侯恩兵,趙 超
(1.安徽省基礎(chǔ)測(cè)繪信息中心, 安徽 合肥 230031;2.安徽省智慧城市與地理國(guó)情監(jiān)測(cè)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,安徽 合肥 230031)
安徽省數(shù)字城市地理空間框架建設(shè)探討
侯恩兵1,2,趙 超1,2
(1.安徽省基礎(chǔ)測(cè)繪信息中心, 安徽 合肥 230031;2.安徽省智慧城市與地理國(guó)情監(jiān)測(cè)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,安徽 合肥 230031)
介紹了安徽省數(shù)字城市地理空間框架建設(shè)情況、建設(shè)內(nèi)容和模式。結(jié)合工作實(shí)際情況,闡述了在自主平臺(tái)研發(fā)、云計(jì)算技術(shù)、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、傾斜攝影測(cè)量技術(shù)、市縣一體化建設(shè)等方面的探索與應(yīng)用,分析了數(shù)字城市的建設(shè)過(guò)程,為領(lǐng)導(dǎo)機(jī)制和人才隊(duì)伍建設(shè)兩方面存在的問(wèn)題提供了相關(guān)建議。
數(shù)字城市;傾斜攝影測(cè)量技術(shù);市縣一體化;領(lǐng)導(dǎo)機(jī)制和人才隊(duì)伍
“數(shù)字城市地理空間框架建設(shè)”是“數(shù)字城市”建設(shè)的核心內(nèi)容,其目的是為“數(shù)字城市”提供統(tǒng)一、權(quán)威的地理空間信息公共平臺(tái),為各部門分散的數(shù)據(jù)建立一個(gè)統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn),實(shí)現(xiàn)城市信息資源的整合和共享,避免重復(fù)建設(shè)[1,2],同時(shí)有效地解決目前存在的數(shù)據(jù)差異問(wèn)題,使城市信息化健康發(fā)展。
安徽省自2008年啟動(dòng)“數(shù)字城市地理空間框架建設(shè)”以來(lái),認(rèn)真按照國(guó)家測(cè)繪地理信息局最新的政策和技術(shù)指導(dǎo),積極推動(dòng)“數(shù)字城市”、“數(shù)字縣域”項(xiàng)目在全省各市、縣的開(kāi)展,并不斷拓展應(yīng)用領(lǐng)域、創(chuàng)新應(yīng)用思路、提高項(xiàng)目的建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)、落實(shí)與天地圖建設(shè)的結(jié)合、加強(qiáng)天地圖市級(jí)節(jié)點(diǎn)建設(shè),向智慧城市項(xiàng)目靠攏,增強(qiáng)示范應(yīng)用建設(shè)。
安徽省數(shù)字城市地理空間框架建設(shè)按照“需求牽引、統(tǒng)一設(shè)計(jì)、多元投資、資源共享”的原則,由國(guó)家測(cè)繪地理信息局、安徽省國(guó)土資源廳和當(dāng)?shù)厝嗣裾餐顿Y建設(shè)。項(xiàng)目通過(guò)整合已有的基礎(chǔ)測(cè)繪資料,完成多個(gè)比例尺的DLG、DOM、DEM生產(chǎn)和更新工作,建設(shè)主城區(qū)真三維數(shù)據(jù)模型,采集地名地址數(shù)據(jù),在此基礎(chǔ)上進(jìn)一步整合加工入庫(kù),建成城市基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)庫(kù)。然后經(jīng)過(guò)數(shù)據(jù)提取、擴(kuò)充、重組和脫密等工序處理[3],建立權(quán)威的、通用的地理信息公共平臺(tái),向政府部門、企事業(yè)單位和社會(huì)公眾提供豐富的地理信息服務(wù),有力促進(jìn)了城市信息資源共享和利用。