精準(zhǔn)的城市三維建模
隨著技術(shù)的發(fā)展，我們看到位置信息精度飛速地提高。20世紀(jì)90年代的GPS定位技術(shù)無(wú)疑翻開(kāi)了一個(gè)新篇章，另外2000年SA政策(人為降低全球定位系統(tǒng)信號(hào)有效性的技術(shù)政策)的取消也使得民用GPS精度極大提升。GPS通過(guò)同具有深刻認(rèn)知和分析功能的GIS系統(tǒng)結(jié)合產(chǎn)生了一系列的新技術(shù)和新產(chǎn)品，例如現(xiàn)今精度高達(dá)幾米的汽車導(dǎo)航等產(chǎn)品。
但是在GPS精度提高并普及后，我們?cè)谑覂?nèi)定位方面的進(jìn)程卻幾近停滯不前。鑒于其巨大的商業(yè)“錢”景和應(yīng)急救援等需要，專家和廠商花了大量的時(shí)間和工作來(lái)尋找價(jià)廉、好用的解決方案來(lái)攻克這一難題。相信商場(chǎng)環(huán)境中的室內(nèi)定位技術(shù)將會(huì)推動(dòng)位置服務(wù)的新浪潮。也許以后在室內(nèi)定位方面將是以裝置為中心的位置服務(wù)，即裝置通過(guò)接近用戶身處環(huán)境的相對(duì)位置，將會(huì)激活相應(yīng)的位置服務(wù)程序。
但是室內(nèi)定位系統(tǒng)除了要解決定位的方式，還要解決底圖的問(wèn)題。室內(nèi)建模方面一直沒(méi)有特別的解決方案，雷達(dá)精準(zhǔn)但是昂貴，從二維設(shè)計(jì)圖生成三維模型還需要注意精度的問(wèn)題?，F(xiàn)在出現(xiàn)的BIM依稀是給出了一個(gè)完美的底圖解決方案，但是眾所周知的在測(cè)量-土木-地理空間的互通性一直存在問(wèn)題，例如：BIM和3D建模的互通性問(wèn)題。對(duì)此，OGC開(kāi)發(fā)的基于3D建模的CityGML編碼標(biāo)準(zhǔn)看起來(lái)是個(gè)不錯(cuò)的解決方案。它使得BIM和GIS能有機(jī)會(huì)融合在一起，實(shí)現(xiàn)室內(nèi)定位。
另外，CityGML不僅能夠支持個(gè)別建筑的模型，還能支持整個(gè)站點(diǎn)、區(qū)、市和國(guó)家的整體建模。在城市建模方面，城市測(cè)繪部門利用機(jī)載雷達(dá)、傾斜攝影等手段提供城市建模所需要的數(shù)據(jù)。再通過(guò)利用諸如CityGML等標(biāo)準(zhǔn)，實(shí)現(xiàn)地理設(shè)計(jì)和BIM相結(jié)合將為智慧城市的建設(shè)帶來(lái)新的思路和方法。
不過(guò)，對(duì)比國(guó)外的BIM應(yīng)用，我國(guó)的BIM應(yīng)用則是剛起步，只有一些大型的地標(biāo)型建筑采用了BIM軟件。因此如果要應(yīng)用BIM和GIS結(jié)合來(lái)作為一種定位手段，我們還有很長(zhǎng)很長(zhǎng)的路要走。
發(fā)達(dá)的城市傳感網(wǎng)絡(luò)
智能城市通過(guò)更廣泛的感知環(huán)境和公民活動(dòng)可以提供更好的服務(wù)。城市規(guī)模的傳感網(wǎng)是感知城市以及反饋服務(wù)的關(guān)鍵部分。大規(guī)模傳感可以由信息管理者通過(guò)科學(xué)化部署的覆蓋全市的傳感器來(lái)實(shí)現(xiàn)。其中，桑坦德市致力于成為整個(gè)歐洲智慧城市的“原型”，其SmartSantander項(xiàng)目共計(jì)安裝了12000個(gè)傳感器以實(shí)現(xiàn)“智慧的城市生活體系”這一目標(biāo)。
