盧建洪 劉洪波 安麗超 潘小旋 賈 雯 袁 月

(1. 重慶市地理信息和遙感應(yīng)用中心, 重慶 401121;2. 自然資源部國(guó)土空間規(guī)劃監(jiān)測(cè)評(píng)估預(yù)警重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室, 重慶 401121)

0 引言

寧?kù)o悠閑、民風(fēng)淳樸、文化底蘊(yùn)深厚的古鎮(zhèn)承載著許多人的鄉(xiāng)愁,它帶給人們的是歲月的痕跡、人情的溫暖、悠長(zhǎng)的記憶。古鎮(zhèn)是典型的民族村鎮(zhèn),在旅游資源開(kāi)放的同時(shí),也極大地影響著居民的日常生活。在鄉(xiāng)村振興和全域旅游的大背景下,古鎮(zhèn)的保護(hù)和開(kāi)發(fā)迎來(lái)了大好時(shí)機(jī)[1]。重慶市長(zhǎng)壽古鎮(zhèn)旅游風(fēng)景區(qū)為國(guó)家旅游局批準(zhǔn)的國(guó)家4A級(jí)旅游風(fēng)景區(qū),長(zhǎng)壽古鎮(zhèn)以巴渝文化、福壽文化為基礎(chǔ),按季度劃分四大主題節(jié)慶活動(dòng)的人文古鎮(zhèn)。古鎮(zhèn)每季一大節(jié)、每月一小節(jié)、周周有活動(dòng)、天天有看點(diǎn),吸引著國(guó)內(nèi)外游客的青睞[2-3]。近年來(lái),隨著經(jīng)濟(jì)發(fā)展較快,居民生活生平不斷改善,居民對(duì)住區(qū)服務(wù)內(nèi)容的需求不斷增加,對(duì)服務(wù)質(zhì)量的要求也在不斷提高。同時(shí),在城鎮(zhèn)化背景下,相關(guān)部門投入大量資金進(jìn)行民居修繕保護(hù)整治、基礎(chǔ)設(shè)施改造等規(guī)劃建設(shè)項(xiàng)目,規(guī)劃建設(shè)管理成為住區(qū)管理中的重要內(nèi)容。

古鎮(zhèn)的發(fā)展,需從擴(kuò)大招商引資,增進(jìn)配套設(shè)施建設(shè),強(qiáng)化交通通達(dá)性等方面努力,提升古鎮(zhèn)知名度,同時(shí)充分考慮和保障居民日常生活。更重要的是,要不斷提高古鎮(zhèn)管理水平,強(qiáng)化古鎮(zhèn)智慧化管理[4-5]。但是,縱觀長(zhǎng)壽古鎮(zhèn)目前的管理,主要存在旅游開(kāi)發(fā)與居民居住關(guān)系不平衡、信息資源開(kāi)發(fā)利用滯后、信息服務(wù)缺乏有效機(jī)制等問(wèn)題,不同程度地影響著住區(qū)建設(shè)及管理過(guò)程,影響著住區(qū)居民居住質(zhì)量。

為此,本文提出了建設(shè)基于三維地理信息技術(shù)建設(shè)古鎮(zhèn)的運(yùn)營(yíng)平臺(tái)。在充分利用長(zhǎng)壽區(qū)時(shí)空信息云平臺(tái)基礎(chǔ)上,通過(guò)布設(shè)各類傳感設(shè)備,構(gòu)建一體化的運(yùn)營(yíng)管理平臺(tái),對(duì)管理和服務(wù)所需要的各類信息進(jìn)行整合分析、集成應(yīng)用,為管理者提供決策依據(jù),為居民提供有效服務(wù),全面提升古鎮(zhèn)運(yùn)營(yíng)水平[6-7]。

1 平臺(tái)總體設(shè)計(jì)

古鎮(zhèn)可視化運(yùn)營(yíng)平臺(tái)是面向長(zhǎng)壽古鎮(zhèn)監(jiān)督管理的三維可視化管理平臺(tái)[8-10],依托長(zhǎng)壽區(qū)時(shí)空信息云平臺(tái),建立智慧古鎮(zhèn)運(yùn)營(yíng)數(shù)據(jù)庫(kù),實(shí)現(xiàn)對(duì)試點(diǎn)區(qū)域基礎(chǔ)設(shè)施、視頻監(jiān)控信息查詢分析,對(duì)人口分布、流動(dòng)信息、環(huán)境監(jiān)測(cè)信息、市場(chǎng)環(huán)境進(jìn)行深入的挖掘分析,構(gòu)建智慧古鎮(zhèn)運(yùn)營(yíng)平臺(tái)。便于政府管理人員及業(yè)務(wù)人員從宏觀層面了解古鎮(zhèn)人口動(dòng)態(tài)、交通狀況、市場(chǎng)環(huán)境、市政基礎(chǔ)設(shè)施狀況,為古鎮(zhèn)發(fā)展、規(guī)劃部署、社會(huì)治安、民生服務(wù)提供信息支撐。

