史經(jīng)業(yè)，李攀

1. 中科星圖股份有限公司，北京 101399；2. 北京交通大學(xué)計(jì)算機(jī)與信息技術(shù)學(xué)院，北京 100044

0 引言

智慧城市運(yùn)用信息和通信技術(shù)手段感測(cè)、分析、整合城市運(yùn)行核心系統(tǒng)的各項(xiàng)關(guān)鍵信息，利用先進(jìn)的信息技術(shù)實(shí)現(xiàn)城市智慧式管理和運(yùn)行。進(jìn)入21世紀(jì)以來，國外部分城市紛紛加大新一代信息技術(shù)在城市管理、服務(wù)和運(yùn)行中的應(yīng)用，城市智能發(fā)展新模式的價(jià)值也越發(fā)凸顯。目前，全球在建或已啟動(dòng)的智慧城市已達(dá)上千個(gè)，而中國則以700個(gè)試點(diǎn)城市居于智慧城市建設(shè)數(shù)量的首位，形成了分布在東部沿海及中西部地區(qū)的數(shù)個(gè)大型智慧城市群。

全球在建的智慧城市主要分布在美國，歐洲的瑞典、愛爾蘭、德國、法國，以及亞洲的中國、新加坡、日本和韓國。為了增強(qiáng)經(jīng)濟(jì)競(jìng)爭(zhēng)力和創(chuàng)新力，新加坡提出“智慧國”計(jì)劃，促進(jìn)信息與通信技術(shù)（information and communications technology，ICT）產(chǎn)業(yè)增長，提高產(chǎn)業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力；日本提出“智慧泛在”構(gòu)想，將“u-Japan”戰(zhàn)略升級(jí)為“i-Japan”戰(zhàn)略；韓國松島新市鎮(zhèn)借助智慧城市建設(shè)，推廣韓國的通信技術(shù)水準(zhǔn)，發(fā)揮其對(duì)國際通信領(lǐng)域的影響力。

目前眾多的智慧城市建設(shè)的頂層設(shè)計(jì)更注重面向民眾的服務(wù)應(yīng)用層，而忽略了實(shí)體空間；雖然各地也有以地理信息系統(tǒng)（geographic information system，GIS）為主的各類國土空間及地理信息管理平臺(tái)，但更多以二維數(shù)據(jù)為主，數(shù)據(jù)豐富度不夠，且在應(yīng)用層考慮甚少。在新型智慧城市建設(shè)中，通過對(duì)城市基礎(chǔ)設(shè)施的數(shù)字化，建立空天地一體化的數(shù)據(jù)資源體系，其既是智慧城市基礎(chǔ)信息資源底座，也是其他信息共享交換、協(xié)同應(yīng)用的通道及載體。

與此同時(shí)，航空航天產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展促進(jìn)了對(duì)衛(wèi)星遙感對(duì)地觀測(cè)、衛(wèi)星導(dǎo)航和定位等應(yīng)用需求的急劇增長。隨著遙感、導(dǎo)航定位和地理信息系統(tǒng)等地理信息技術(shù)的快速融合，以及遙感衛(wèi)星系統(tǒng)和全球定位導(dǎo)航系統(tǒng)等空天基礎(chǔ)設(shè)施的快速發(fā)展，地理空間信息的外延已經(jīng)拓展為空天大數(shù)據(jù)，并催生了以空天大數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)的數(shù)字地球技術(shù)。

新型智慧城市建設(shè)需要解決城市運(yùn)營態(tài)勢(shì)監(jiān)測(cè)、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)管理、自然資源監(jiān)測(cè)、生態(tài)環(huán)境監(jiān)測(cè)等一系列城市建設(shè)面臨的新挑戰(zhàn)，空天大數(shù)據(jù)為智慧城市建設(shè)提供了更大范圍、更加客觀的數(shù)據(jù)及數(shù)據(jù)資源，在三維空間和時(shí)間交織構(gòu)成的四維環(huán)境中為多源信息提供時(shí)空數(shù)據(jù)基礎(chǔ)，實(shí)現(xiàn)基于統(tǒng)一時(shí)空數(shù)據(jù)基礎(chǔ)的感測(cè)、規(guī)劃、布局、分析和決策。

1 空天大數(shù)據(jù)在智慧城市建設(shè)中的價(jià)值

1.1 新型智慧城市思考

新型智慧城市的概念于2016年首次被提出，其目標(biāo)是建設(shè)真正以人民為中心，實(shí)現(xiàn)民生服務(wù)便捷、社會(huì)治理精準(zhǔn)、社會(huì)經(jīng)濟(jì)綠色、城鄉(xiāng)發(fā)展一體、網(wǎng)絡(luò)安全可控的新型城市。

我國智慧城市建設(shè)經(jīng)歷了多個(gè)階段，目前普遍認(rèn)為智慧城市建設(shè)在概念普及、政策推動(dòng)、試點(diǎn)示范之后，已經(jīng)進(jìn)入快速增長階段，智慧城市相關(guān)試點(diǎn)已達(dá)700個(gè)，開展智慧城市建設(shè)及頂層設(shè)計(jì)的省會(huì)城市（直轄市、國家社會(huì)與經(jīng)濟(jì)發(fā)展計(jì)劃單列市）、地級(jí)市已分別達(dá)到94%、71%。

大數(shù)據(jù)是智慧城市建設(shè)的關(guān)鍵因素，新型智慧城市建設(shè)需要打通各層級(jí)、各部門、各系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)[1]，同時(shí)建立信息共享和業(yè)務(wù)協(xié)同機(jī)制，各系統(tǒng)之間的銜接配合與關(guān)聯(lián)約束關(guān)系問題需要使用系統(tǒng)科學(xué)的方法進(jìn)行指導(dǎo)及規(guī)劃設(shè)計(jì)。

因此，筆者認(rèn)為新型智慧城市建設(shè)應(yīng)具備以下能力。

● 空間互聯(lián)：新型智慧城市建設(shè)需具有空間可擴(kuò)展性，因此應(yīng)將城鄉(xiāng)全域作為一個(gè)空間整體進(jìn)行管理、監(jiān)控，既滿足過去智慧城市微觀精細(xì)化管理需求，又能夠在宏觀、中觀層面體現(xiàn)城市和城鄉(xiāng)整體的變化。

● 即時(shí)處理：新型智慧城市建設(shè)需充分考慮城市的快速變化特征，因此應(yīng)該具備快速發(fā)現(xiàn)、快速?zèng)Q策的能力，由被動(dòng)改善轉(zhuǎn)變?yōu)橹鲃?dòng)體察、提前決策，減少城鄉(xiāng)建設(shè)成本投入。

● 數(shù)字孿生：新型智慧城市建設(shè)需結(jié)合城市的宏觀特征，因此應(yīng)能夠通過數(shù)字孿生或虛擬鏡像的方式對(duì)實(shí)體城市進(jìn)行實(shí)時(shí)的模擬和同步，將新型智慧城市作為城鄉(xiāng)全域各類信息匯聚、分析和展現(xiàn)的載體，形成與實(shí)體城市信息同步的城鄉(xiāng)管理體系。

● 知識(shí)服務(wù)：新型智慧城市建設(shè)需充分結(jié)合地理要素格局，實(shí)現(xiàn)對(duì)時(shí)空數(shù)據(jù)的知識(shí)挖掘，因此應(yīng)通過知識(shí)圖譜技術(shù)結(jié)合時(shí)空存量數(shù)據(jù)構(gòu)建空間知識(shí)圖譜，對(duì)基礎(chǔ)時(shí)空數(shù)據(jù)及多源異構(gòu)信息進(jìn)一步分析、處理、挖掘、升華，與現(xiàn)有時(shí)空知識(shí)體系進(jìn)行關(guān)聯(lián)，形成對(duì)時(shí)空信息要素空間格局、相互關(guān)聯(lián)和變化規(guī)律的系統(tǒng)性認(rèn)識(shí)，打造由數(shù)據(jù)信息服務(wù)走向知識(shí)服務(wù)的技術(shù)體系。

