信息的定量分析人才，地理信息大數據處理技術、數據挖掘的相關人才，同時需要地理、人文、經濟等方面的人才；數據的實時傳輸和交互需要智能傳感、網絡服務等方面的人才。因此，現有的人才培養模式和要求必須作相應的改變才能適應需要。

四、結束語

智慧城市建設是當前世界城市發展的新目標和新模式，將成為我國未來10—20年信息化需求的最大來源、信息投資的主要方向和布局新一代信息技術產業的重大機遇。智慧城市建設已成勢不可擋的趨勢，作為智慧城市建設重要數據支撐的地理信息服務要適應需要，必須轉變服務模式，才能更好地為智慧城市建設服務。

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A Preliminary Discussion of the Smart City Construction for the Mode Transition of Surveying and Mapping and Geographic Information Service

YANG Ying，HUA Cunhong

收稿日期：2015-11-30

作者簡介：楊英(1964—),女, 博士,工程師,主要從事測繪與地理信息標準及科技管理工作。E-mail：1834311171@qq.com

中圖分類號：P208

文獻標識碼：B

文章編號：0494-0911(2016)06-0117-04

引文格式： 楊英，花存宏. 智慧城市建設促使測繪與地理信息服務模式轉變淺探[J].測繪通報，2016(6)：117-120.DOI:10.13474/j.cnki.11-2246.2016.0205.