每個(gè)城市建成至少5個(gè)典型應(yīng)用示范系統(tǒng),是在不同網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下,以數(shù)字城市地理信息公共平臺(tái)為基礎(chǔ),不再重復(fù)建設(shè)基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù),直接以平臺(tái)提供的地理信息服務(wù)為底圖,只需加載部門業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)和開(kāi)發(fā)專業(yè)功能,最大化地實(shí)現(xiàn)數(shù)字城市地理空間框架對(duì)于基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)“一次建設(shè)、多處使用”的目的。通過(guò)典型應(yīng)用示范系統(tǒng)建設(shè),對(duì)城市各行業(yè)、各部門加快本身信息化建設(shè)產(chǎn)生了很好的借鑒作用,對(duì)于城市地理空間框架最大化發(fā)揮作用具有重要價(jià)值,如圖1。
圖1 安徽省數(shù)字城市地理空間框架建設(shè)內(nèi)容與模式架構(gòu)圖
2.1 自主平臺(tái)研發(fā)
安徽省基礎(chǔ)測(cè)繪信息中心(以下簡(jiǎn)稱“中心”)是在安徽省率先開(kāi)展數(shù)字城市建設(shè)的單位,先后完成了“數(shù)字黃山”、“數(shù)字馬鞍山”的建設(shè)任務(wù),并分別獲得國(guó)家測(cè)繪地理信息局和安徽省國(guó)土資源廳的表彰。在后續(xù)省內(nèi)數(shù)字城市的建設(shè)任務(wù)中,中心擔(dān)任技術(shù)支撐的角色。為了使數(shù)字城市建設(shè)在各地市能夠快速推進(jìn),依據(jù)數(shù)字城市地理信息公共平臺(tái)的建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)與規(guī)范,中心結(jié)合自身技術(shù)積累,自主研發(fā)了一套平臺(tái)搭建軟件——城市空間信息共享平臺(tái)軟件。
地理信息公共平臺(tái)是數(shù)字城市地理空間框架建設(shè)的核心內(nèi)容之一,主要為用戶提供了電子地圖、資源中心、二次開(kāi)發(fā)等服務(wù)模式,能夠滿足各部門各領(lǐng)域的跨平臺(tái)、跨瀏覽器對(duì)地理信息的要求。平臺(tái)緊扣數(shù)字城市地理信息公共平臺(tái)建設(shè)相關(guān)規(guī)范,總結(jié)已建數(shù)字城市的成功經(jīng)驗(yàn),深入調(diào)研待建城市的需求,在此基礎(chǔ)上研發(fā)完成了城市空間信息共享平臺(tái)軟件。承建單位利用該平臺(tái),通過(guò)可視化向?qū)Ъ纯赏瓿苫A(chǔ)版、政務(wù)版和公眾版數(shù)字城市地理信息公共平臺(tái)的搭建,無(wú)需編寫任何程序。
2.2 云計(jì)算技術(shù)
數(shù)字城市地理信息公共平臺(tái)為全市各部門、企事業(yè)單位和社會(huì)公眾提供地理信息服務(wù),所以必須考慮服務(wù)的穩(wěn)健性和抗并發(fā)能力。一旦資源不足、訪問(wèn)擁塞,各部門的專業(yè)系統(tǒng)都將無(wú)法調(diào)用地理信息,所有的應(yīng)用系統(tǒng)都無(wú)法正常運(yùn)轉(zhuǎn),后果嚴(yán)重。因此,在安徽省數(shù)字城市地理空間框架建設(shè)過(guò)程中,一直注重使用云計(jì)算技術(shù),確保在訪問(wèn)量增大時(shí),計(jì)算資源能夠自動(dòng)、快速、便捷地拓展,不影響應(yīng)用部門的調(diào)用。
安徽省不同城市的云平臺(tái)搭建方式不同。在馬鞍山,其市政府已經(jīng)搭建了政務(wù)云,因此,數(shù)字馬鞍山地理信息公共平臺(tái)只需要根據(jù)其應(yīng)用的多少申請(qǐng)計(jì)算資源,再在其上部署服務(wù)軟件,從而形成地理信息云平臺(tái)。在滁州,由于沒(méi)有政務(wù)云,所以將服務(wù)器托管在市政府信息中心,依托市政府完善的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境和軟硬件安全設(shè)施搭建了私有云。通過(guò)不同方式云平臺(tái)的建設(shè),增強(qiáng)了數(shù)字城市地理信息公共平臺(tái)的可靠性、穩(wěn)定性和吸引力。
2.3 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)
