◎ 于德福

1 月13 日晚，上海市新冠肺炎疫情防控工作領(lǐng)導(dǎo)小組將靜安區(qū)靜安寺街道愚園路228 號(hào)列為中風(fēng)險(xiǎn)地區(qū)，被稱(chēng)為全球最小的中風(fēng)險(xiǎn)地區(qū)。疫情防控精準(zhǔn)化，得益于上海市大力推行的精細(xì)化管理。其基礎(chǔ)則是通過(guò)上海城市實(shí)景三維建設(shè)、云平臺(tái)、5G 網(wǎng)絡(luò)、物聯(lián)網(wǎng)等技術(shù)構(gòu)建的時(shí)空數(shù)字底座。

“上海這種超大城市，管理應(yīng)該像繡花一樣精細(xì)?！边@是2017 年，習(xí)近平總書(shū)記在參加十二屆全國(guó)人大五次會(huì)議上海代表團(tuán)審議時(shí)提出的要求。從2018 年開(kāi)始，上海的城市管理重點(diǎn)聚焦精細(xì)化，全面推進(jìn)城市管理精細(xì)化三年行動(dòng)計(jì)劃。

實(shí)現(xiàn)“科學(xué)化、精細(xì)化、智能化”的城市治理，需要空間地理數(shù)據(jù)向“全域、全息、全空間、多維、高頻”推進(jìn)，實(shí)現(xiàn)物理世界的數(shù)字孿生。當(dāng)前，上海市測(cè)繪部門(mén)圍繞市政府“五個(gè)新城”（嘉定、青浦、松江、奉賢、南匯）的建設(shè)要求，正全力推進(jìn)高精度全息測(cè)繪，將形成全市約15000 多公里道路、覆蓋近2000 平方公里的城市實(shí)景三維成果。

形成“四全”空間數(shù)據(jù)模型

“實(shí)景三維是新型基礎(chǔ)測(cè)繪標(biāo)準(zhǔn)化產(chǎn)品，它通過(guò)對(duì)物理空間進(jìn)行數(shù)字化、實(shí)體化、結(jié)構(gòu)化和語(yǔ)義化的三維建模，支持人機(jī)兼容理解和物聯(lián)實(shí)時(shí)感知數(shù)據(jù)的掛接，實(shí)現(xiàn)數(shù)字空間與物理空間精準(zhǔn)映射和相互賦能?！鄙虾Ｊ袦y(cè)繪院首席專(zhuān)家顧建祥介紹說(shuō)。

上海市在實(shí)景三維建設(shè)中形成了以地理實(shí)體為核心的“四全”空間數(shù)據(jù)模型。

一是全空間。該模型突破傳統(tǒng)GIS 以地球?yàn)閰⒄盏牡乩砜臻g范疇，將空間信息的尺度擴(kuò)展到微觀和宏觀空間，在空間維度上實(shí)現(xiàn)全要素覆蓋。

二是全類(lèi)型。該模型能夠描述和表達(dá)現(xiàn)實(shí)世界中的各種有形和無(wú)形的實(shí)體類(lèi)型，包括靜態(tài)和動(dòng)態(tài)的物體、現(xiàn)象、過(guò)程、事件等；在信息表達(dá)維度上，能適應(yīng)智慧城市各種場(chǎng)景表現(xiàn)。

三是全時(shí)態(tài)。該模型對(duì)應(yīng)的每一個(gè)實(shí)體都可以是動(dòng)態(tài)的（包括位置、屬性、形態(tài)、行為等），具有其存在的生命周期；從時(shí)間維度上，實(shí)現(xiàn)多時(shí)態(tài)覆蓋。

四是全屬性。該模型是實(shí)現(xiàn)地理實(shí)體與經(jīng)濟(jì)社會(huì)屬性數(shù)據(jù)（包括人、車(chē)、物、事件）及其他數(shù)據(jù)的深度融合，全方位地描述表達(dá)高精度的二三維一體的地理信息空間模型。

“開(kāi)展實(shí)景三維建設(shè)與傳統(tǒng)測(cè)繪相比，最大的變化是由從測(cè)繪視角進(jìn)行數(shù)據(jù)建模轉(zhuǎn)變成從應(yīng)用視角按需多細(xì)節(jié)多層次建模?！鳖櫧ㄏ檎f(shuō)，“例如，傳統(tǒng)測(cè)繪中對(duì)于道路只需要把兩條邊線畫(huà)出來(lái)，但是在城市管理中這樣的地理信息就不夠用。從政務(wù)應(yīng)用視角出發(fā)，我們必須把道路的覆蓋面做出來(lái)，到了十字路口還要再單獨(dú)構(gòu)一個(gè)面。在新型基礎(chǔ)測(cè)繪中，除了基本的道路要素，道路上用于輔助交通管理的斑馬線、停車(chē)位等都要做出來(lái)。”