1.1 平臺(tái)總體架構(gòu)

古鎮(zhèn)運(yùn)營(yíng)平臺(tái)總體架構(gòu)如圖1所示。

圖1 古鎮(zhèn)運(yùn)營(yíng)平臺(tái)總體架構(gòu)圖

1.1.1 基礎(chǔ)平臺(tái)設(shè)施層

基礎(chǔ)平臺(tái)設(shè)施層主要包括感知層和平臺(tái)層,感知層主要包含對(duì)周圍環(huán)境數(shù)據(jù)采集的IoT 智能硬件設(shè)備包括視頻監(jiān)控、WIFI探針、空氣污染監(jiān)測(cè)、人流監(jiān)測(cè)、全球定位系統(tǒng)(global positioning system,GPS)等,負(fù)責(zé)專項(xiàng)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的采集。平臺(tái)層負(fù)責(zé)將采集的數(shù)據(jù)匯集到智慧長(zhǎng)壽時(shí)空信息云平臺(tái),實(shí)現(xiàn)與古鎮(zhèn)運(yùn)營(yíng)平臺(tái)數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行交換共享。

1.1.2 數(shù)據(jù)層

數(shù)據(jù)層按數(shù)據(jù)類型分為靜態(tài)數(shù)據(jù)和動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)。靜態(tài)數(shù)據(jù)主要包含有長(zhǎng)壽古鎮(zhèn)地區(qū)地理信息系統(tǒng)(geographic information system,GIS)數(shù)據(jù)、斜拍模型數(shù)據(jù)、計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)(computer aided design,CAD),以及經(jīng)緯定位數(shù)據(jù)、三維真實(shí)場(chǎng)景模型、三維場(chǎng)景白模。動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)主要包括長(zhǎng)壽現(xiàn)場(chǎng)停車場(chǎng)數(shù)據(jù)、實(shí)時(shí)人流數(shù)據(jù)、實(shí)時(shí)攝像頭數(shù)據(jù)、實(shí)時(shí)環(huán)境監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)、實(shí)時(shí)天氣數(shù)據(jù)、保安人員數(shù)據(jù)、商戶數(shù)據(jù)以及經(jīng)過(guò)處理后的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)。

1.1.3 服務(wù)層

服務(wù)層主要是在古鎮(zhèn)運(yùn)營(yíng)平臺(tái)數(shù)據(jù)庫(kù)基礎(chǔ)上,進(jìn)行數(shù)據(jù)分析,對(duì)外提供各項(xiàng)功能服務(wù),包括運(yùn)營(yíng)中心、人流分析、智慧停車、環(huán)境監(jiān)測(cè)、智慧安保等服務(wù)。

1.1.4 應(yīng)用層

應(yīng)用層為用戶使用服務(wù)層,是負(fù)責(zé)人機(jī)交互、數(shù)據(jù)場(chǎng)景呈現(xiàn)的最終應(yīng)用管理端,支持多種應(yīng)用環(huán)境,包括面向管理人員的智慧古鎮(zhèn)運(yùn)營(yíng)中心、面向工作人員的巡查APP 、面向游客的微信公眾號(hào)。

1.2 關(guān)鍵技術(shù)

1.2.1 三維虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)

針對(duì)互聯(lián)網(wǎng)環(huán)境下大規(guī)模復(fù)雜城市場(chǎng)景三維可視化的數(shù)據(jù)調(diào)度效率不高、視覺(jué)一致性差等問(wèn)題,構(gòu)建了基于網(wǎng)絡(luò)圖形庫(kù)(Web graphics library,WebGL)的海量實(shí)景空間GIS數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)輕量可視化方法以及支持自適應(yīng)多樣化終端上的場(chǎng)景適應(yīng)性分析算法,實(shí)現(xiàn)了任務(wù)驅(qū)動(dòng)的三維場(chǎng)景高效展示與模擬分析,通過(guò)該技術(shù),綜合利用GIS數(shù)據(jù)信息技術(shù)、傾斜攝影技術(shù)、虛擬圖形引擎技術(shù),實(shí)現(xiàn)了高效率、高精度、智能化生成實(shí)景+模擬場(chǎng)景,為智慧古鎮(zhèn)三維模型的快速構(gòu)建、場(chǎng)景渲染、終端調(diào)用提供了技術(shù)支撐[11-12]。