1.2 空天大數(shù)據(jù)的應(yīng)用價(jià)值及科學(xué)問題

為了及時(shí)感知新型智慧城市中的治理問題，實(shí)現(xiàn)城市的精細(xì)化和動(dòng)態(tài)化管理，基于空天大數(shù)據(jù)技術(shù)構(gòu)建的空天地一體化宏觀輔助決策系統(tǒng)應(yīng)運(yùn)而生。其不僅為傳統(tǒng)智慧城市數(shù)據(jù)中心提供了大量的新型資源數(shù)據(jù)，同時(shí)也為經(jīng)濟(jì)發(fā)展、城市治理、功能服務(wù)、應(yīng)急指揮、環(huán)境保護(hù)、交通出行等智慧應(yīng)用提供了新型的監(jiān)測(cè)手段及服務(wù)方式[2]。

空天大數(shù)據(jù)技術(shù)具有全時(shí)空感知、全周期監(jiān)測(cè)、全數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)融合、全要素評(píng)估等核心能力。由此衍生出對(duì)新型城市建設(shè)的風(fēng)險(xiǎn)立體感知、城市運(yùn)行規(guī)律主動(dòng)洞察、人和物的軌跡追蹤回溯、事件精準(zhǔn)定位管控、決策分析動(dòng)態(tài)推演、預(yù)案可視化仿真演練、預(yù)案調(diào)優(yōu)和執(zhí)行、要素資源評(píng)估配置等多種能力，這將為構(gòu)建城市現(xiàn)代化治理體系和治理能力提供強(qiáng)有力的支撐。

● 全時(shí)空實(shí)時(shí)感知：新型智慧城市的基礎(chǔ)是空天地實(shí)時(shí)感知網(wǎng)絡(luò)以及感知網(wǎng)絡(luò)獲取的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)[3]?；谖覈鴶?shù)座衛(wèi)星地面站，能夠?qū)崟r(shí)獲取衛(wèi)星觀測(cè)資料，實(shí)時(shí)獲取高中低不同空間分辨率數(shù)據(jù)，可以在接到衛(wèi)星下傳數(shù)據(jù)后的幾分鐘內(nèi)給出人們需要的地球物理參數(shù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)城鄉(xiāng)全域的快速感知，為新型城市建設(shè)的運(yùn)行規(guī)律洞察提供支撐。

● 全周期實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)：在建立全時(shí)空實(shí)時(shí)感知數(shù)據(jù)體系的基礎(chǔ)上，建立起“事前-事中-事后”的全生命周期管理系統(tǒng)。基于空天大數(shù)據(jù)技術(shù)建立遙感影像特征庫和地表光譜庫，為多源多尺度光學(xué)遙感數(shù)據(jù)的特定目標(biāo)快速發(fā)現(xiàn)和城市利用變化自動(dòng)檢測(cè)提供數(shù)據(jù)分析基礎(chǔ)，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)城鄉(xiāng)問題的快速發(fā)現(xiàn)、快速反饋。

● 全場(chǎng)景實(shí)時(shí)融合：智慧城市本底時(shí)空數(shù)據(jù)以城市存量時(shí)空數(shù)據(jù)為核心，結(jié)合實(shí)時(shí)感測(cè)的空天數(shù)據(jù)，構(gòu)建多層次、多維度的時(shí)空數(shù)據(jù)融合統(tǒng)一框架，形成以多源空天數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)、以政務(wù)數(shù)據(jù)為主干、以社會(huì)數(shù)據(jù)為補(bǔ)充的全空間、全要素、全過程、一體化的時(shí)空孿生數(shù)據(jù)體系，使智慧城市建設(shè)能被更加精確全面地呈現(xiàn)和表達(dá)出來，更準(zhǔn)確地實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)、趨勢(shì)預(yù)判、虛實(shí)互動(dòng)。

● 全要素實(shí)時(shí)評(píng)估：城鄉(xiāng)的復(fù)雜構(gòu)成離不開“山、水、林、田、湖、海、草”等基礎(chǔ)自然資源要素，而全要素的自然資源也是評(píng)價(jià)城鄉(xiāng)生態(tài)環(huán)境的關(guān)鍵所在。因此基于“全時(shí)空實(shí)時(shí)感知”“全周期實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)”和“全場(chǎng)景實(shí)時(shí)融合”實(shí)現(xiàn)城鄉(xiāng)全要素的實(shí)時(shí)智能評(píng)價(jià)是智慧城市建設(shè)的重要目標(biāo)之一。由此建立“感知—體檢—評(píng)估—預(yù)警—更新”的智能迭代系統(tǒng)是新型智慧城市的大“智”所在。

2 空天大數(shù)據(jù)在智慧城市應(yīng)用中的關(guān)鍵技術(shù)

從典型場(chǎng)景和技術(shù)架構(gòu)方面分析，筆者認(rèn)為空天大數(shù)據(jù)在新型智慧城市應(yīng)用中的關(guān)鍵技術(shù)包含“感-融-管-譜-視”五大核心技術(shù)，如圖1所示。一是一體化感知技術(shù)，采集城市脈搏數(shù)據(jù)，反映城市實(shí)時(shí)運(yùn)行狀態(tài)；二是全要素?cái)?shù)據(jù)融合供給技術(shù)，構(gòu)建城市語義信息模型，實(shí)現(xiàn)現(xiàn)實(shí)世界與數(shù)字世界的精準(zhǔn)映射；三是時(shí)空數(shù)據(jù)管理分析技術(shù)，有序治理數(shù)據(jù)資源，建立數(shù)據(jù)資源關(guān)系，促進(jìn)數(shù)據(jù)高效開發(fā)利用；四是空間知識(shí)圖譜技術(shù)，基于城市運(yùn)行規(guī)律構(gòu)建行業(yè)分析算法模型，在數(shù)字空間中提前推演運(yùn)行效果；五是全場(chǎng)景可視化呈現(xiàn)技術(shù)，渲染數(shù)字呈現(xiàn)效果，實(shí)現(xiàn)虛實(shí)映射的可視化界面。

圖1 空天大數(shù)據(jù)在新型智慧城市應(yīng)用中的關(guān)鍵技術(shù)

2.1 一體化感知技術(shù)

一體化感知技術(shù)是指利用衛(wèi)星遙感技術(shù)、航空遙感技術(shù)、衛(wèi)星定位技術(shù)、地面監(jiān)測(cè)技術(shù)等空天地一體化立體監(jiān)測(cè)手段，實(shí)時(shí)或間斷采集任何需要監(jiān)控、觀測(cè)、連接、互動(dòng)的物體及過程，采集其光、聲、電、熱、位置、力學(xué)、化學(xué)、生物等各種需要的信息，而構(gòu)建的綜合立體感知技術(shù)體系。

一體化感知技術(shù)通過“空”“天” “地”“網(wǎng)”的監(jiān)測(cè)手段“感知”真實(shí)的物理城市，建立物理城市的精準(zhǔn)映射，實(shí)現(xiàn)對(duì)海量空間數(shù)據(jù)的智能解譯，進(jìn)而為智慧城市提供海量運(yùn)行數(shù)據(jù)，得到可以服務(wù)城市管理的本底數(shù)據(jù)集。

