地理空间信息技术在智慧城市中的应用

安 彦

（甘肃省庆阳市建筑安装工程有限责任公司，甘肃 庆阳 745000）

以往为了适应政府部门、社会大众对城市规划管理需求的科学化、精细化和追求更高效权威的地理信息与公共服务的需求，数字城市规划脱颖而出。但在当今网络与云计算技术的迅速发展之下，民众的需求已远不止于此，怎样得到更多更好的信息，并充分利用这些资源为社会大众服务，变成了摆在人们面前的新课题。城市交通由数字化走向高度智能，解决了这个问题，符合中国经济高速发展的规律。因此加强对城市地理空间信息的深入研究，可以为发展智能城市交通打下坚实的基础。

1 智慧城市地理空间信息基础设施的概述

智能城市地理空间信息基础设施，不但可以为智能城市建设提供更高效的地理空间位置参考，同时还可以实现城市可视化，其重点包括完善空间位置参考体系架构，建立涵盖全域的空间大地测量、高程基准、引力体系、空间深度基础和时间体系架构，通过分析应用地理资源空间资料，还可以提高在物流、城管、电网、医院等领域应用的智能支撑程度，例如：借助先进的空间监测方法，并运用智能传感器网络来全面收集大量清晰的、精确的空间地理资源信息，则可以建立大量生动的空间大数据分析。通过优化地理资源决策分析，拓展了以往的传统地理信息系统辅助于分析决策、虚拟展示、传播咨询等领域的诸多应用方面。与此同时，新智能城市地理空间信息基础设施的构建也需要加速实施，特别是云计算中心与基础设施信息的共享互惠，只有通过不断加强对信息技术基础设施资源的整合、运用、共享能力，优化地理资源平台的顶层设计，研发能涵盖多层次空间数据资源和新型地域语义的技术框架，建设标准规范的基础数据信息等技术手段，才能为新智能城市空间信息技术云平台构建提供最有力的科技保障。

2 地理空间信息技术在智慧城市中的应用

2.1 一站式公共服务平台的构建

传统的地理信息系统创立通过空间数据库系统和信息资源交换平台来管理，数据信息是构建在现有的公共空间数据信息和任务要求上。是在数据信息的重复和交换上才资源共享的。而在我国，政府各个部门间由于各种揽政使得公众空间设计应用领域与信息化存在着很大的障碍，很难实现“一幅图”。而将地理空间信息技术运用于智能城市建设中，并将地域数据信息公共服务网络平台看作一个整体，实现一条龙业务，类似编程的“CS”模式。可以使“S”定制业务，“C”则能够直接向网络平台提交满足需求的业务信息，则可以更高效地促进智能城市规划的迅速发展。同时，在开放的地域信息系统咨询服务及指导管理方面，有关技术人员提出一种总体解决方案，并根据这种特殊服务需求，制定了相应的空间筛选与管理遵守标准等，这样就彻底解决了中国传统的地理信息系统咨询服务在各个部门中的使用与城市信息化建设中不足的问题[1]。

2.2 丰富语义信息的深度挖掘

丰富语义信息内容的深入发掘，是指运用空间结构大数据处理分布式整合管理和协同运算的机制，深度发掘并整合地域语义知识中的信息内容，并对空间结构建模信息库加以分析再管理。经过对各类数据信息内容的深入发掘，在构建智能城市体系的整个过程中，及时发现基于空间位置的多维空间交叉联系，以及变化中的内在规律性。

2.3 时空信息云平台的建设

智能城市空间数据信息云平台的建立，需要把已收集到的空间信息数据库汇聚在一个网络平台，并建立统一的空间位置地理学数据信息模型框架，辅之时序和空间方面的大数据分析，以增强城市未来空间模型、预警、历史发展等能力。空间信息管理云平台主要是以空中定位方式为依据，对政府各部门大数据资源加以全面收集运用，达到由被动管理信息内容转化为主动管理信息，并形成统一、清晰、多级别的空间定位服务信息数据库，以便在充分“体现方位信息搭载的发动机”这一核心作用的时候，力求建立定位的完整化和信息技术服务基础设施格局的广泛化，以达到方位地理信息模型和全方位运用的能力[2]。智慧城市行业综合解决方案总体框架如图1所示。

