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未來城市新認(rèn)識(shí)：空天地一體化感知新型智慧城市平臺(tái)

2018-12-03 11:32:24

來源：中科星圖

智慧城市從概念提出到落地實(shí)踐，歷經(jīng)近十年發(fā)展，據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，全國提出智慧城市規(guī)劃的城市超過300 個(gè)，所有副省級(jí)以上城市、89%的地級(jí)及以上城市，47%的縣級(jí)及以上城市均提出建設(shè)智慧城市。各地方政府、企業(yè)在城市的民生服務(wù)、城市精細(xì)化管理、網(wǎng)絡(luò)安全等方面已經(jīng)取得了顯著成就。然而隨著改革開放40年來經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展，越來越多的人向城市聚集，資源環(huán)境層面的“城市問題”（環(huán)境污染、承載力下降、違法建設(shè)等）越來越突出，新型智慧城市的建設(shè)迫在眉睫。
　　我國新型智慧城市的建設(shè)是一個(gè)巨大的系統(tǒng)性工程，城市的健康發(fā)展與其周邊城鄉(xiāng)環(huán)境有著密不可分的關(guān)系，當(dāng)前綠色社會(huì)經(jīng)濟(jì)、城鄉(xiāng)一體化發(fā)展成為“新型智慧城市”新內(nèi)涵和新外延。新型智慧城市平臺(tái)應(yīng)具備以下能力：
　　空間互聯(lián)：資源環(huán)境層面的“城市問題”具有空間可擴(kuò)展性，因此應(yīng)能夠?qū)⒊青l(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)體察：資源環(huán)境層面的“城市問題”具有快速變化特征，因此平臺(tái)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)變化主動(dòng)體察提前決策，減少城鄉(xiāng)建設(shè)成本投入；虛實(shí)雙生：資源環(huán)境層面的“城市問題”具有宏觀特征，因此平臺(tái)應(yīng)能夠通過虛擬鏡像的方式來對(duì)實(shí)時(shí)的實(shí)體城市進(jìn)行模擬和同步,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。
　　新型智慧城市思考
　　我國經(jīng)過了數(shù)字城市、智慧城市和新型智慧城市三個(gè)階段，所謂智慧城市我們是指通過互聯(lián)網(wǎng)把無處不在的智慧傳感器連接起來形成物聯(lián)網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)物理城市的全面感知，這樣來解決各個(gè)方面的智能化的決策支持問題。
　　而所謂的新型智慧城市，是適應(yīng)新型城鎮(zhèn)化建設(shè)、生態(tài)文明建設(shè)、美麗中國建設(shè)需要，以三維可視化、云計(jì)算、深度學(xué)習(xí)等新技術(shù)創(chuàng)新引領(lǐng)城市發(fā)展轉(zhuǎn)型，構(gòu)建城市長效健康發(fā)展新機(jī)制，從而持續(xù)提升城市現(xiàn)代化水平。
　　中科星圖基于對(duì)新型智慧城市的概念、內(nèi)涵的理解和研究，提出了“空天地一體化感知新型智慧城市平臺(tái)”產(chǎn)品建設(shè)新形態(tài)。

空天地一體化感知新型智慧城市平臺(tái)的“新”體現(xiàn)在以下三個(gè)方面：全時(shí)空實(shí)時(shí)感知：新型智慧城市平臺(tái)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)。基于中國科學(xué)院空天信息研究院數(shù)座衛(wèi)星地面站，能夠?qū)崟r(shí)獲取衛(wèi)星觀測資料，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。全周期實(shí)時(shí)監(jiān)測：在建立全時(shí)空實(shí)時(shí)感知數(shù)據(jù)體系的基礎(chǔ)上，平臺(tái)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。因此我們基于“全時(shí)空實(shí)時(shí)感知”和“全周期實(shí)時(shí)監(jiān)測”實(shí)現(xiàn)城鄉(xiāng)全要素的實(shí)時(shí)智能評(píng)價(jià)是平臺(tái)的重要目標(biāo)之一。在此我們建立起“感知—體檢—評(píng)估—預(yù)警—更新”的智能迭代系統(tǒng)是新型智慧城市平臺(tái)的大“智”所在。
　　空天地一體化感知新型智慧城市平臺(tái)的總體架構(gòu)如下：