“天空地網(wǎng)”全息采集

據(jù)介紹，開(kāi)展實(shí)景三維建設(shè)，數(shù)據(jù)生產(chǎn)方式也發(fā)生了改變。和傳統(tǒng)的全野外數(shù)字化、航空攝影和以人工采集為主的數(shù)據(jù)生產(chǎn)方式不同，其數(shù)據(jù)生產(chǎn)融合了測(cè)地衛(wèi)星、航空傾斜攝影、移動(dòng)測(cè)量、探地雷達(dá)等多傳感器，采用互聯(lián)網(wǎng)的“天空地網(wǎng)”一體化空間信息獲取技術(shù)以及人工智能、大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)等技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了地理空間數(shù)據(jù)智能提取和智能建模升級(jí)。

上海城市實(shí)景三維建設(shè)以“全息實(shí)體，應(yīng)采盡采”為目標(biāo)，通過(guò)新增采集要素，擴(kuò)充要素的屬性等方法，突破傳統(tǒng)地形標(biāo)準(zhǔn)的框架；基于人工智能（AI）的要素提取，最終可形成基于地理實(shí)體的全息數(shù)據(jù)采集體系，解決數(shù)據(jù)采集完整性的問(wèn)題以及城市空間和管理要素的全覆蓋問(wèn)題。

數(shù)據(jù)提取時(shí)，其生產(chǎn)方式采用綜合特征工程與深度學(xué)習(xí)功能，實(shí)現(xiàn)了道路部件實(shí)體高精度半自動(dòng)提??；在地理實(shí)體構(gòu)建中采用基于概略圖形的地理實(shí)體智能構(gòu)建技術(shù)和基于空間相似性和語(yǔ)義相似性的地理實(shí)體智能構(gòu)建技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了地理實(shí)體的高效構(gòu)建和多源異構(gòu)業(yè)務(wù)信息融合，顯著提高了生產(chǎn)效率。

數(shù)據(jù)成果也從傳統(tǒng)的形式單一、依比例尺、二維產(chǎn)品或以可視化表達(dá)為主的三維產(chǎn)品向非比例尺、結(jié)構(gòu)化、實(shí)體化、可計(jì)算、可提供按需組裝服務(wù)的“1+5+N”的實(shí)景三維成果轉(zhuǎn)變，減少了外業(yè)工作量；以需求為導(dǎo)向?qū)崿F(xiàn)各類(lèi)要素按需組裝和自動(dòng)綜合，提供多樣化地理信息產(chǎn)品，形成一次采集、多種成果的特點(diǎn)。

其構(gòu)建的基于地理實(shí)體的空間數(shù)據(jù)庫(kù)，從服務(wù)粒度上，既可以提供各種地理實(shí)體的查詢、瀏覽、統(tǒng)計(jì)與分析等服務(wù)，又可在線獲取與導(dǎo)出相應(yīng)的地理實(shí)體數(shù)據(jù)；從服務(wù)對(duì)象上，提供面向不同行業(yè)的按需組裝服務(wù)，進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)由傳統(tǒng)的格式化服務(wù)向“一庫(kù)多能、按需組裝”的實(shí)時(shí)在線的智慧服務(wù)邁進(jìn)。

動(dòng)態(tài)更新讓數(shù)據(jù)活起來(lái)

數(shù)據(jù)更新上，上海市改變以往測(cè)繪成果更新入庫(kù)主要通過(guò)年度方式，保持?jǐn)?shù)據(jù)服務(wù)的現(xiàn)勢(shì)性，滿足各行業(yè)對(duì)于數(shù)據(jù)的動(dòng)態(tài)更新需求。

在實(shí)踐中，上海市形成了基于政府管理的地理信息實(shí)時(shí)更新機(jī)制，即“多測(cè)合一”；基于遙感影像的地表覆蓋變化發(fā)現(xiàn)機(jī)制，實(shí)現(xiàn)地表覆蓋（含建筑、植被、水系等要素）的周期更新；與互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)合作進(jìn)行數(shù)據(jù)交換、信息共享等方式，驅(qū)動(dòng)基礎(chǔ)地理數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)更新。

數(shù)據(jù)融合上，基于虛擬現(xiàn)實(shí)融合技術(shù)，使用者可以將靜態(tài)三維模型和動(dòng)態(tài)實(shí)時(shí)視頻相融合，在觀看視頻畫(huà)面的同時(shí)感知三維視角和空間位置，從而增強(qiáng)視頻數(shù)據(jù)的三維空間“沉浸感”。

“上海國(guó)際旅游度假區(qū)市政設(shè)施運(yùn)維管理系統(tǒng)”是一個(gè)典型的區(qū)域型實(shí)景三維成果應(yīng)用典范。打開(kāi)系統(tǒng)，任意選擇度假區(qū)內(nèi)的一處攝像頭，本來(lái)只能靜止的馬路上會(huì)出現(xiàn)來(lái)往穿梭的車(chē)輛，給靜態(tài)的三維場(chǎng)景賦予了真實(shí)感。