同樣也可以通過(guò)人或車輛攜帶的移動(dòng)設(shè)備來(lái)實(shí)現(xiàn)信息采集。近年來(lái)，通過(guò)移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)手機(jī)信令數(shù)據(jù)的信息采集技術(shù)越來(lái)越被各個(gè)城市信息部門所重視和應(yīng)用。作為一種用于信息采集的數(shù)據(jù)源，不管人們自動(dòng)或是被動(dòng)參與，他們的移動(dòng)設(shè)備都很好地為城市傳感器平臺(tái)服務(wù)著。參與式的傳感收集是當(dāng)人類有意識(shí)地參與收集活動(dòng)中，而還有一部分的傳感收集是人們身處環(huán)境中不知不覺(jué)完成的。歐洲的CITY-SENSE項(xiàng)目致力于開(kāi)發(fā)“公民觀察站”來(lái)鼓勵(lì)公民參與到社區(qū)和社會(huì)制定決策的過(guò)程中來(lái)參與環(huán)境治理等工作。
有了精確的采集手段，通過(guò)GIS平臺(tái)存儲(chǔ)、實(shí)時(shí)顯示，以及分析數(shù)據(jù)，再通過(guò)短信、彩信等方式及時(shí)通知公眾。
智能的應(yīng)用程序需要量測(cè)城市中的資源流動(dòng)。當(dāng)然在任一情況下，傳感網(wǎng)絡(luò)都需要開(kāi)放的標(biāo)準(zhǔn)來(lái)實(shí)現(xiàn)不同系統(tǒng)間靈活的和點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的交互以實(shí)現(xiàn)信息的采集、分析和發(fā)布過(guò)程。作為智慧城市建設(shè)競(jìng)賽的領(lǐng)跑者之一，韓國(guó)正在推動(dòng)一個(gè)特殊的建筑標(biāo)準(zhǔn)：通過(guò)普適計(jì)算和綠色技術(shù)一體化的服務(wù)管理平臺(tái)對(duì)建筑進(jìn)行管理。為了降低建筑的運(yùn)營(yíng)成本(是建筑生命周期中最大的成本)，未來(lái)的建筑將包括一個(gè)大型陣列傳感裝置和數(shù)據(jù)加工設(shè)備。
實(shí)時(shí)的城市人流監(jiān)控
因?yàn)樯钤谥腔鄢鞘兄?，人們隨身攜帶的移動(dòng)設(shè)備將能直觀描述這些公民的群體行為。由AT&T實(shí)驗(yàn)室的研究揭示了城市的規(guī)劃者如何通過(guò)基站記錄的移動(dòng)電話的數(shù)據(jù)來(lái)更好地了解城市動(dòng)態(tài)?？梢?jiàn)手機(jī)是一個(gè)易用、有效的數(shù)據(jù)采集和發(fā)布終端。在數(shù)據(jù)采集方面，手機(jī)信令采集技術(shù)以手機(jī)與人綁定作為設(shè)計(jì)的依據(jù)，該技術(shù)具有覆蓋范圍廣、受天氣影響小、全天侯采集、不受光線影響、不受房屋等遮蓋物體的影響、可獲得大量樣本空間等特點(diǎn)。完全可以克服現(xiàn)有城市中人流監(jiān)控技術(shù)的不足和缺陷。
我國(guó)部分一線城市已經(jīng)有區(qū)域的人流實(shí)時(shí)監(jiān)控預(yù)警系統(tǒng)，例如北京市在目前投入使用的西單商業(yè)街人流實(shí)時(shí)監(jiān)控預(yù)警系統(tǒng)和北京市地鐵客流監(jiān)管系統(tǒng)分別是基于智能圖像監(jiān)控識(shí)別技術(shù)和RFID射頻識(shí)別技術(shù)實(shí)現(xiàn)的人流的實(shí)時(shí)采集和監(jiān)管，這兩種技術(shù)存在著很多的優(yōu)點(diǎn)以及一些問(wèn)題。(如下表)
以北京為例，根據(jù)公布的全國(guó)人口普查結(jié)果，截止到2011年末北京市常住人口就達(dá)到2018.6萬(wàn)人。北京移動(dòng)分公司服務(wù)的移動(dòng)用戶數(shù)在2500萬(wàn)，其中2000萬(wàn)是北京市本地用戶，500萬(wàn)是漫游用戶，形成了一個(gè)足夠大的采樣樣本空間。并且北京移動(dòng)分公司的基站已經(jīng)覆蓋北京全部的區(qū)縣，每天產(chǎn)生的手機(jī)信令信息量在15億條左右，基于這些海量的手機(jī)用戶信令進(jìn)行分析，完全可以準(zhǔn)確地、全面地、實(shí)時(shí)地對(duì)城市中的人流情況進(jìn)行感知，對(duì)城市中的人流進(jìn)行精細(xì)化的監(jiān)控，也可以豐富人員疏導(dǎo)的方式，達(dá)到比較好的管理效果。