國(guó)家測(cè)繪地理信息局于2012年下發(fā)《關(guān)于開(kāi)展智慧城市時(shí)空信息云平臺(tái)建設(shè)試點(diǎn)工作的通知》,并先后出臺(tái)了技術(shù)大綱和評(píng)價(jià)指標(biāo)體系,安徽省在開(kāi)展數(shù)字城市地理空間框架建設(shè)時(shí),在技術(shù)的使用、應(yīng)用示范的選擇等方面,有意識(shí)向智慧應(yīng)用傾斜,其中物聯(lián)網(wǎng)也是智慧城市建設(shè)一個(gè)重要內(nèi)容。
滁州市防汛排澇調(diào)度系統(tǒng)是物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用的一個(gè)最典型案例,系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了將視頻監(jiān)控、監(jiān)測(cè)預(yù)警、氣象信息等防汛排澇信息集成到數(shù)字滁州地理信息公共平臺(tái)上,可提供適當(dāng)?shù)妮o助信息,提高排水效率,加強(qiáng)防汛排澇指揮部的調(diào)度指揮能力。其中在線監(jiān)控子系統(tǒng)通過(guò)視頻、雨量計(jì)、液位儀等設(shè)備實(shí)現(xiàn)全市重點(diǎn)防汛排澇設(shè)施的實(shí)時(shí)監(jiān)控。實(shí)現(xiàn)的主要功能包括視頻接入、雨量在線監(jiān)控、液位信息在線監(jiān)控、泵站閘站監(jiān)控、水位超限警報(bào)等,還具有排水建模分析功能。
2.4 傾斜攝影測(cè)量技術(shù)
傾斜攝影測(cè)量技術(shù)是測(cè)繪領(lǐng)域近些年發(fā)展起來(lái)的一項(xiàng)高新技術(shù),它顛覆了以往正射影像只能從垂直角度拍攝的局限,通過(guò)在同一飛行平臺(tái)上搭載多臺(tái)傳感器,同時(shí)從一個(gè)垂直、4個(gè)傾斜共5個(gè)不同的角度采集影像,將用戶引入到符合人眼視覺(jué)的直觀世界。在定位精度、真實(shí)性和建設(shè)效率上相對(duì)于傳統(tǒng)人工建模有無(wú)可比擬的優(yōu)勢(shì),一次航攝可以獲取真三維建筑模型、數(shù)字正射影像圖、數(shù)字高程模型等多種數(shù)據(jù)成果,非常適用于數(shù)字城市地理空間框架建設(shè)。
在數(shù)字六安地理空間框架建設(shè)中,就使用了傾斜航空攝影系統(tǒng)和機(jī)載激光掃描系統(tǒng),對(duì)六安市約63 km2范圍進(jìn)行航空攝影,獲取高精度的地面點(diǎn)云數(shù)據(jù)和傾斜影像數(shù)據(jù),利用LiDAR點(diǎn)云分離獲取建筑物模型,利用傾斜攝影數(shù)據(jù)生成可與LiDAR數(shù)據(jù)套合的空三加密成果,自動(dòng)提取傾斜攝影測(cè)量傳感器獲取的建筑物頂面和側(cè)面紋理,自動(dòng)化建立真三維建筑物模型[4]。
LiDAR與傾斜攝影測(cè)量相結(jié)合的三維建模技術(shù)已廣泛應(yīng)用,但LiDAR數(shù)據(jù)獲取成本高、密度大。隨著計(jì)算機(jī)視覺(jué)和傾斜攝影測(cè)量技術(shù)不斷發(fā)展,基于多基元、多視影像密集匹配技術(shù)日趨成熟,可以快速獲取多視影像上的同名點(diǎn)坐標(biāo),進(jìn)而得到地物的三維坐標(biāo)[5]。在數(shù)字黃山地理空間框架數(shù)據(jù)更新建設(shè)中,就采用了傾斜攝影測(cè)量自動(dòng)建模技術(shù),制作完成了屯溪區(qū)約15 km2城市高精度和高質(zhì)量實(shí)景真三維模型數(shù)據(jù),接下來(lái)黃山風(fēng)景區(qū)三維場(chǎng)景制作也將使用傾斜三維自動(dòng)建模系統(tǒng)來(lái)完成,目前正在獲取約160 km2傾斜航空攝影數(shù)據(jù),設(shè)計(jì)的影像平均地面分辨率為0.08 m,航向重疊度為81%,旁向重疊度為80%。
2.5 市縣一體化建設(shè)思路
