科技公园山东科技大学 赵文迪
早在1998年,美国前副总统阿尔·戈尔便提出了数字地球的概念,从那时起他就开始带领人们勾勒出一个虚拟的地球景象。随着这一概念在中国被逐渐认同,数字城市应运而生,并且在全国各地掀起建设热潮。
物联网和云计算等新一代信息技术的发展和产业化为解决“数字城市”面临的问题提供了新的机遇,与此同时“智慧城市”的概念应运而生。
智慧城市就是建立在数字城市的基础框架上,通过卫星导航定位系统、遥感技术和高端测绘仪器感知地理信息,并由物联网通过网络互联互通,采用云计算技术进行处理,使城市规划建设管理更节能、环保、科学,实现可持续发展。
简单来说,智慧城市就是数字城市、物联网和云计算三者的有机结合。据统计,全球已开工或在建的智慧城市项目超过1000个,其中中国在建项目约500个。
智慧城市的建设离不开城市内部的信息化,3S空间信息技术为城市信息化提供了有效手段,成为了建设“智慧城市”的三大支撑技术。3S空间信息技术是全球卫星定位系统(GPS)、地理信息系统(GIS)、遥感技术(RS)技术的简称,能够快速、准确、可靠地收集、处理与更新各种空间信息和环境信息,将各类城市信息在计算机中实现可视化,实现对城市规划、管理和建设的数字化,有力推动了智慧中国的建设过程。
在实际应用中,3S空间信息技术不仅能提供精确的测量数据信息,促进“智慧城市”的建设,还可以通过对数据进行快速的整合、分析实现可视化,为人们的日常生活以及各行各业的发展提供所需要的信息,为生活和生产提供了便利。
当前中国智慧城市发展建设处于快速增长时期,“数字孪生城市”的概念也开始出现在人们的视野,这个概念在雄安新区规划中首次提出,《河北雄安新区规划纲要》中提出:数字经济占城市地区生产总值比重超过80%,大数据在城市精细化治理和应急管理中的贡献率超过90%,基础设施智慧化水平超过90%,高速宽带实现千兆入户、万兆入企。
和“智慧城市”相比,“数字孪生城市”的空间信息更加清晰、立体感更强,能够更加真实地还原城市,更能突出现实空间与虚拟空间之间的交互性,真正实现虚拟城市与现实城市的互相叠加。它的出现不仅标志着智慧城市到达了一个新的高度,同时也将继续推动“智慧城市”的建设,更有利于完善城市基础设施建设,推进城市智能化进程,形成城市发展新形态。这也意味着测绘技术需要朝着更加智能、虚实相映的方向持续发展,以推动“智慧城市”的进一步深入。
作为当前“智慧城市”的建设目标,在“数字孪生城市”建设过程中,我们同样需要借助3S空间信息技术为其提供信息框架,实现城市信息化,例如利用遥感技术RS通过使用各类遥感仪器来获取多种遥感数据,利用全球卫星定位系统GPS获取高精度定位信息,进行实时测量,精确获取城市实景、行动轨迹等重要数据信息,再利用地理信息系统GIS来对获取到的数据信息进行整合、分析及可视化的实现等。
随着智能化需求的提高,“数字孪生城市”的建设对测绘产品向高分辨率、多维、高交互性等方面转型升级提出了新的要求。基于二维空间的静态数据采集、分析已经不能满足基础设施完善和城市建设的需求,各行各业的发展对基于多维一体的高分辨率、高交互性、动态实时的地理信息数据的需求愈发强烈,社会的建设同样也需要融合物联网的多维动态数据来进行进一步的创新性分析,传统的测绘产品和技术很难满足当今的迫切需求。近年来,测绘行业开始向智能化、全息化、精细化、个性化方向改革拓展,上海市作为新型基础测绘体系建设试点城市,率先推出了智能化全息测绘技术体系。
智能化全息测绘是利用航空倾斜摄影测量、三维激光扫描、探地雷达等测绘技术获取城市高精度空间信息动态数据,实现空间信息数据与物联网信息流相融合,快速生产出多层面(二维三维、地上地下、水上水下、室内室外等)一体化的全息测绘成果,实现动静态数据的全空间覆盖的技术,并借助人工智能手段实现城市场景层次模型构建,从真正意义上实现城市空间物理实体与其虚拟模型融合,完成对地理信息服务精细化、智能化、全息化、真实化的目标,快速推进城市空间数字化信息框架的构建。
如今,多样化、智能化的全息测绘产品相继推出,例如可量测街景、三维实景模型、高精度城市信息模型等,实现了测绘成果从传统的二维层面到二三维一体多样化的转变,并根据用户需求将各类要素进行自动综合。但目前,智能化全息测绘在国内尚处于起步阶段,需要进一步解决精度、自动化等多方面的问题。我国将不断进行探索和尝试,不断进行完善和优化,早日实现“数字孪生城市”的建立。