（1）立體感知

物理世界、人類社會(huì)、信息空間構(gòu)成的人機(jī)物三元世界是動(dòng)態(tài)開放的網(wǎng)絡(luò)社會(huì)。在這個(gè)人機(jī)物三元世界中，一方面，人們采用測(cè)量、遙感、野外調(diào)查和最近興起的傳感網(wǎng)等技術(shù)采集獲取物理世界的各種信息；另一方面，人們利用互聯(lián)網(wǎng)、社會(huì)調(diào)查以及傳感器、智能手機(jī)、可穿戴設(shè)備等獲取人類社會(huì)經(jīng)濟(jì)信息。這些多源、異構(gòu)、海量的時(shí)空數(shù)據(jù)包含了復(fù)雜的社會(huì)網(wǎng)絡(luò)關(guān)系，這些信息共同形成了智慧城市的海量時(shí)空大數(shù)據(jù)。

立體感知技術(shù)通過整合、匯集多種感知手段，利用天基、空基、地基、網(wǎng)基不同的感知方式，為天、空、地表、地下、水域等不同智慧城市維度的數(shù)據(jù)需求提供服務(wù)，如圖2所示。例如通過衛(wèi)星遙感影像監(jiān)測(cè)山、水、林、田、湖、草的修復(fù)程度；通過無人機(jī)監(jiān)測(cè)違章建筑的變化；通過傳感器與地下管廊、路燈基礎(chǔ)設(shè)施融合，對(duì)其運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行管理，實(shí)現(xiàn)設(shè)施的“被感知”；基于信號(hào)基站，滿足各場(chǎng)景下的感知、計(jì)算、控制需求等。

圖2 立體感知維度

（2）態(tài)勢(shì)感知

《孫子兵法》中就提出了態(tài)勢(shì)感知（situation awareness）這個(gè)概念。態(tài)勢(shì)感知首先需要獲取態(tài)勢(shì)要素，通過數(shù)據(jù)分析進(jìn)行態(tài)勢(shì)理解，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對(duì)未來短時(shí)間內(nèi)的態(tài)勢(shì)預(yù)測(cè)。態(tài)勢(shì)感知最終達(dá)成的目標(biāo)是實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)、準(zhǔn)實(shí)時(shí)的未來短期預(yù)測(cè)，其核心部分是一個(gè)漸進(jìn)明晰的過程。

在新型智慧城市建設(shè)中，海量時(shí)空數(shù)據(jù)的獲取能夠?yàn)槌鞘袘B(tài)勢(shì)分析提供支撐，與海量物聯(lián)數(shù)據(jù)匯聚分析的結(jié)果可指導(dǎo)城市運(yùn)行的物理規(guī)律和機(jī)理分析。同時(shí)在海量時(shí)空數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，同云計(jì)算、深度學(xué)習(xí)等技術(shù)融合，推演城市環(huán)境中不同管理要素的變化規(guī)律，實(shí)現(xiàn)態(tài)勢(shì)預(yù)測(cè)。

2.2 全要素?cái)?shù)據(jù)融合供給技術(shù)

全要素?cái)?shù)據(jù)融合供給技術(shù)本質(zhì)上是為城市物理實(shí)體提供數(shù)據(jù)處理與建模服務(wù)，通過空、天、地、海的多層面和多級(jí)別的數(shù)據(jù)采集，結(jié)合一體化感知技術(shù)，對(duì)城市進(jìn)行全要素全場(chǎng)景數(shù)字化和語義化建模，實(shí)現(xiàn)從宏觀到微觀、從室外到室內(nèi)、從地上到地下、從二維到三維等不同粒度、不同精度的數(shù)字化孿生還原，形成全空間一體化且相互關(guān)聯(lián)的城市數(shù)據(jù)底座，實(shí)現(xiàn)數(shù)字空間與物理空間的映射，為新型智慧城市可視化呈現(xiàn)、立體監(jiān)測(cè)、智能決策等提供數(shù)據(jù)基礎(chǔ)，共同支撐智慧城市應(yīng)用。

全要素?cái)?shù)據(jù)融合供給技術(shù)是時(shí)空數(shù)據(jù)管理分析技術(shù)、空間知識(shí)圖譜技術(shù)、全場(chǎng)景可視化呈現(xiàn)技術(shù)的基礎(chǔ)支撐，其由空天大數(shù)據(jù)快速處理技術(shù)及空天大數(shù)據(jù)智能解譯技術(shù)構(gòu)成。

2.2.1 空天大數(shù)據(jù)快速處理技術(shù)

空天大數(shù)據(jù)具有多源、異構(gòu)、異質(zhì)特征，從建模方式區(qū)分，主要分為正向設(shè)計(jì)建模和逆向測(cè)繪建模；從建模成果區(qū)分，主要分為非結(jié)構(gòu)化建模和結(jié)構(gòu)化建模兩類[4]，如圖3所示。

圖3 空天大數(shù)據(jù)建模方式

目前空天大數(shù)據(jù)快速處理技術(shù)主要針對(duì)逆向測(cè)繪建模進(jìn)行快速化處理，由以遙感衛(wèi)星數(shù)據(jù)為代表的天基數(shù)據(jù)處理、以航空遙感為代表的空基數(shù)據(jù)處理及以傾斜攝影為代表的三維數(shù)據(jù)處理等關(guān)鍵技術(shù)構(gòu)成。具體如下。

（1）天基數(shù)據(jù)快速處理技術(shù)

天基數(shù)據(jù)主要指?jìng)鞲衅髟诘厍虼髿鈱右酝庥^測(cè)獲得的數(shù)據(jù)，如遙感衛(wèi)星、通信衛(wèi)星、導(dǎo)航衛(wèi)星、探測(cè)火箭等獲取的信息。其中遙感衛(wèi)星重返周期最長，所獲取的數(shù)據(jù)體量最大，信息“雜質(zhì)”最多。

天基數(shù)據(jù)快速處理技術(shù)的優(yōu)勢(shì)主要包括以下幾個(gè)方面：①能夠?qū)尉靶l(wèi)星數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)從數(shù)據(jù)處理到發(fā)布的全流程自動(dòng)化，包括數(shù)據(jù)解壓、影像自動(dòng)匹配、測(cè)量平差、影像校正、融合、拼接、裁剪等一系列操作；②天基數(shù)據(jù)可被自動(dòng)發(fā)現(xiàn)，并自動(dòng)發(fā)布成服務(wù)，縮短從處理到應(yīng)用的時(shí)間；③能夠針對(duì)不同類型的衛(wèi)星數(shù)據(jù)進(jìn)行模塊化、流程化構(gòu)建，可對(duì)影像進(jìn)行定量化質(zhì)檢；④可快速生成衛(wèi)星遙感鑲嵌影像圖、衛(wèi)星遙感標(biāo)準(zhǔn)分幅正射影像圖、數(shù)字高程圖等標(biāo)準(zhǔn)化成果產(chǎn)品。

（2）空基數(shù)據(jù)快速處理技術(shù)

空基數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)主要指由高空用的氣象探測(cè)儀器組成的觀測(cè)系統(tǒng)。目前應(yīng)用的空基數(shù)據(jù)主要以無人機(jī)航空攝影數(shù)據(jù)為主，其在新型智慧城市建設(shè)中的應(yīng)用范圍逐年擴(kuò)大。

空基數(shù)據(jù)快速處理技術(shù)的優(yōu)勢(shì)主要包括以下幾個(gè)方面：①高度自動(dòng)化，可自動(dòng)進(jìn)行空三加密，能夠自動(dòng)匹配及平差；②自動(dòng)勻光勻色、鑲嵌和分幅；③便捷的人機(jī)交互能力，如測(cè)量、連接點(diǎn)自動(dòng)抽稀、直觀測(cè)區(qū)分析、測(cè)區(qū)分割和合并等；④能夠快速生成航空影像快拼成果圖，并發(fā)布成服務(wù)。

