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面向智慧城市的地理信息亟待破解诸多前沿技术

2021-02-26 10:01:04    来源: 中国自然资源报    作者:杜培军

地理信息技术是智慧城市建设的关键技术之一

如果说,新冠肺炎疫情让公众切身感受到了智慧城市的重要性,那么,在疫情防控常态化的当下,公众对建设智慧城市有了更加热切的期盼。

城市建设达到什么样的程度才算“智慧”?国家发改委等八部委印发的《关于促进智慧城市健康发展的指导意见》指出,智慧城市是运用物联网、云计算、大数据、空间地理信息集成等新一代信息技术,促进城市规划、建设、管理和服务智慧化的新理念和新模式。

智慧城市的目标是实现公共服务便捷化、城市管理精细化、生活环境宜居化、基础设施智能化、网络安全长效化。因此,智慧城市需要将物理空间的各种城市要素、实体、资源、流动等进行数字化,在网络空间建立信息化的城市,实现对城市的动态感知与快速分析,结合不同部门、行业、用户的需求提供智能化的信息和知识服务。

城市各种要素和流动信息都与位置、时间及时空关系密切相关。因此,以地理信息系统、卫星导航定位、遥感为主体的地理信息技术是智慧城市建设的关键技术之一。住建部发布的《智慧城市公共信息平台建设指南》、自然资源部发布的《智慧城市时空大数据平台建设技术大纲》以及华为、阿里、百度等IT公司提出的智慧城市解决方案中,都高度重视地理信息集成、时空大数据以及地理信息技术的深度应用。

总体来看,我国智慧城市建设发展迅速,体现出各级政府高度重视、IT企业聚集发力、行业用户各显神通、公众服务不断细化的特点,在信息基础设施、城市大数据中心、典型领域智慧应用等方面都取得了快速发展。

一些突出的成果主要包括:以信息基础设施为核心的智慧城市云平台技术发展迅速;以城市海量信息汇集与整合分析为核心的城市大数据平台或城市大脑等深入推进;以物联网、遥感观测等为主体的城市多维动态感知监测系统全面部署;以基础设施智能化管理、交通信息实时感知、应急响应决策优化、自然资源优化利用、面向公众的城市信息智能服务等为代表的智慧应用取得良好的效果。

面向智慧城市的地理信息系统还有诸多前沿技术需解决

如今,以地理信息系统、卫星导航定位、遥感技术为主体的地理信息技术在智慧城市建设中发挥着重要作用,并在智慧城市的建设过程中不断进化。

比如,卫星导航定位是城市人员、设施定位的基础,定位精度不断提高,为智慧城市中对人流、物流的实时监测和管控提供精准的空间信息。卫星、航空和无人机遥感作为采集城市信息、感知城市环境的重要手段,正与视频、传感器网络、各种专题监测设施等共同构成了智慧城市感知网,建立城市信息模型、虚拟城市模型、数字孪生城市等的核心技术。

再如,作为地理信息技术的重要组成部分的遥感,一直是城市治理信息化、科学化重要的技术支持。遥感以往大多是对城市环境从格局、要素、功能、演变方面进行全面描述和监测,为城市环境评价、规划、模拟、预测等提供最重要的信息源。而在在智慧城市建设过程中,城市遥感从以往的描述城市结构、解释城市现象逐步向诊断城市问题、预测城市发展和服务城市决策推进。遥感通过机器学习、地理模型和领域知识的集成,发挥多分辨率、长时间序列数据的优势,实现对城市物理环境的智能化感知、分析和建模,以支持城市治理中资源优化配置、风险自动诊断、变化智能分析等重大需求。

因此,中国工程院院士郭仁忠指出,地理信息系统是智慧城市的操作系统。

然而,当前的地理信息系统还难以胜任。虽然现阶段自然资源部门组织实施的智慧城市时空大数据平台侧重解决城市时空数据的组织、管理和服务问题。但地理信息系统已有的空间分析建模、时空可视化、泛在服务等功能还未能得到深入应用;对智慧城市人机物三元世界管理服务的需求也还难以胜任。因此,面向智慧城市的地理信息系统还有诸多前沿技术需要解决。

推进智慧应用是智慧城市的建设方向

智慧城市建设是一项长期的工程。因此,除了技术上的障碍,我国在推进智慧城市建设试点的过程中,也发现了一些设计、管理领域的问题。

如,有些系统大而全但实际应用不够精细、“智慧”或智能化水平不能满足需求、数据信息丰富而知识服务不够、多部门多主题信息整合难度大、智慧城市大数据平台与实际应用系统一体化程度低、智慧城市相关标准规范欠缺等问题,这些问题都需要在今后的建设中解决。

因此,未来智慧城市建设中,需要在深度、广度、精细度、智慧程度等方面持续加强。

首先,需要持续完善顶层设计,将智慧城市和数字经济、新基建等统筹考虑,从城市建设、运营与治理的总体视角推进智慧城市建设,制定标准规范,逐步整合集成目前不同单位建设的智慧城市相关系统平台。

其次,要组建多学科、多领域、复合型的智慧城市运维团队,统筹推进智慧城市建设与应用。目前,许多城市都在建设云平台、大数据中心、城市大脑,成立了大数据管理局、大数据应用发展局等专门机构,可以协调、统筹相关政府部门、企业等协同推进智慧城市建设。

第三,全面提升智能化程度,推进针对政府、单位、公众的智慧应用。目前的智慧城市建设以硬件设施、数据资源为重点,智能化程度尚有待提高,今后需要深入推进数据挖掘、人工智能和知识服务。

(作者为南京大学地理与海洋科学学院地理信息科学系教授)

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