隨著數(shù)字城市在全國(guó)迅速展開(kāi),有條件的地區(qū)也開(kāi)展了數(shù)字縣域地理空間框架建設(shè)工作,我省明光市、蕪湖縣延續(xù)了數(shù)字城市地理空間框架的建設(shè)模式,但是,在建設(shè)過(guò)程中發(fā)現(xiàn),相比地級(jí)市,縣級(jí)存在長(zhǎng)效機(jī)制落實(shí)不到位、更新不及時(shí)、應(yīng)用推廣深度與廣度不夠、自身技術(shù)力量薄弱、財(cái)政負(fù)擔(dān)較重等問(wèn)題,極大地阻礙了城市信息化建設(shè)的發(fā)展。黃山市是安徽省數(shù)字城市建設(shè)試點(diǎn)城市,第一輪3 a更新計(jì)劃已經(jīng)完成,起步早、基礎(chǔ)好、經(jīng)驗(yàn)豐富。為了能夠有效克服縣域城市地理信息資源共建共享存在的困難,綜合考慮實(shí)際情況,在黃山市數(shù)字縣域推進(jìn)中,提出了市縣一體化建設(shè)模式,即在數(shù)字黃山地理空間框架建設(shè)成果的基礎(chǔ)上,充分發(fā)揮黃山市國(guó)土資源局的技術(shù)力量和軟硬件優(yōu)勢(shì),按照“依托市域、統(tǒng)一規(guī)劃、統(tǒng)一建設(shè)、分步實(shí)施、量力而行”的原則,集全市之力整體推進(jìn)、市縣融合,由黃山市國(guó)土局負(fù)責(zé)統(tǒng)一建設(shè)、統(tǒng)一管理使用、統(tǒng)一維護(hù)更新,建成全市統(tǒng)一的、唯一的、權(quán)威的數(shù)字黃山縣域地理空間框架,避免了項(xiàng)目建設(shè)過(guò)程中的重復(fù)投入,節(jié)省人力、物力和財(cái)力,突破區(qū)縣局技術(shù)力量薄弱和資金緊缺的限制,形成了高效率、集約化的數(shù)字黃山縣域地理空間框架統(tǒng)一建設(shè)模式,見(jiàn)圖2。
圖2 數(shù)字黃山縣域地理空間框架統(tǒng)一建設(shè)總體架構(gòu)圖
3.1 領(lǐng)導(dǎo)機(jī)制
安徽省數(shù)字城市地理空間框架建設(shè)項(xiàng)目在申請(qǐng)獲批后,一般由安徽省國(guó)土資源廳和各地人民政府簽訂建設(shè)協(xié)議,落實(shí)各地國(guó)土資源局為牽頭建設(shè)單位。在項(xiàng)目建設(shè)初期,一般會(huì)成立由各地方政府分管領(lǐng)導(dǎo)為組長(zhǎng)、各委辦局主要負(fù)責(zé)人為成員的項(xiàng)目建設(shè)領(lǐng)導(dǎo)小組,負(fù)責(zé)協(xié)調(diào)各部門配合國(guó)土資源局共同推進(jìn)。
隨著項(xiàng)目建設(shè)逐步推進(jìn),由于人事變動(dòng),部分分管領(lǐng)導(dǎo)和主要負(fù)責(zé)人對(duì)數(shù)字城市地理空間框架建設(shè)的內(nèi)涵認(rèn)識(shí)不足,對(duì)項(xiàng)目進(jìn)展和協(xié)調(diào)工作未給予足夠重視,導(dǎo)致全部工作交由國(guó)土資源局負(fù)責(zé)推進(jìn)。國(guó)土部門與其他應(yīng)用部門是同級(jí)單位,加上國(guó)土部門自身事務(wù)繁多,在應(yīng)用示范的推動(dòng)過(guò)程中會(huì)遇到不少困難,從而造成項(xiàng)目建設(shè)進(jìn)展緩慢,尤其是應(yīng)用示范建設(shè)工作的遲滯會(huì)使得數(shù)字城市地理空間框架建設(shè)成果的現(xiàn)勢(shì)性下降,吸引力降低,從而陷入更加難以推動(dòng)應(yīng)用的惡性循環(huán)。
經(jīng)過(guò)總結(jié)反思,建議下一步建設(shè)與維護(hù)可考慮由各地測(cè)繪地理信息行政主管向各地方政府專門報(bào)告,陳述數(shù)字城市地理空間框架建設(shè)的意義、必要性以及國(guó)家測(cè)繪地理信息局的文件要求,建議對(duì)各地方政府發(fā)文作統(tǒng)一要求,并納入政務(wù)考核指標(biāo)。同時(shí),開(kāi)展數(shù)字城市地理空間框架建設(shè)培訓(xùn)班,邀請(qǐng)各地負(fù)責(zé)數(shù)字城市建設(shè)的主管領(lǐng)導(dǎo)參加,加強(qiáng)認(rèn)識(shí)和理解,從而有效推動(dòng)數(shù)字城市建設(shè)進(jìn)程。
3.2 人才隊(duì)伍建設(shè)