（3）傾斜攝影數(shù)據(jù)快速處理技術(shù)

傾斜攝影數(shù)據(jù)快速處理技術(shù)通過在同一飛行平臺(tái)上搭載多臺(tái)傳感器，同時(shí)從一個(gè)垂直角度、4個(gè)傾斜角度共5個(gè)不同的角度采集影像[5]，傾斜影像能更加真實(shí)地反映地物的實(shí)際情況，極大地彌補(bǔ)了基于正射影像分析應(yīng)用的不足。

傾斜攝影數(shù)據(jù)快速處理技術(shù)的優(yōu)勢(shì)主要包括以下幾個(gè)方面：①支持輸入并處理TIFF、JPEG格式的傾斜原始數(shù)據(jù)，可處理多種硬件采集的原始數(shù)據(jù)；②在運(yùn)算過程中支持空三解算和數(shù)據(jù)處理的計(jì)算機(jī)集群并行計(jì)算；③支持輸出空三報(bào)告和建模過程統(tǒng)計(jì)分析結(jié)果，包括統(tǒng)計(jì)建模每個(gè)階段花費(fèi)的時(shí)間、引擎參與情況、建模有效面積、瓦片出錯(cuò)率等。

2.2.2 空天大數(shù)據(jù)智能解譯技術(shù)

IT技術(shù)、云計(jì)算、人工智能等信息化技術(shù)的發(fā)展，以及海量數(shù)據(jù)處理、存儲(chǔ)、挖掘、分析技術(shù)的提升，為海量遙感數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)處理提供了一套新的思路，也使得各類遙感信息數(shù)據(jù)產(chǎn)品和專題產(chǎn)品的應(yīng)用前景越來越廣闊。面向空天遙感大數(shù)據(jù)的云計(jì)算技術(shù)可以突破傳統(tǒng)遙感數(shù)據(jù)處理的局限，在高性能存儲(chǔ)算法和并行化圖像處理算法的輔助下，將不斷升級(jí)的視覺人工智能技術(shù)與空間信息結(jié)合，將深度學(xué)習(xí)技術(shù)與遙感數(shù)據(jù)智能解譯結(jié)合，實(shí)現(xiàn)基于云平臺(tái)服務(wù)架構(gòu)的大數(shù)據(jù)多源載荷遙感數(shù)據(jù)自動(dòng)化處理與綜合應(yīng)用。

（1）全空間數(shù)據(jù)知識(shí)建模與智能分析技術(shù)

地理要素智能解譯技術(shù)主要包括智能解譯算法、高性能處理算力、海量自產(chǎn)樣本等。智能解譯算法需構(gòu)建多要素多任務(wù)智能學(xué)習(xí)框架，其基于AI的遙感數(shù)據(jù)智能解譯與分析能力達(dá)到地理要素自動(dòng)分類及目標(biāo)智能提取，包括多源異構(gòu)巨量數(shù)據(jù)中的城市地物識(shí)別、目標(biāo)要素發(fā)現(xiàn)和提取、在線融合和制圖、信息融合決策等技術(shù)，實(shí)現(xiàn)遙感圖像數(shù)據(jù)到行業(yè)應(yīng)用信息的知識(shí)變現(xiàn)，打通遙感應(yīng)用“最后一公里”，使城市從“看得清”變?yōu)椤翱吹枚薄?/p>

（2）基于認(rèn)知的綜合觀測(cè)對(duì)象智能發(fā)現(xiàn)與提取

針對(duì)多源遙感觀測(cè)數(shù)據(jù)的多模態(tài)、多尺度特點(diǎn)，以認(rèn)知理論為指導(dǎo)，通過對(duì)數(shù)據(jù)處理過程進(jìn)行解構(gòu)[6]，分解典型要素發(fā)現(xiàn)過程，建立典型要素的語義標(biāo)識(shí)，將經(jīng)驗(yàn)集成到深度學(xué)習(xí)中，建立典型要素穩(wěn)定的信息處理流程與模式，實(shí)現(xiàn)多模態(tài)典型要素智能發(fā)現(xiàn)與快速提取。

（3）基于觀測(cè)數(shù)據(jù)序列建模的典型要素變化智能發(fā)現(xiàn)

實(shí)現(xiàn)典型地形要素、生態(tài)要素和基礎(chǔ)地理信息等要素的多尺度、多維度特征提取和發(fā)現(xiàn)，并通過對(duì)提取的典型要素空間位置、類型、特性、等級(jí)等屬性特征進(jìn)行深度學(xué)習(xí)，發(fā)現(xiàn)各種典型要素的拓?fù)潢P(guān)系、順序關(guān)系和度量關(guān)系等空間關(guān)系特征；同時(shí)，建立觀測(cè)數(shù)據(jù)時(shí)間序列，研究預(yù)測(cè)典型要素變化趨勢(shì)與規(guī)律，形成基于觀測(cè)數(shù)據(jù)序列的典型要素動(dòng)態(tài)變化智能發(fā)現(xiàn)技術(shù)。

2.3 時(shí)空數(shù)據(jù)管理分析技術(shù)

時(shí)空數(shù)據(jù)管理分析技術(shù)包括時(shí)空數(shù)據(jù)管理共享技術(shù)及時(shí)空數(shù)據(jù)空間分析技術(shù)，其中時(shí)空數(shù)據(jù)管理共享技術(shù)是以多源空天數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)、以政務(wù)數(shù)據(jù)為主干、以社會(huì)數(shù)據(jù)為補(bǔ)充的全空間、全要素、全過程、一體化的時(shí)空孿生數(shù)據(jù)體系；時(shí)空數(shù)據(jù)空間分析技術(shù)是指結(jié)合時(shí)空網(wǎng)格技術(shù)、時(shí)空布爾運(yùn)算技術(shù)等，針對(duì)具體業(yè)務(wù)需求進(jìn)行空間數(shù)據(jù)計(jì)算、分析、查看、展示的能力，包括距離測(cè)量、面積測(cè)量、體積測(cè)量等測(cè)量能力，疊加分析、序列分析和預(yù)測(cè)分析等時(shí)空分析能力，路徑規(guī)劃、可視域分析等場(chǎng)景分析能力。

2.3.1 時(shí)空數(shù)據(jù)管理共享技術(shù)

（1）分布式的時(shí)空大數(shù)據(jù)管理技術(shù)

分布式的時(shí)空大數(shù)據(jù)管理技術(shù)能夠匯聚、處理、動(dòng)態(tài)管理時(shí)空數(shù)據(jù)、政務(wù)數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)感知數(shù)據(jù)，建立管理信息模型，實(shí)現(xiàn)從地上到地下、從室內(nèi)到室外、從虛擬到孿生的時(shí)空大數(shù)據(jù)一體化管理，克服使用關(guān)系數(shù)據(jù)庫存儲(chǔ)時(shí)空大數(shù)據(jù)時(shí)存在的存儲(chǔ)與訪問效率低下、難以滿足高并發(fā)等問題，解決海量數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)性要求，充分發(fā)揮非關(guān)系數(shù)據(jù)庫的性能優(yōu)勢(shì)。

分布式的時(shí)空大數(shù)據(jù)管理技術(shù)能夠支撐分布式存儲(chǔ)、海量數(shù)據(jù)高效存取、精確檢索、高并發(fā)下并發(fā)響應(yīng)及負(fù)載均衡，從而提升時(shí)空大數(shù)據(jù)的查詢效率、吞吐量、可用性、容錯(cuò)性以及穩(wěn)定性。多源異構(gòu)時(shí)空大數(shù)據(jù)的共享、互操作和無縫流轉(zhuǎn)，支持不同類型數(shù)據(jù)庫的有效集成，并提供應(yīng)用層面的統(tǒng)一訪問接口、統(tǒng)一查詢方式和統(tǒng)一操作行為。