在高點(diǎn)虛擬視角下，如果使用者同時(shí)拼接融合多路實(shí)時(shí)視頻，可讓整個(gè)區(qū)域“活”起來(lái)，從宏觀上掌握該區(qū)域的整體態(tài)勢(shì)變化，對(duì)于指揮調(diào)度有很大幫助。

據(jù)介紹，通過(guò)虛擬三維場(chǎng)景可以方便地獲取攝像頭的覆蓋范圍，再通過(guò)多路攝像頭的部署和匯總?cè)诤?，完全可以?duì)特定區(qū)域乃至更大范圍的地域形成三維融合視頻全覆蓋，結(jié)合人臉、車(chē)牌識(shí)別等技術(shù)，可以在新冠肺炎疫情防控期間完整地在地理信息場(chǎng)景里面回溯出一條流動(dòng)軌跡。

數(shù)據(jù)表達(dá)上，根據(jù)不同層級(jí)城市管理者所關(guān)注的城市對(duì)象不同，分別呈現(xiàn)大、中、小三種場(chǎng)景類(lèi)型。其中，大場(chǎng)景是城市、長(zhǎng)三角級(jí)別的場(chǎng)景，重點(diǎn)展現(xiàn)城市的整體概貌，屬地形級(jí)實(shí)景三維的呈現(xiàn)。中場(chǎng)景是城市區(qū)一級(jí)的場(chǎng)景，可展示比大場(chǎng)景更多的細(xì)節(jié)信息，屬城市級(jí)實(shí)景三維范疇，在網(wǎng)格化管理的應(yīng)用中也可以涉及部件級(jí)實(shí)景三維信息。小場(chǎng)景是對(duì)街鎮(zhèn)、園區(qū)、小區(qū)、商業(yè)樓宇級(jí)別的場(chǎng)景展示。

賦能精細(xì)化管理

上海擁有近1.3 萬(wàn)座玻璃幕墻建筑。通過(guò)實(shí)景三維城市成果的支撐和其他物聯(lián)感知信息的接入，上海市相關(guān)部門(mén)在大屏上實(shí)現(xiàn)了玻璃幕墻的精細(xì)化管理。如何管理這些玻璃幕墻？

進(jìn)入上海市住建委的小城云管理系統(tǒng)，大屏的中央地圖上展示了上海所有玻璃幕墻建筑的分布，通過(guò)實(shí)景三維模型直觀地展示玻璃幕墻位置和形態(tài)。點(diǎn)擊具體建筑，可呈現(xiàn)內(nèi)容翔實(shí)的“檔案”，包括地理位置、幕墻結(jié)構(gòu)、維保記錄等方面共幾十項(xiàng)數(shù)據(jù)。使用者通過(guò)智能算法模型對(duì)這些基礎(chǔ)檔案信息和物聯(lián)感知設(shè)備實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的反復(fù)演算，推導(dǎo)出可能存在隱患的樓宇，賦予紅、黃、綠三種風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)顏色在中央地圖上進(jìn)行展示。其中，黃色和紅色建筑將受到重點(diǎn)關(guān)注，由線下工作人員進(jìn)一步排查核實(shí)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)玻璃幕墻潛在的各類(lèi)隱患。

這是實(shí)景三維應(yīng)用于上海城市精細(xì)化管理的縮影。如今，在城市規(guī)劃領(lǐng)域，規(guī)劃部門(mén)可在城市全要素實(shí)景模型基礎(chǔ)上，把規(guī)劃指標(biāo)立體化，進(jìn)行方案比對(duì)，不僅能夠提高城市規(guī)劃決策水平，也能提升建筑設(shè)計(jì)融合度。上海市目前已在黃浦江蘇州河沿岸等重點(diǎn)區(qū)域及市區(qū)會(huì)審項(xiàng)目方案研究與審批過(guò)程中，開(kāi)展了三維規(guī)劃輔助決策，有效提升了重點(diǎn)地區(qū)整體規(guī)劃水平。

在交通領(lǐng)域，智慧交通通過(guò)移動(dòng)測(cè)量系統(tǒng)等多源傳感技術(shù)高精度、全要素獲取道路、停車(chē)場(chǎng)（庫(kù)）等空間信息，形成語(yǔ)義化的全要素實(shí)景模型和高精地圖，可為社會(huì)提供更加精準(zhǔn)的定位導(dǎo)航服務(wù)，為交通管理部門(mén)疏導(dǎo)車(chē)流、緩解交通擁堵提供了實(shí)時(shí)信息。

“按照確定的建設(shè)思路和技術(shù)路線，形成的成果基本實(shí)現(xiàn)了我們開(kāi)始就堅(jiān)持的能用、好用、愛(ài)用理念?！鄙虾Ｊ袦y(cè)繪院地理信息管理與應(yīng)用處處長(zhǎng)毛煒青說(shuō)，目前，上海已有多個(gè)部門(mén)或行業(yè)在實(shí)景三維的數(shù)字底座上生產(chǎn)出了新的產(chǎn)品，成為精細(xì)化管理的利器。