空天地一體化感知新型智慧城市平臺(tái)如何建設(shè)應(yīng)用層面：空天地一體化感知新型智慧城市平臺(tái)遵循“增量+存量”的原則，既要建設(shè)新型智慧城市應(yīng)用（自然資源、生態(tài)環(huán)境、城鄉(xiāng)專題等），也要兼容已有成果（存量應(yīng)用包括智慧政務(wù)、智慧交通、智慧消防等）。架構(gòu)層面：空天地一體化感知新型智慧城市平臺(tái)采用“平臺(tái)+數(shù)據(jù)+應(yīng)用”模式。GEOVIS產(chǎn)品系列是新型智慧平臺(tái)建設(shè)的基礎(chǔ)和核心，在此基礎(chǔ)上引接中科院空天信息研究院（下稱“空天院”）“中國遙感衛(wèi)星地面站”實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，集成空天院下屬中國科學(xué)院遙感與數(shù)字地球研究所先進(jìn)算法模型（包括特定目標(biāo)快速發(fā)現(xiàn)、土地利用自動(dòng)檢測等）。正所謂“求之于勢，不責(zé)于人”，空天院之算法模型和地面接收站網(wǎng)正是新型智慧城市平臺(tái)之勢所在。技術(shù)層面：GEOVIS產(chǎn)品系列是新型智慧平臺(tái)建設(shè)的基礎(chǔ)和核心，GEOVIS基礎(chǔ)平臺(tái)的三維可視化+云計(jì)算+深度學(xué)習(xí)技術(shù)體系，其超強(qiáng)的兼容能力和集成能力為新型智慧城市平臺(tái)提供了基礎(chǔ)和保障。
　　空天地一體化感知新型智慧城市平臺(tái)如何推廣
　　應(yīng)用和推廣模式方面，空天地一體化感知新型智慧城市平臺(tái)充分考慮了各級(jí)政府的需求，通過定制化和“套餐”模式對(duì)城鄉(xiāng)區(qū)域進(jìn)行常規(guī)定期體檢和不定期專項(xiàng)“篩查”，以最大限度的滿足用戶需求。
　　新型智慧城市實(shí)踐
　　根據(jù)空天地一體化感知新型智慧城市平臺(tái)的建設(shè)思路和技術(shù)路線，中科星圖技術(shù)團(tuán)隊(duì)進(jìn)行了充分的實(shí)踐，并取得了可喜成績。
　　某港市空天地一體化宏觀決策系統(tǒng)
　　該系統(tǒng)利用某港市多源空間信息數(shù)據(jù)和國土資源、交通、林業(yè)、環(huán)保等業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)，通過三維數(shù)字地球建設(shè)形成智慧貴港統(tǒng)一地理信息空間框架。通過統(tǒng)一時(shí)空框架技術(shù)模型，形成智慧貴港基礎(chǔ)數(shù)據(jù)（影像、矢量等）、行業(yè)數(shù)據(jù)、視頻監(jiān)控等在內(nèi)的數(shù)據(jù)深度融合，將智慧貴港人、地、事、物、組織通過時(shí)間、空間維度進(jìn)行深度融合和智能管理；通過遙感智能地物提取算法，實(shí)時(shí)監(jiān)測某港市自然資源、生態(tài)環(huán)境和城市專題的變化；通過分布式無中心云共享機(jī)制，實(shí)現(xiàn)跨行業(yè)、跨區(qū)域、多維度數(shù)據(jù)的共享、分發(fā)和融合，為智慧貴港建設(shè)提供城市資產(chǎn)管理、城市資源環(huán)境監(jiān)測評(píng)估、智能化輔助決策和三維可視化服務(wù)，形成了 “管理-監(jiān)測-評(píng)估-決策”的技術(shù)體系和示范系統(tǒng)，讓智慧城市更加智能。