（2）多源異構(gòu)數(shù)據(jù)動(dòng)態(tài)聚合與自適應(yīng)共享分發(fā)技術(shù)

現(xiàn)階段智慧城市大多圍繞“云-邊-端”模式構(gòu)建，時(shí)空數(shù)據(jù)的管理共享技術(shù)以多源異構(gòu)巨量數(shù)據(jù)、內(nèi)容、關(guān)系的統(tǒng)一聚合、組織、動(dòng)態(tài)關(guān)聯(lián)和共享分發(fā)為主要目標(biāo)，多源異構(gòu)數(shù)據(jù)結(jié)合基于屬性基加密的隱私個(gè)性化訪問控制方法，以及基于高拓展性安全多方計(jì)算的數(shù)據(jù)隱私共享查詢方法，實(shí)現(xiàn)權(quán)限可伸縮的多模態(tài)數(shù)據(jù)隱私共享訪問。

2.3.2 時(shí)空數(shù)據(jù)空間分析技術(shù)

空天大數(shù)據(jù)在智慧城市應(yīng)用中能夠提供對(duì)空間相關(guān)矢量、柵格、3D以及實(shí)時(shí)位置數(shù)據(jù)的分析能力，如針對(duì)常規(guī)矢量數(shù)據(jù)，提供空間點(diǎn)、線、面的緩沖區(qū)分析、疊加分析等；針對(duì)復(fù)雜矢量數(shù)據(jù)集，提供路網(wǎng)的路徑分析以及管線的上下游分析等；針對(duì)柵格數(shù)據(jù)，提供遙感衛(wèi)星影像、無人機(jī)圖像等地物分類、信息提取、坡度坡向分析等；針對(duì)3D數(shù)據(jù)的可視性分析以及針對(duì)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的電子圍欄分析等。

除上述常規(guī)通用空間分析能力外，空天大數(shù)據(jù)也融入了部分機(jī)器學(xué)習(xí)和深度學(xué)習(xí)等人工智能空間分祈能力，以分類、聚類、回歸等監(jiān)督與非監(jiān)督學(xué)習(xí)方法，實(shí)現(xiàn)信息的分類與預(yù)測(cè)等。

將上述不同類別的分析能力按特定的應(yīng)用場(chǎng)景進(jìn)行建模，即可組成面向特定專題的空間分析能力，如面向國土規(guī)劃的土地適宜性評(píng)價(jià)、面向商業(yè)選址的可行性分析、面向應(yīng)急事件的災(zāi)害損失分析等。同時(shí)針對(duì)在線分析建模能力，能夠?yàn)橹腔鄢鞘袘?yīng)用構(gòu)建空間數(shù)據(jù)的分析管道，以有向無環(huán)圖形式組織數(shù)據(jù)和算法模型，按照策略進(jìn)行分析過程的調(diào)度執(zhí)行。

面對(duì)海量的空間數(shù)據(jù)規(guī)模場(chǎng)景，時(shí)空數(shù)據(jù)空間分析能力也支持以分布式大數(shù)據(jù)框架的形式進(jìn)行分布式運(yùn)算，包括百萬級(jí)乃至億級(jí)以上的空間要素量級(jí)下的空間分析，如根據(jù)城市全年出租車的行駛軌跡數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)運(yùn)算，可獲得市民打車最容易、等待時(shí)間最短的地點(diǎn)分布，進(jìn)而幫助城市管理者進(jìn)行更合理的路網(wǎng)規(guī)劃和公共設(shè)施投入。

2.4 空間知識(shí)圖譜技術(shù)

傳統(tǒng)的空間數(shù)據(jù)一般被認(rèn)為是地形地物位置分布、形態(tài)大小、相互關(guān)系的數(shù)字化描述與表達(dá)，以矢量、影像、數(shù)字高程模型等形式呈現(xiàn)，兼具空間載體和知識(shí)存量兩大作用。但空間數(shù)據(jù)具備的知識(shí)存量缺乏挖掘分析，可提供的知識(shí)服務(wù)較少。

構(gòu)建和提供空間知識(shí)服務(wù)時(shí)，需要充分考慮其影響因素，技術(shù)體系涉及知識(shí)抽取、知識(shí)挖掘、圖譜自動(dòng)化構(gòu)建、空間推理、空間知識(shí)服務(wù)、可視化表達(dá)等關(guān)鍵技術(shù)。

（1）知識(shí)挖掘或抽取的智能化

基于空天數(shù)據(jù)直接提取語義信息，構(gòu)建其基礎(chǔ)空間的領(lǐng)域知識(shí)體系。按類型分析空間知識(shí)的信息特點(diǎn)，分析其內(nèi)涵、來源和用途，并按照體系進(jìn)行粒度劃分，揭示和描述其全面、深層次的概念關(guān)系，實(shí)現(xiàn)知識(shí)組織的深度序列化。

（2）空間知識(shí)圖譜的自動(dòng)化構(gòu)建

根據(jù)基礎(chǔ)地理知識(shí)圖譜的時(shí)空特性，解決空間關(guān)聯(lián)關(guān)系的自動(dòng)提取、關(guān)聯(lián)數(shù)據(jù)的動(dòng)態(tài)維護(hù)等問題，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化的動(dòng)態(tài)關(guān)聯(lián)技術(shù)。

（3）空間知識(shí)推理

通過基于規(guī)則的推理、基于圖的推理、基于深度學(xué)習(xí)的空間推理以及混合知識(shí)推理等方法，重新組合知識(shí)元和知識(shí)關(guān)聯(lián)的結(jié)構(gòu)，形成和提供描述型、診斷型、引導(dǎo)型和方案型的知識(shí)服務(wù)。

2.5 全場(chǎng)景可視化呈現(xiàn)技術(shù)

全場(chǎng)景可視化呈現(xiàn)技術(shù)是指通過圖形引擎，以數(shù)字化方式多層次精準(zhǔn)映射、實(shí)時(shí)渲染呈現(xiàn)智慧城市物理實(shí)體的能力。在新型智慧城市需求中，可視化呈現(xiàn)技術(shù)既能夠渲染宏大開闊的城市場(chǎng)景，又可展示地理信息的局部特征；既能夠?qū)崿F(xiàn)“天空地海網(wǎng)”多維度的城市全貌展示，又可對(duì)城市細(xì)節(jié)進(jìn)行微觀渲染。呈現(xiàn)的內(nèi)容映射展現(xiàn)了城市樣貌、自然環(huán)境、城市細(xì)節(jié)、城市實(shí)時(shí)交通等各種場(chǎng)景，同時(shí)實(shí)現(xiàn)分析挖掘結(jié)果、數(shù)據(jù)分析結(jié)果、仿真結(jié)果等的可視化，實(shí)現(xiàn)大屏端、桌面端、網(wǎng)頁端、移動(dòng)端、虛擬現(xiàn)實(shí)（virtual reality，VR）/增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)（augmented reality，AR）設(shè)備端多終端一體化展示，滿足不同業(yè)務(wù)和應(yīng)用場(chǎng)景的需求。

（1）基于統(tǒng)一內(nèi)核的多終端實(shí)體可視化渲染技術(shù)

城市的物理實(shí)體一般擁有不同的外形、顏色、紋理、材質(zhì)等本體屬性，以及光照、溫度、濕度等環(huán)境屬性，可視化呈現(xiàn)需充分考慮不同實(shí)體間的差異性表達(dá)，以更真實(shí)的方式進(jìn)行可視化展示。同時(shí)在充分考慮多終端多業(yè)態(tài)的模式下，要能夠適配國產(chǎn)化平臺(tái)，跨平臺(tái)兼容多種國產(chǎn)化平臺(tái)和操作系統(tǒng)，如龍芯平臺(tái)、x86平臺(tái)、中標(biāo)麒麟操作系統(tǒng)、Linux操作系統(tǒng)、Windows操作系統(tǒng)，能夠支撐多種終端形態(tài)，包括平板電腦、PC、國產(chǎn)化桌面終端等。

