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新技術在智慧城市建設中的應用

未知 2020-01-02 19:16

摘要:數字城市的建設已經在我國各個城市如火如荼的開展多年了,各個城市已經擁有了海量的數據,隨著大數據時代的到來,云計算和物聯網的發展,智慧城市產生了。

本文對智慧城市進行了闡述,分析了其特征,給出了智慧城市的建設思路,闡述智慧城市建設中一些新技術的應用。為城市的發展提供了方法借鑒。

關鍵詞:智慧城市;建設;新技術;應用

新技術在智慧城市建設中的應用

一、數字城市發展現狀

智慧城市建設需要以數字城市為基礎、而數字城市必須是徹底數字化的城市。中國學者特別是地學界的專家認識到“數字地球”戰略將是推動我國信息化建設和社會經濟、資源環境可持續發展的重要武器。

從這之后,在我國與“數字地球”相關相似的概念層出不窮,“數字中國”、“數字省”、“數字城市”、“數字化行業”、“數字化社區”等名詞充斥報端和雜志,成了最熱門的話題之一。許多省、市把它作為經濟技術發展的一個重要戰略來抓。

回過頭來看這一階段”數字城市“的建設過程所取得的成果是將我國城市信息化建設向前推動了一大步。”數字城市“建設的推動力主要來自空間地理信息系統技術的發展。

以城市化內容的虛擬實現為特征數字城市建設的主要內容是利用空間地理信息系統將城市建設、管理、經濟、民生等信息與空間地理位置信息聯系在一起實現更精準的服務。

在這一階段的數字城市建設過程中核心支撐是空間地理信息和空間地理信息技術。由此產生的問題是:這一城市數字化的進程止步于建筑之外城市中巨大的建筑空間沒有數字化所以這樣的”數字城市“是不徹底的數字城市。

新技術在智慧城市建設中的應用

涩情五月二、智慧城市的概念及特征

2008年11月,IBM公司在紐約召開的外國關系理事會上,首次提出了“智慧的地球”理念。之后“智慧城市”應運而生,智慧城市是以數字城市、互聯網、云計算、物聯網等新技術為支撐,以“大數據時代”的數據中心為基礎設施,在城市各個方面實現智能應用的高級城市發展形態。

涩情五月智慧城市的實質是利用先進的信息技術,實現城市智慧式管理和運行,進而為城市中的人創造更美好的生活,促進城市的可持續發展。李德仁院士指出,“智慧城市=物聯網+互聯網”。“智慧城市”自從提出概念以來,就被大家廣泛關注,到目前為止,主要有以下幾方面的特征:

1)“智慧城市”與物聯網緊密相連。物聯網就是“物物相連的互聯網”,其離不開互聯網,以物聯網為核心的,是在互聯網基礎上的延伸和擴展的網絡,它將使得任何物理的實物都可以進行信息交換和通訊,實現了物物相連。

2)智能應用。智慧城市擁有海量的數據,要真正實現“智慧”,城市需要擁有能夠處理分析海量數據的能力。目前的“云計算”提供了很好的解決方案。

通過云端的計算,結合互聯網技術,智慧城市通過集中整合各類信息,并將處理后的各類信息通過網絡傳遞出去,實現資源共享,網絡間的個體之間可以實現信息交互,從而完成信息的增值應用。

3)高新技術的整合。要實現智慧城市,需要整合許多高新技術,如數據采集的時候需要遙感技術、GPS技術、物聯網技術等,數據傳輸的時候需要網絡技術,數據處理的時候需要云計算、GIS技術等。

新技術在智慧城市建設中的應用

涩情五月三、新技術在智慧城市建設中的應用

涩情五月(一)建筑信息模型(BIM)技術

涩情五月隨著建筑信息模型(BIM)技術的出現和推廣應用,為已建和新建的建筑空間數字化提供了可行的技術路線。

建筑空間數字化的充分必要性,可以從兩個方面分析:

一是當土地上的建筑物容積率超過1:1時,意味著建筑面積超過了土地面積。美國曼哈頓地區的建筑面積就超過了土地面積。如果“數字城市”中沒有包含巨大的建筑空間的數字化,這個“數字城市”是不徹底的;