图1 智慧城市行业综合解决方案总体框架

未来智能城市对时空信息云平台的建立有着不容忽视的作用，利用对云平台数据信息的解析，警方能够根据道路交通和刑事案件发生地之间的相互关联，有效改善治安。交通局能够在道路交通运输违法事件和交通事故的统计数据中找到规律性，完善道路设计，从而增强未来城市道路交通建设的综合实力。电信运营商也能够利用对移动手机数据信息的发掘（当然这些不是面向个别只是着眼于群体行为）并据此进行分析：即时动态的流动人口的起源和分布状况、道路和实时交通客流统计及交通拥堵状况。

3 地理空间信息技术在应用中的优势分析

3.1 地理空间信息资料的集合

测绘地理资料领域涵盖了空、天、地的各个领域，并完成了空、天、地一体化的发展趋势，这就导致了对地面探测的数据量逐年增多。而其所涉及到的应用领域又非常的多样，涉及经济、人文、社会、水利建设等诸多领域。所以，其数量不仅巨大，而且类型很多，资料来源也非常广，在各种信息技术的相互融合下进展速度也较快[3]。而对于这样丰富多彩的信息，用常规的软件根本无法实现对各种数据的全部提取再进行信息的管理与处理。

3.2 公共服务的网络平台

地理空间信息技术中心是一种一站式的服务平台，原始的地理信息系统中在构建空间数据库系统及其信息交换平台时，都必须按照地理信息系统本身的空间数据及在地理信息系统中的任务要求来加以构建，而在面向业务架构时，则包括了业务的提供商、业务的代理者和业务的请求者三方面。其中业务的提供商是业务的开发行动，业务的代理者则是搜索行动，而业务的请求者则是绑定行动。

3.3 智慧发展

通过系统的查询，可以得出数据查询结论，这就让智能城市的空间信息服务平台更加智能[4]。空间关系推理在面向自然语言之后还涉及了关联的表述、空间关联的自然语言表述，以及语句的转化等。当空间对象并不包括在地域语义的框架内时，就需要对各种地域特性的类型加以考虑，避免导致语义结构发生偏差。在描述空间信息结构时，并不仅受地域本体类型的影响，而且还受语言环境的影响。在对数据服务进行语言表述时，就必须建立一定的信息元数据，并从地理空间信息服务中进行自动提取。同时，通过对语言系统中与语义结构的概念相似度加以比较，可以确定匹配的重合程度。自然语言必须与人类对地理知识特点的理解相互统一，如此就可以使地理空间信息服务更符合合作与资源共享的需要。

4 地理空间信息科学的机遇与挑战

数字城市地理空间框架构建工作已经获得了阶段性成效，城市地理信息公共服务平台将采用分布式存储、多节点协作、全方位服务，面向各类政府政务机关、城市地理专业应用机构以及企事业单位普通公民的城市基础地理数据资源共享与平台服务保障，在城市规划、重大工程建设、政府科学管理服务以及社会经济信息化发展等方面都起到了极大作用.面对新趋势和新问题，根据当前国内智慧城市建设状况，利用地理空间技术科学应对新的发展机会与挑战[5]。