在架構(gòu)層面，需充分考慮標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)核對(duì)可視化的支撐，如“微內(nèi)核+插件”的架構(gòu)，封裝標(biāo)準(zhǔn)二/三維渲染引擎、Web引擎，提供地理信息數(shù)據(jù)的接入、渲染、分析和可視化能力；并在HTML5的基礎(chǔ)上拓展形成標(biāo)準(zhǔn)可視化描述語言，封裝地理時(shí)空信息顯示應(yīng)用標(biāo)簽，支撐智慧城市的渲染展示。

（2）虛實(shí)結(jié)合的全場(chǎng)景大數(shù)據(jù)可視化技術(shù)

針對(duì)城市數(shù)據(jù)不同的視圖展現(xiàn)模式，建立信息多維度可視化方法，如拓展時(shí)序展現(xiàn)數(shù)據(jù)、拓?fù)浞绞秸宫F(xiàn)關(guān)聯(lián)數(shù)據(jù)、二維地圖方式展現(xiàn)適量數(shù)據(jù)、三維方式展現(xiàn)街景數(shù)據(jù)、二/三維組合聯(lián)動(dòng)方式展現(xiàn)多維數(shù)據(jù)等，提高城市數(shù)據(jù)交互分析技術(shù)水平。

（3）融合深度學(xué)習(xí)的業(yè)務(wù)場(chǎng)景可視化渲染

針對(duì)業(yè)務(wù)場(chǎng)景的可視化渲染，可進(jìn)行業(yè)務(wù)管理與業(yè)務(wù)流程的可視化渲染，根據(jù)行業(yè)研究經(jīng)驗(yàn)與行業(yè)業(yè)務(wù)工作界面類型進(jìn)行業(yè)務(wù)流程邏輯拆分。事前，對(duì)用戶界面的靜態(tài)數(shù)據(jù)、靜態(tài)業(yè)務(wù)管理、靜態(tài)人員及關(guān)系元素進(jìn)行呈現(xiàn)；事中，對(duì)事件、業(yè)務(wù)的流程化監(jiān)控、處理方式監(jiān)督、執(zhí)行方案監(jiān)管進(jìn)行呈現(xiàn)；事后，回溯事件的產(chǎn)生及發(fā)生過程，對(duì)閉環(huán)業(yè)務(wù)、閉環(huán)事件的全流程進(jìn)行可視化。同時(shí)針對(duì)新型智慧城市的不同行業(yè)需求，實(shí)現(xiàn)超大場(chǎng)景動(dòng)態(tài)縮放加載渲染、自然現(xiàn)象的效果渲染等能力。

3 空天大數(shù)據(jù)在智慧城市中的應(yīng)用

3.1 城市運(yùn)營態(tài)勢(shì)監(jiān)測(cè)

空天大數(shù)據(jù)在資源環(huán)境應(yīng)用中具有先天的優(yōu)勢(shì)，基于高分遙感影像，可進(jìn)行城市土地利用現(xiàn)狀調(diào)查、城市擴(kuò)張監(jiān)測(cè)、城市環(huán)境質(zhì)量監(jiān)測(cè)、城鎮(zhèn)發(fā)展格局動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)、交通路網(wǎng)動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)、城市重點(diǎn)區(qū)域產(chǎn)業(yè)布局監(jiān)測(cè)、重大工程監(jiān)管。

在城市運(yùn)營態(tài)勢(shì)監(jiān)測(cè)中，通過以上專項(xiàng)調(diào)查結(jié)果，可判斷城市布局是否合理、城市綠地是否足夠、城市運(yùn)營中存在的問題及需要如何改進(jìn)等，從而因地制宜地為城市制定相應(yīng)的規(guī)劃、建設(shè)和管理方案。

（1）城市土地利用現(xiàn)狀調(diào)查

利用空天大數(shù)據(jù)技術(shù)，可進(jìn)行城市用地類型的空天一體化調(diào)查，獲取相應(yīng)的遙感數(shù)據(jù)資料，利用繪制的土地利用現(xiàn)狀圖和土地利用演變圖，可監(jiān)測(cè)區(qū)域內(nèi)各類用地的面積、分布、變化情況及發(fā)展趨勢(shì)。

（2）城市擴(kuò)張遙感監(jiān)測(cè)

城市的發(fā)展是一個(gè)時(shí)間上的動(dòng)態(tài)過程，它的發(fā)展變化不僅表現(xiàn)在人口的增加、經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和功能的變化上，而且也表現(xiàn)在城市空間結(jié)構(gòu)的變化上。這些要素的數(shù)量、形態(tài)、分布、結(jié)構(gòu)、功能等對(duì)城市整體的建設(shè)規(guī)劃乃至城市的可持續(xù)發(fā)展具有直接的影響。

利用空天大數(shù)據(jù)技術(shù)，以除農(nóng)村居民點(diǎn)外的城鎮(zhèn)建設(shè)用地及交通基礎(chǔ)用地為主要監(jiān)測(cè)對(duì)象，開展對(duì)城市主建成區(qū)、主建成區(qū)邊緣集中連片建設(shè)用地、新城新區(qū)建設(shè)用地、城市間大型基礎(chǔ)設(shè)施和區(qū)縣城鎮(zhèn)建設(shè)用地等的監(jiān)測(cè)，形成系列監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)、圖件和專題報(bào)告成果；對(duì)不同時(shí)期城市的建設(shè)規(guī)模、擴(kuò)展形態(tài)和動(dòng)態(tài)變化狀況進(jìn)行定量分析，客觀、系統(tǒng)地反映城市的演變歷史，對(duì)準(zhǔn)確掌握城市建設(shè)現(xiàn)狀、研究城市時(shí)空演變情況、優(yōu)化城鎮(zhèn)體系和地域空間結(jié)構(gòu)等都具有重要的戰(zhàn)略意義。

（3）城市環(huán)境質(zhì)量監(jiān)測(cè)

城市環(huán)境是指自然環(huán)境和社會(huì)環(huán)境綜合作用下的人工環(huán)境。城市環(huán)境質(zhì)量是指城市各環(huán)境要素本身及其組合受到污染影響的程度。當(dāng)前，城市環(huán)境質(zhì)量監(jiān)測(cè)的主要內(nèi)容是對(duì)大氣環(huán)境、大霧、沙塵、城市市容環(huán)境等方向的監(jiān)測(cè)。

① 大氣環(huán)境監(jiān)測(cè)

基于光學(xué)衛(wèi)星數(shù)據(jù)、氣象衛(wèi)星數(shù)據(jù)、氣象常規(guī)觀測(cè)資料，深度融合業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)，監(jiān)測(cè)大氣擴(kuò)散條件關(guān)鍵參數(shù)（風(fēng)、大氣穩(wěn)定度、降水、霧、溫度等）的分析結(jié)果，為大氣環(huán)境保護(hù)提供服務(wù)保障。

② 大霧監(jiān)測(cè)

結(jié)合衛(wèi)星資料、氣象常規(guī)觀測(cè)資料、數(shù)值預(yù)報(bào)產(chǎn)品以及其他輔助數(shù)據(jù)，監(jiān)測(cè)大霧影響范圍、濃度，通過變化趨勢(shì)分析模型，研究大霧未來一段時(shí)間內(nèi)的發(fā)展趨勢(shì)，從而為城市交通、高速公路應(yīng)急管理提供實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)服務(wù)信息。