1.2.2 物聯(lián)網(wǎng)接入技術(shù)

物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)接入(圖2)包括原始數(shù)據(jù)接入和中間數(shù)據(jù)接入兩種[13],采用基于MCS-51的CAN/LIN網(wǎng)關(guān)設(shè)計(jì)[12],使用通信協(xié)議TCP/IP、HTTP以及輕量級(jí)通信協(xié)議消息隊(duì)列遙測(cè)傳輸協(xié)議(Message Queuing Telemetry Transport,MQTT),支持JSON數(shù)據(jù)格式協(xié)議實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸。其中,原始數(shù)據(jù)接入指通過(guò)GPS、RFID、3G/4G無(wú)線網(wǎng)絡(luò)接收傳感器的原始數(shù)據(jù),實(shí)現(xiàn)對(duì)原始數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)接入。中間數(shù)據(jù)接入是指通過(guò)與物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用級(jí)系統(tǒng)進(jìn)行對(duì)接,實(shí)現(xiàn)對(duì)已有中間數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)接入。

數(shù)據(jù)整合是根據(jù)數(shù)據(jù)原始情況、數(shù)據(jù)使用方式,制定不同的整合處理規(guī)則,完成數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換、數(shù)據(jù)清洗過(guò)濾及數(shù)據(jù)融合。將各類接入數(shù)據(jù)按照相應(yīng)的格式解析后,通過(guò)將前置規(guī)則引擎與后置規(guī)則引擎按一定規(guī)則進(jìn)行整合,并存儲(chǔ)到物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)庫(kù)中。數(shù)據(jù)以接口的形式進(jìn)行對(duì)外發(fā)布,提供服務(wù)能力。

圖2 物聯(lián)網(wǎng)接入技術(shù)

1.2.3 實(shí)時(shí)流數(shù)據(jù)采集存儲(chǔ)技術(shù)

在針對(duì)古鎮(zhèn)的監(jiān)測(cè)中,涉及海量人流的手機(jī)信令數(shù)據(jù)以及傳感器檢測(cè)設(shè)備數(shù)據(jù)。這些數(shù)據(jù)上報(bào)頻率快,數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)要求高,監(jiān)測(cè)設(shè)備及手機(jī)信令實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)流完整及時(shí)的采集和存儲(chǔ)是物聯(lián)網(wǎng)監(jiān)測(cè)的關(guān)鍵。針對(duì)海量實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)流采集存儲(chǔ),構(gòu)建基于開(kāi)源流處理平臺(tái)(apache kafka,Kafka)和Elasticsearch分布式搜索服務(wù)器的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)采集存儲(chǔ)體系[14],利用Kafka分布式消息隊(duì)列機(jī)制,提供高吞吐率、低延遲、高并發(fā)能力保障監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的快速接收;同時(shí)依據(jù)Elasticsearch,提供監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)分布式集群存儲(chǔ)能力,支持海量監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的快速查詢和分析。實(shí)現(xiàn)了海量監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)接收,并行入庫(kù),快速檢索。

2 平臺(tái)實(shí)現(xiàn)

平臺(tái)使用傾斜攝影和二維地理信息數(shù)據(jù),通過(guò)半自動(dòng)化過(guò)程生成較為逼真的模型,構(gòu)建古鎮(zhèn)虛擬三維場(chǎng)景。通過(guò)接入視頻監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)、人流分布數(shù)據(jù)、商鋪數(shù)據(jù)、停車數(shù)據(jù)、環(huán)境監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù),在三維場(chǎng)景中進(jìn)行可視化表達(dá),構(gòu)建古鎮(zhèn)運(yùn)營(yíng)平臺(tái),實(shí)現(xiàn)人流監(jiān)測(cè)、智慧停車、環(huán)境監(jiān)測(cè)等模塊,有效提高景區(qū)監(jiān)管能力[15-16]，見(jiàn)圖3。