二是人類生活在兩種狀態中,一是在房屋里、二是在去另外一個房屋里的路上。在路上由地理信息提供服務,那么到了房屋內怎樣得到更好、更智慧的服務呢?所以必須實現建筑空間的數字化。

隨著建筑信息模型(BuildingInformationModeling,簡稱BIM)技術的出現和發展,為我們實現建筑空間的數字化提供了技術途徑。

BIM技術,為工程設計建造領域帶來了第二次革命,是從二維圖紙(CAD)到三維設計和建造(BIM)的革命,也是一次真正的建設行業革命,BIM技術將徹底改變建設工程設計、建造和運維方式;同時,BIM技術正在實現城市的徹底數字化,隨之而來的應用與影響極其廣泛、深遠。

(二)物聯網技術在智慧城市建設中的應用

(1)智慧政務

涩情五月1)通過政務云、政務數據交換平臺及完善的政務信息資源目錄體系,實現跨部門的信息共享與資源整合,建立一體化的政務資源體系。

2)通過整合政府門戶網站、呼叫中心等相關政務服務資源,實現政府、企業和公眾隨時隨地通過互聯網、電話、移動終端等多種渠道獲取一致與整合的政務服務。

3)通過資源共享及流程整合,完善政務服務監管渠道,為企業、社會其它機構和公眾等提供一站式服務,實現足不出戶就可以隨時隨地辦理相關業務。

4)通過建立完善的信息采集系統,利用強大的數據挖掘、加工處理等海量數據計算手段,以及科學的智能分析協同決策系統,實現政府科學、智能決策等。

(2)智慧物流

1)多元化的數據采集、感知技術。基于物聯網的智慧物流,面對的是形式多樣、信息關系異常復雜的各類數據,多元化的數據采集、感知技術,為智慧物流提供了幾本的技術支撐。

2)泛在網絡支撐下可靠的數據傳輸技術。隨著物聯網的發展,泛在網絡將成為信息通訊網絡的基礎設施,在于其它網絡融合的基礎上,提供給智慧物流可靠的數據傳輸技術,為人們準確的提供各類信息。

涩情五月3)基于海量信息資源的智慧決策、安全保障及管理技術。對物聯網海量感知信息的加工處理,是智慧物流進行智慧決策的前提。

新技術在智慧城市建設中的應用

(3)智慧交通

涩情五月1)緊急救援系統。當緊急情況發生時,車主按動車上安裝的緊急按鈕,通過無線通信接通客服中心。客服人員能夠通過GPS技術精確定位,將救援送達車主。在救援過程中,客服人員不僅能一直與車主進行在線的交流,而且能夠實時調度救援資源,最小化車主的生命財產損失。

涩情五月2)智能導航系統。現行試用的路線推薦系統能夠根據司機需求和實時交通信息,推薦最短路徑、時間最優路徑,甚至為出租車司機推薦最有可能搭載乘客的路線。

3)動態顯示車位占用狀態,實時監控整個停車場的使用狀況;快速路徑算法,引導汽車迅速進入空閑車位。能夠統計統計停車場的分時段占用率、每天或使用率,輔助知道停車管理安排。

涩情五月(三)測繪技術在智慧城市建設中的應用

(1)數字航空數碼攝影

隨著CCD傳感器技術的發展,數字航空攝影已呈現明顯的優勢,航空數碼相機面臨著前所未有的發展機遇。航空數碼相機主要有兩個發展方向:一個是基于線陣(LINear Array)的傳感器方向,代表產品有AdS40;另一個是基于面陣(PlaNe Array)的傳感器方向,代表產品有dMc、ucd等。

涩情五月我國也逐步研發了具有自主知識產權的航空數碼相機TOPdc、Swdc等,并進行了多次科研試驗。這些航空數碼傳感器已成為我國高分辨率影像獲取的主要設備,同時也是數字城市建設中制作大比例尺數字表面模型(dSM)、數字高程模型(deM)數字正射影像(dOM)和數字線劃圖(dLG)的主要數據來源。