人才隊(duì)伍建設(shè)是數(shù)字城市地理空間框架建設(shè)的重要內(nèi)容,是建設(shè)成果持續(xù)穩(wěn)定運(yùn)行和服務(wù)的關(guān)鍵。安徽省數(shù)字城市地理空間框架建設(shè)項(xiàng)目在設(shè)計(jì)時(shí)就提出成立專門機(jī)構(gòu)負(fù)責(zé)城市地理空間框架的運(yùn)行維護(hù),并通過(guò)培養(yǎng)或引進(jìn)遙感、地理信息系統(tǒng)、通訊、網(wǎng)絡(luò)、計(jì)算機(jī)等方面的專業(yè)人才建立穩(wěn)定的技術(shù)人員隊(duì)伍,保證框架的持續(xù)更新和長(zhǎng)期服務(wù)。然而,在當(dāng)前背景下,成立專門機(jī)構(gòu)和申請(qǐng)人員編制難以獲得批準(zhǔn),安徽省已建成的城市大都采取招聘技術(shù)人員作為日常維護(hù)推廣的主體力量。聘用人員流動(dòng)性大,尤其政府部門招聘的人員,其工資待遇也難以完全市場(chǎng)化,不少城市都頻繁出現(xiàn)剛培訓(xùn)完成的核心技術(shù)人員辭職的尷尬局面,這些都給數(shù)字城市地理空間框架的持續(xù)穩(wěn)定運(yùn)行造成了威脅。建議安徽省測(cè)繪地理信息行政主管部門出臺(tái)相關(guān)政策,引導(dǎo)各地?cái)?shù)字城市地理空間框架的運(yùn)行、維護(hù)和更新走向市場(chǎng),培育若干專注于數(shù)字城市建設(shè)的有資質(zhì)、有實(shí)力的企業(yè)。同時(shí),鼓勵(lì)自身缺乏技術(shù)力量的各地國(guó)土資源局通過(guò)市場(chǎng)化購(gòu)買服務(wù)的方式理順機(jī)制,確保數(shù)字城市地理空間框架的持續(xù)更新運(yùn)行維護(hù),更好地服務(wù)地方經(jīng)濟(jì)發(fā)展。
安徽省國(guó)土資源“十三五”規(guī)劃提出加大“數(shù)字安徽”建設(shè)力度,推動(dòng)智慧城市時(shí)空信息云平臺(tái)建設(shè)。2016年底,安徽將全面完成16個(gè)地級(jí)市的“數(shù)字城市”和“天地圖”建設(shè)。全力推動(dòng)“數(shù)字縣域”和智慧城市時(shí)空信息云平臺(tái)建設(shè),到“十三五”末完成30%“數(shù)字縣域”建設(shè),力爭(zhēng)16個(gè)市全面啟動(dòng)智慧城市時(shí)空信息云平臺(tái)建設(shè),1~2個(gè)市完成試點(diǎn)建設(shè)。
[1] 袁靜,李靖.數(shù)字城市地理空間框架平臺(tái)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[C].九屆長(zhǎng)三角科技論壇論文集, 2012:295-298
[2] 李超迪.數(shù)字城市地理空間框架的構(gòu)建與實(shí)現(xiàn)[D].鄭州:河南農(nóng)業(yè)大學(xué),2010
[3] 鄧倫棉.數(shù)字城市地理空間框架建設(shè)中的幾點(diǎn)思考[J].房地產(chǎn)導(dǎo)刊,2014(4):12-14
[4] 馮梅.基于LiDAR和航空影像的三維建模方法探討[J].測(cè)繪通報(bào),2011(12):17-51
[5] 朱慶,徐冠宇,杜志強(qiáng),等.傾斜攝影測(cè)量技術(shù)綜述[EB/ OL]. [2012-05-22].http://www.paper.edu.cn/releasepaper/ content/201205-355
[6] 李愛(ài)勤.省市縣地理空間數(shù)據(jù)交換和共享平臺(tái)一體化建設(shè)模式及試點(diǎn)思考[J].測(cè)繪通報(bào),2015(7):9-13
[7] 安徽省國(guó)土資源廳關(guān)于印發(fā)安徽省國(guó)土資源“十三五”規(guī)劃的通 知[EB/OL]. [2016-05-09].http://www.mlr.gov.cn/ zwgk/ghjh/201605/t20160509_1404736.htm
P208
B
1672-4623(2016)10-0013-03
10.3969/j.issn.1672-4623.2016.10.003
侯恩兵,高級(jí)工程師,注冊(cè)測(cè)繪師,主要從事地理信息系統(tǒng)研究。
2016-08-05。