4.1 时空信息地理建模与空间化

数字都市在地理空间框架构建阶段，主要以分布式、全方位的地理信息资源服务模式，以互联网在线方法进行数字化、互联网、协同化公共服务，智能城市即是在已形成的数码都市地理空间架构基础上，通过融入云计算和物联网信息技术，汇集和融入物联网的各类传感器数据信息资源，形成互联网虚拟数据共享基础建设、数据分析、应用软件和网络平台，为使用者创造鲜活、虚拟、灵性的智能公共服务产品，即为数码都市通过结合物联网技术与云计算进行的地理空间交互模型，创造真正鲜活的地理资讯公共服务，智慧城市空间时空数据信息云网络平台，以直观表现的全面覆盖精确地理资源和多历元地理资源为基准，接入物联感知设备的实时信息，面对泛在使用环境条件按需求供给空间结构地理信息、各种功能的应用软件和设计界面等业务，是具有时间维度的空间信息系统与真正世界之间的连接表现，并可以借助物联网络反作用于真实世界，构建智慧城市空间设计数据信息云网络平台，需要通过空间结构地理信息数据库系统集成网络平台，全面集成并广泛关联所有业务数据和泛在传感器的感知信号，由集中管理空间信息内容过渡为空间化的集中管理所有信息内容，形成室内外一体精确、高时空分辨率、全方位的语义位置空间信息数据库，更关键的是建立泛在网络接入、数据信息装载与信息服务的标准协议，以发挥“时空信息的支撑引擎”核心能力的作用，逐步完成二三维合一的城市空间框架模式，与室内外无缝导航与位置服务基础设施，同时进行更广泛的空间信息地理建模和空间化。智慧光明时空云平台如图2所示。

图2 智慧光明时空云平台

4.2 时空大数据一体化高性能智能处理

智慧城市利用大物联网多感应器，完成了“人与人、人与物、物与物”的功能相通，同时利用智能传感网完成了动态监测数据的即时接入，并与主动推送服务无缝衔接，并根据海量空间大数据分析形成数据分析与应用间的自主推送和反馈等服务机制，提升了多感应器数据分析的修改关联、融合等在线管理能力。这样一来，企业就需通过云计算环境进行大数据一体化的高性能管理，以开放性操作方式适应各种背景、多类别、各时间的信息需求，真正做到了聚焦业务和按需业务，进行了快速精准地信息并行和效用计量，达到在城市中运营管理服务（如衣食住行、紧急反馈等）的最佳核心价值，如果时变空变的即时接入数据信息只要存出来再处理其价格也将大幅降低。

4.3 丰富语义信息的深度挖掘

“一库，一平台，多示范应用”模式的大数字城市空间地理信息公共服务平台已成形，可整合视频、街景、感应气象等传感装置以及信息技术资源优势，但仅仅是将其定位或标记于地图上，并另辟窗口独立展示或接入，信息内容的有效获取手段仍然欠缺，也无法将城市空间信息资源优势有机地集成，更未能在城市空间数据分析与重大科学决策过程中利用相关专题信息内容，还存有对海量宝贵数据信息的资源语义。信息技术中缺乏可以深入发掘的话题，即所说的对大量语义信息的深入发掘，即在利用时空大数据分布式整合管理和协同运算的新机制，将深入发掘并大量的集成有关地域语义领域的信息，进一步发展空间结构分析模型数据库并在此基础上实现信息处理过程再造的智慧城市建设过程，经过全面发掘各类空间结构专项业务信息，能够及时发现基于空间结构定位的多维空间相互关联关系以及未来发展变化规律，使地理空间信息系统由传统的展示呈现与理论建模转化为融入服务信息分析工具、科学决策支持与企业办公助手，从而最大限度地实现了已有地域空间信息的价值，并全面发掘地域空间结构语义信息的巨大潜能，高效处理跨越空间结构的复杂城市问题以及服务民生方面的重大问题。

5 结束语

综上所述，地理空间信息技术已经变成了智慧城市建设的重要信息技术基础设施。在城市由数字化到高度智慧的过程中，很多信息资源都将即时连接，同时利用最先进的计算机云技术还可以进行大数据引擎管理和按需要服务等。在数字化城市中，地理空间信息技术也已证实了它还拥有着资源整合的优势，而这种优点也给智慧都市的建设带来了基本保障。将地理空间信息技术所收集的各类数据和智慧城市服务充分结合后，将极大地颠覆传统的城市规划管理模式。以往人们为了在大城市里生存下去，会考虑怎样去适应这片冷冰冰的钢铁森林，但在智能城市的服务下，人们生活中的一切都仿佛有了温度，人们生活在都市的各个角落都可以体验到她的温情。智能城市的理念与科技，是未来实现服务型城市化的关键所在。