但是，我國(guó)目前城市中的人流監(jiān)控管理還只是針對(duì)一個(gè)區(qū)域、一個(gè)場(chǎng)館或一個(gè)交通樞紐來(lái)進(jìn)行的，這種自我負(fù)責(zé)片區(qū)的管理工作就形成了一個(gè)個(gè)的信息孤島，無(wú)法有效整合這些資源為整體城市服務(wù)，也就無(wú)法從整個(gè)城市的角度進(jìn)行綜合的人流監(jiān)管和控制。
為了解決這些信息孤島，人們將目光投向了GIS，這一可以實(shí)時(shí)在線存儲(chǔ)、顯示、分析、發(fā)布信息的平臺(tái)。
GIS在此方案中的角色：
1.數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、分析：以行政區(qū)域作為統(tǒng)計(jì)分析的粒度，統(tǒng)計(jì)全市范圍內(nèi)在各個(gè)行政區(qū)域的實(shí)時(shí)人流量，并通過(guò) GIS 軟件或平臺(tái)進(jìn)行進(jìn)行瀏覽、分析等等。
2.數(shù)據(jù)展示：在電子地圖上標(biāo)識(shí)出指定的交通小區(qū)、城市大區(qū)、熱點(diǎn)區(qū)域、行政區(qū)域等各種類型區(qū)域的準(zhǔn)確范圍;根據(jù)實(shí)際統(tǒng)計(jì)分析的結(jié)果，利用不同顏色形象、直觀地進(jìn)行展示;在電子地圖上點(diǎn)擊具體劃分好的各種區(qū)域，立即彈出此區(qū)域的詳細(xì)統(tǒng)計(jì)分析結(jié)果等數(shù)據(jù);方便地拖拽移動(dòng)、放大縮小等功能的電子地圖。通過(guò)GIS方式，將城市的人流現(xiàn)象、范圍、強(qiáng)度等進(jìn)行直觀、量化地展現(xiàn)。
3.輔助應(yīng)用：有了采集數(shù)據(jù)的分析手段，結(jié)合GIS電子地圖平臺(tái)和公共廣告屏實(shí)時(shí)顯示人流信息，通過(guò)短信、彩信系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)人流信息的多渠道發(fā)布，在緊急事件發(fā)生時(shí)及時(shí)通知公眾和有關(guān)的管理人員。
當(dāng)然，無(wú)論哪種監(jiān)控方式都有一個(gè)共同的挑戰(zhàn)：對(duì)人們無(wú)孔不入的監(jiān)視將涉及到數(shù)據(jù)的所有權(quán)和隱私問(wèn)題。普適感知和移動(dòng)計(jì)算具有巨大的社會(huì)價(jià)值，但這些功能必須以不侵犯人們的合法權(quán)利為基礎(chǔ)和目的進(jìn)行開(kāi)發(fā)。為了保護(hù)公民的隱私權(quán)利，相應(yīng)的政策和技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)是必要的。
隨著政府和企業(yè)對(duì)智慧城市的愿景越來(lái)越強(qiáng)烈，更多技術(shù)手段和應(yīng)用被引入，城市也要越來(lái)越智慧、具有活性。技術(shù)間的融合和兼容將是智慧城市建設(shè)者需要優(yōu)先考慮的，通過(guò)廣泛參與和標(biāo)準(zhǔn)組織的合作可以促進(jìn)智慧城市的平衡發(fā)展，以便更好地服務(wù)社會(huì)和人民。（文丨本刊編輯 張鵬英）
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