③ 沙塵監(jiān)測(cè)

基于風(fēng)云四號(hào)（FY-4）衛(wèi)星及沙塵產(chǎn)品，進(jìn)行沙塵信息（包括浮塵、揚(yáng)沙和沙塵暴）的識(shí)別提取，計(jì)算沙塵影響面積、地面能見度等沙塵強(qiáng)度特征量，同時(shí)，結(jié)合氣象常規(guī)觀測(cè)資料、數(shù)值預(yù)報(bào)產(chǎn)品，追蹤沙塵過程，動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)沙塵影響過程中的沙塵面積和強(qiáng)度變化信息。

④ 城市市容環(huán)境監(jiān)測(cè)

為了提升業(yè)務(wù)部門對(duì)城市窗口地區(qū)的掌握能力，利用高分遙感影像季度性地監(jiān)測(cè)城鄉(xiāng)重點(diǎn)地區(qū)、機(jī)場(chǎng)、重要景區(qū)、重要水系周邊的市容環(huán)境污染源（主要指重點(diǎn)地區(qū)的垃圾和工地），為其開展市容環(huán)境污染源治理提供依據(jù)。

（4）城鎮(zhèn)發(fā)展格局動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)

基于空天大數(shù)據(jù)技術(shù)，開展城鎮(zhèn)發(fā)展格局動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)，分析城鎮(zhèn)擴(kuò)展?fàn)顩r、用地結(jié)構(gòu)、空間布局和發(fā)展形態(tài)，掌握各城鎮(zhèn)的發(fā)展特征和發(fā)展趨勢(shì)。

（5）交通路網(wǎng)動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)

基于空天大數(shù)據(jù)技術(shù)開展城市交通路網(wǎng)監(jiān)測(cè)，摸清城市交通網(wǎng)絡(luò)狀況以及變化情況，分析交通布局的合理性和存在問題。監(jiān)測(cè)重點(diǎn)機(jī)場(chǎng)、港口等交通樞紐建設(shè)及變化情況，監(jiān)測(cè)城鎮(zhèn)內(nèi)部的交通基礎(chǔ)設(shè)施及變化情況，分析確定其分布狀況和亟須完善優(yōu)化的地方，弄清城市內(nèi)部交通發(fā)展不均衡情況。

（6）城市重點(diǎn)區(qū)域產(chǎn)業(yè)布局監(jiān)測(cè)

基于空天大數(shù)據(jù)技術(shù)，結(jié)合城市經(jīng)濟(jì)、工業(yè)、人口等經(jīng)濟(jì)指標(biāo)數(shù)據(jù)，對(duì)重點(diǎn)區(qū)域的戰(zhàn)略新興產(chǎn)業(yè)與優(yōu)勢(shì)產(chǎn)業(yè)布局、物流園區(qū)分布現(xiàn)狀等開展監(jiān)測(cè)，從空間上直觀地展示城市大型工業(yè)園區(qū)、產(chǎn)業(yè)新城、都市物流基地的聚集程度和分布特點(diǎn)，輔助相關(guān)部門分析產(chǎn)業(yè)布局的合理性，控制高耗能、高耗水、高污染的新增產(chǎn)業(yè)，制定產(chǎn)業(yè)協(xié)同發(fā)展規(guī)劃，實(shí)現(xiàn)都市產(chǎn)業(yè)、制造業(yè)配套、物流和專業(yè)服務(wù)的差異對(duì)接。

（7）重大工程監(jiān)管

基于云計(jì)算技術(shù)開展三維空間快速建模，輔助重點(diǎn)工程設(shè)計(jì)規(guī)劃；基于人工智能的高分衛(wèi)星遙感影像智能解譯，對(duì)城市重點(diǎn)項(xiàng)目的拆遷區(qū)域開工進(jìn)度、違規(guī)建設(shè)情況進(jìn)行提取；按照一定頻次進(jìn)行更新，直至重點(diǎn)工程項(xiàng)目結(jié)束，從而更好地服務(wù)于城市重點(diǎn)工程監(jiān)測(cè)業(yè)務(wù)。

3.2 農(nóng)業(yè)監(jiān)測(cè)

基于空天大數(shù)據(jù)技術(shù)，對(duì)相同區(qū)域的農(nóng)業(yè)信息進(jìn)行多次提取，提供直接分析比較和分類后比較等不同方法，實(shí)現(xiàn)農(nóng)作物、農(nóng)用地、農(nóng)業(yè)水體、農(nóng)業(yè)災(zāi)害等各種農(nóng)業(yè)地表現(xiàn)象隨時(shí)間的變化分析，為農(nóng)業(yè)智慧生產(chǎn)、政府科學(xué)決策提供有效支撐。

構(gòu)建的智慧農(nóng)業(yè)三產(chǎn)融合大數(shù)據(jù)平臺(tái)以數(shù)字地球?yàn)榭蚣埽浞诌\(yùn)用空天大數(shù)據(jù)技術(shù)，縱向融匯空、天、地、網(wǎng)一體化的數(shù)據(jù)資源，橫向貫通農(nóng)業(yè)區(qū)域、產(chǎn)業(yè)之間的新型壁壘，打造系統(tǒng)感知、精準(zhǔn)種植、精致加工、銷售流通、社會(huì)服務(wù)、災(zāi)害防控、安全追溯等核心能力，滿足農(nóng)業(yè)全產(chǎn)業(yè)鏈信息服務(wù)的要求，形成“數(shù)據(jù)+服務(wù)+應(yīng)用”的服務(wù)模式。

在農(nóng)業(yè)監(jiān)測(cè)方面，通過對(duì)作物、農(nóng)用地、水體、災(zāi)害的動(dòng)態(tài)化、立體化監(jiān)測(cè)，實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的自動(dòng)化與精準(zhǔn)化，推動(dòng)農(nóng)業(yè)發(fā)展方式的進(jìn)一步轉(zhuǎn)變。

（1）農(nóng)作物遙感動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)

基于空天大數(shù)據(jù)技術(shù)獲取農(nóng)作物信息，實(shí)現(xiàn)對(duì)農(nóng)作物空間分布、農(nóng)作物種植面積、農(nóng)作物長勢(shì)、農(nóng)作物產(chǎn)量等的變化情況進(jìn)行分析。

（2）農(nóng)用地遙感動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)

基于空天大數(shù)據(jù)技術(shù)獲取農(nóng)田信息，以卷簾或多屏方式，實(shí)現(xiàn)對(duì)同一地區(qū)不同時(shí)期的農(nóng)田變化情況進(jìn)行分析。

（3）水體遙感動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)

基于空天大數(shù)據(jù)技術(shù)獲取灌溉水體信息，以卷簾或多屏方式，實(shí)現(xiàn)對(duì)同一地區(qū)不同時(shí)期的水體變化情況進(jìn)行分析。

（4）農(nóng)業(yè)災(zāi)害遙感動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)

基于空天大數(shù)據(jù)技術(shù)獲取農(nóng)業(yè)災(zāi)害信息，實(shí)現(xiàn)對(duì)農(nóng)業(yè)病蟲害、農(nóng)業(yè)冰凍雨雪、農(nóng)業(yè)干旱、農(nóng)業(yè)洪澇災(zāi)害等農(nóng)業(yè)災(zāi)害空間位置、范圍信息的變化分析。

3.3 自然災(zāi)害監(jiān)測(cè)