涩情五月此外,中低空高分辨率主被動寬幅與三維探測遙感設備、寬幅高精度的航空數碼測量型多光譜相機、成像光譜儀、LIDAR等載荷發展也非常迅速,對地獲取高分辨率空間數據的能力明顯增強。

新技術在智慧城市建設中的應用

(2)高分辨衛星遙感

涩情五月自2000年以來,高空間分辨率的遙感衛星成為商業遙感主流。2009年,美國宣布放開1M分辨率SAr商業衛星限制,廣泛應用的有SPOT5、IKONOS、QuIcKBIrd和OrBVIew等。

涩情五月我國測繪衛星即資源三號衛星資源三號衛星集測繪和資源調查功能于一體,主要用于生產中國1∶50000基礎地理信息產品,以及1∶25000等更大比例尺地圖的修測和更新,開展國土資源調查與監測,為防災減災、農林水利、生態環境、城市規劃與建設、交通和國防建設等領域提供有效的服務,同時也為智慧城市建設提供數據基礎。

(3)LIDAR系統

LIDAR系統是一種新型傳感器設備。它將激光用于回波測距,直接獲取高精度的數字表面模型,然后通過數據后處理的方式獲得城市建模、植被參數反演、電力巡線等面向不同行業的數據。

涩情五月因此,它具備了同時獲得多光譜CCD影像的能力,為后續應用提供了豐富的數據資源。LI-DAR系統是集GPS技術、IMU技術、激光測距技術和高分辨率CCD相機于一體的當代對地觀測領域的一門新興技術。

它不但會為對地觀測技術的應用提供新型數據,同時會為智能城市中的三維重建提供重要數據。

涩情五月(4)低空攝影測量系統

低空無人機是當代低空空間技術應用的主要載體之一,可以通過地面遙控實現大傾角(40°-60°)攝影,能夠按布設航線獲取各建筑物各側面和頂部影像,遙感影像中心位置的空間分辨率可以達到0.1M甚至更高。

因此,可利用所拍攝的高分辨率低空影像作為城市三維模型的影像源,從而充分發揮影像數據的多重作用。低空多角度高分辨率遙感影像是城市景觀中三維對象各種紋理信息最可靠的來源。建筑物是城市三維景觀的主體,在現有二維數據的輔助下,能夠方便、準確地獲取建筑物的高度及幾何構成信息;其三維模型可以通過低空遙感影像三維重建并映射紋理獲得。

涩情五月在三維可視化中,建筑物屋頂和墻面分為可見面和不可見面。首先判斷屋頂和墻面的“可見性”,然后根據多航帶影像進行最佳紋理的映射,結合消隱分析、紋理糾正等技術措施,生成與真實建筑物一致的三維模型,保證其最佳可視效果。

(5)傾斜攝影技術

它是近幾年發展起來的一項高新技術,集成了傳統航空攝影技術和數字地面采集技術,克服傳統航攝技術只能從垂直角度拍攝的局限性,通過在同一飛行平臺上搭載多臺傳感器,同時從1個垂直角度和4個傾斜角度采集影像,構建地面三維模型。

這樣彌補了正射影像的不足,更加真實地反映地物的實際情況,提高我國數字城市建設中建筑物側面紋理的基礎數據獲取效率。

新技術在智慧城市建設中的應用

結語

涩情五月智慧城市建設是一個始終會伴隨著技術的發展不斷有新的智慧需要融入城市發展的漫長階段。因此,智慧城市建設需要建立在徹底數字化城市基礎上的發展建設方式、這是智慧城市建設發展規律的客觀要求。

參考文獻

涩情五月[1]馬士玲.物聯網技術在智慧城市建設中的應用[J].物聯網技術,2012,02:70-72.

[2]劉戀.智慧城市信息服務體系建設及實證研究[D].吉林大學,2012.

[3]白晨曦.智慧城市的本質研究[D].東華大學,2013.

[4]李德仁.高分辨率對地觀測技術在智慧城市中的應用[J].測繪地理信息,2013,06:1-5.

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