圖3 智慧古鎮(zhèn)可視化運(yùn)營(yíng)平臺(tái)

2.1 傳感設(shè)備布設(shè)方案

根據(jù)實(shí)際業(yè)務(wù)需求,古鎮(zhèn)運(yùn)營(yíng)平臺(tái)選定部署WIFI探針、噪音監(jiān)測(cè)、氣象監(jiān)測(cè)、紅外傳感監(jiān)測(cè)等設(shè)備。經(jīng)過(guò)對(duì)古鎮(zhèn)景區(qū)的實(shí)地勘察,結(jié)合景區(qū)的實(shí)際情況及各類物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的技術(shù)特點(diǎn),制定布設(shè)方案,分類布設(shè)WIFI探針微服務(wù)器、噪音監(jiān)測(cè)、空氣監(jiān)測(cè)、紅外報(bào)警監(jiān)測(cè)等設(shè)備。

2.2 平臺(tái)功能模塊

2.2.1 營(yíng)運(yùn)中心首頁(yè)

首頁(yè)綜合展示人流采集,智慧停車,環(huán)境監(jiān)測(cè),智慧安保的重點(diǎn)數(shù)據(jù),是古鎮(zhèn)運(yùn)營(yíng)平臺(tái)的總覽頁(yè)面,管理員可以在此頁(yè)面快速獲得古鎮(zhèn)概要信息,掌握古鎮(zhèn)運(yùn)行情況。通過(guò)消息提示面板的實(shí)時(shí)刷新,對(duì)安保、環(huán)境監(jiān)測(cè)的報(bào)警信息進(jìn)行實(shí)時(shí)更新。管理員可以查看報(bào)警信息所涉及的事件詳情和發(fā)生地點(diǎn)。通過(guò)統(tǒng)計(jì)圖表的形式展示景區(qū)游客總量、天氣狀況、各停車場(chǎng)概況和安保概況。

2.2.2 人流采集

人流界面主要展示實(shí)時(shí)人流信息、實(shí)時(shí)視頻監(jiān)控信息、景點(diǎn)人流數(shù)據(jù)以及景區(qū)熱力圖四大模塊數(shù)據(jù)。

2.2.3 智能停車

智能停車板塊主要展示長(zhǎng)壽古鎮(zhèn)七個(gè)主要停車場(chǎng)的當(dāng)日訪客車輛總數(shù),平均停留時(shí)間,停車場(chǎng)總車位使用率,以及不同時(shí)段的使用情況等數(shù)據(jù)。

2.2.4 環(huán)境監(jiān)測(cè)

環(huán)境監(jiān)測(cè)板塊主要展示長(zhǎng)壽古鎮(zhèn)天氣信息以及各類環(huán)境監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)信息,包括空氣監(jiān)測(cè)、水質(zhì)監(jiān)測(cè)、噪音監(jiān)測(cè)等數(shù)據(jù)。

2.2.5 智能安保

智能安保板塊主要展示安保人員基本信息以及安保巡邏打卡信息,在各類監(jiān)測(cè)設(shè)備異常時(shí),能夠自動(dòng)接收?qǐng)?bào)警,接收保安上傳的打卡記錄和預(yù)警信息,實(shí)現(xiàn)對(duì)古鎮(zhèn)區(qū)域的各種信息及時(shí)掌握與安保調(diào)度。

3 結(jié)束語(yǔ)

本研究以長(zhǎng)壽古鎮(zhèn)為例,綜合應(yīng)用物聯(lián)網(wǎng)、5G網(wǎng)絡(luò)、三維地理信息等技術(shù),構(gòu)建智慧古鎮(zhèn)運(yùn)營(yíng)平臺(tái),完成人流量采集、噪音監(jiān)測(cè)、氣象監(jiān)測(cè)、紅外監(jiān)測(cè)等物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備布設(shè)與系統(tǒng)集成工作,將古鎮(zhèn)運(yùn)行數(shù)據(jù)集中在三維場(chǎng)景中,以可視化的方式進(jìn)行展示和表達(dá),便于古鎮(zhèn)管理者快速掌握古鎮(zhèn)運(yùn)行態(tài)勢(shì)。相對(duì)于傳統(tǒng)管理方式,這種智慧化的運(yùn)營(yíng)平臺(tái)管理方式,更加節(jié)約管理成本,極大地提升了古鎮(zhèn)管理水平、運(yùn)營(yíng)水平。