運(yùn)用物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、人工智能、遙感定量反演等先進(jìn)技術(shù)，基于高分遙感衛(wèi)星數(shù)據(jù)，結(jié)合航空激光雷達(dá)、傾斜攝影和無人機(jī)遙感等航空遙感數(shù)據(jù)，構(gòu)建基于高分遙感衛(wèi)星的自然災(zāi)害監(jiān)測(cè)專題應(yīng)用，開展圖像識(shí)別和特征提取，實(shí)現(xiàn)對(duì)自然災(zāi)害信息的處理和提取，開展地質(zhì)災(zāi)害、氣象災(zāi)害、水旱災(zāi)害、森林草原火災(zāi)等災(zāi)害的遙感監(jiān)測(cè)應(yīng)用。

（1）地質(zhì)災(zāi)害遙感監(jiān)測(cè)

基于空天大數(shù)據(jù)技術(shù)獲取大型滑坡、小型崩塌型滑坡、泥石流等地質(zhì)災(zāi)害的空間分布信息和災(zāi)害面積信息，對(duì)地質(zhì)災(zāi)害的變化情況進(jìn)行分析，滿足突發(fā)地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測(cè)預(yù)警、應(yīng)急處置和經(jīng)濟(jì)發(fā)展的需要。

（2）氣象災(zāi)害遙感監(jiān)測(cè)

基于空天大數(shù)據(jù)技術(shù)獲取云圖、冰雪、風(fēng)沙等氣象災(zāi)害的空間分布信息和災(zāi)害面積信息，對(duì)臺(tái)風(fēng)、干旱、高溫、山洪、雷暴、沙塵暴等氣象災(zāi)害的變化情況進(jìn)行分析，滿足氣象行業(yè)災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)監(jiān)測(cè)的需要。

（3）水旱災(zāi)害遙感監(jiān)測(cè)

基于空天大數(shù)據(jù)技術(shù)獲取洪水災(zāi)害和干旱災(zāi)害的空間分布、災(zāi)害面積信息，針對(duì)洪水災(zāi)害和干旱災(zāi)害變化情況進(jìn)行分析，為更全面、更細(xì)致地掌握洪水災(zāi)害和干旱災(zāi)害災(zāi)情總體情況提供信息支撐。

（4）森林草原火災(zāi)遙感監(jiān)測(cè)

基于空天大數(shù)據(jù)技術(shù)獲取森林草原火點(diǎn)空間分布、火災(zāi)面積等信息，實(shí)現(xiàn)對(duì)森林草原火災(zāi)的動(dòng)態(tài)持續(xù)監(jiān)測(cè)。

3.4 生態(tài)環(huán)境監(jiān)測(cè)

充分發(fā)掘遙感、氣象等衛(wèi)星數(shù)據(jù)的特點(diǎn)，基于國內(nèi)外氣象衛(wèi)星數(shù)據(jù)，包括極軌衛(wèi)星、靜止衛(wèi)星以及多源多時(shí)相遙感衛(wèi)星等的數(shù)據(jù)，構(gòu)建大氣污染遙感動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)專題、綠化環(huán)境遙感動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)專題、水資源保護(hù)遙感動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)專題等，為環(huán)境保護(hù)提供遙感監(jiān)測(cè)手段，獲取環(huán)境保護(hù)監(jiān)測(cè)相關(guān)要素，以便能迅速獲取環(huán)境狀況的變化信息，及時(shí)預(yù)警并提供決策意見，滿足政府用戶對(duì)環(huán)境保護(hù)的決策支持和行業(yè)用戶的業(yè)務(wù)化需求。

（1）大氣污染遙感動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)

基于空天大數(shù)據(jù)技術(shù)獲取大氣氣溶膠、大氣塵源、污染源等信息，對(duì)城市交通揚(yáng)塵、施工揚(yáng)塵、平房燃煤區(qū)、鍋爐周邊環(huán)境等不同類型的空間分布狀況、變化情況進(jìn)行分析，彌補(bǔ)常規(guī)大氣監(jiān)測(cè)的不足，更加高效、直觀地了解污染源的分布情況，服務(wù)大氣污染監(jiān)管與治理。

（2）綠化環(huán)境遙感動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)

基于空天大數(shù)據(jù)技術(shù)獲取防護(hù)林、綠化等綠化帶環(huán)境信息，對(duì)綠化環(huán)境空間分布、綠化環(huán)境面積、植被長勢(shì)等變化情況進(jìn)行動(dòng)態(tài)分析，為綠化生態(tài)環(huán)境動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)提供空間信息和技術(shù)支撐。

（3）水資源保護(hù)遙感動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)

基于空天大數(shù)據(jù)技術(shù)，結(jié)合高分三號(hào)雷達(dá)衛(wèi)星、高分五號(hào)高光譜衛(wèi)星等的多源遙感數(shù)據(jù)，對(duì)海河、水庫等重要水資源的空間分布、水面面積、水質(zhì)、透明度、泥沙、懸浮物和葉綠素濃度等信息進(jìn)行提取，開展水資源變化情況的動(dòng)態(tài)分析，從而服務(wù)于水資源保護(hù)和水環(huán)境治理。

3.5 自然保護(hù)地監(jiān)測(cè)

（1）自然保護(hù)地資源遙感監(jiān)測(cè)

基于空天大數(shù)據(jù)技術(shù)，獲取地質(zhì)公園、森林公園、濕地公園、風(fēng)景名勝區(qū)、自然保護(hù)區(qū)等各類自然保護(hù)地空間分布及范圍信息，通過對(duì)多源、多期數(shù)據(jù)的自然保護(hù)地資源信息進(jìn)行提取，實(shí)現(xiàn)自然保護(hù)地資源變化分析，為滿足自然保護(hù)地資源保護(hù)與監(jiān)管提供有效支撐。

（2）自然保護(hù)地人類活動(dòng)遙感監(jiān)測(cè)

基于空天大數(shù)據(jù)技術(shù)，獲取自然保護(hù)地內(nèi)非法開礦、修路、筑壩、建設(shè)等人類活動(dòng)空間分布及范圍信息，通過提取多源、多期數(shù)據(jù)的人類活動(dòng)信息，實(shí)現(xiàn)對(duì)自然保護(hù)地人類活動(dòng)的全局統(tǒng)覽及變化分析，為打擊自然保護(hù)地的不法人類活動(dòng)提供輔助決策。

4 結(jié)束語

空天大數(shù)據(jù)時(shí)代的到來使人們面臨前所未有的挑戰(zhàn)和機(jī)遇。空天大數(shù)據(jù)帶來了科學(xué)范式的變化，這可能是解決當(dāng)前所面臨挑戰(zhàn)的具有本質(zhì)性的理論、方法與技術(shù)；空天大數(shù)據(jù)推動(dòng)了空天大數(shù)據(jù)產(chǎn)業(yè)的變化，空天大數(shù)據(jù)技術(shù)無論在軍事領(lǐng)域還是民生領(lǐng)域都具有廣泛的應(yīng)用，其中民生領(lǐng)域的新型智慧城市建設(shè)是大數(shù)據(jù)時(shí)代發(fā)展的趨勢(shì)，由此建立的“感知—體檢—評(píng)估—預(yù)警—更新”的智能迭代系統(tǒng)是新型智慧城市的大“智”所在。

作為新型智慧城市中樞的空天大數(shù)據(jù)平臺(tái)，在智慧城市建設(shè)和城市運(yùn)行管理中將得到廣泛深入的應(yīng)用，尤其在城市運(yùn)行態(tài)勢(shì)監(jiān)測(cè)、自然資源開發(fā)利用、生態(tài)文明建設(shè)以及公眾服務(wù)的智能化應(yīng)用中發(fā)揮基礎(chǔ)支撐作用。建設(shè)智慧城市空天大數(shù)據(jù)平臺(tái)對(duì)于提高城市管理能力和水平，促進(jìn)城市科學(xué)、高效、可持續(xù)發(fā)展具有重要意義。