新技术在智慧城市建设中的应用

本文对智慧城市进行了阐述，分析了其特征，给出了智慧城市的建设思路，阐述智慧城市建设中一些新技术的应用。为城市的发展提供了方法借鉴。

一、数字城市发展现状

智慧城市建设需要以数字城市为基础、而数字城市必须是彻底数字化的城市。中国学者特别是地学界的专家认识到“数字地球”战略将是推动我国信息化建设和社会经济、资源环境可持续发展的重要武器。

这一阶段”数字城市“的建设过程所取得的成果是将我国城市信息化建设向前推动了一大步。”数字城市“建设的推动力主要来自空间地理信息系统技术的发展。

以城市化内容的虚拟实现为特征数字城市建设的主要内容是利用空间地理信息系统将城市建设、管理、经济、民生等信息与空间地理位置信息联系在一起实现更精准的服务。

在这一阶段的数字城市建设过程中核心支撑是空间地理信息和空间地理信息技术。由此产生的问题是：这一城市数字化的进程止步于建筑之外城市中巨大的建筑空间没有数字化所以这样的”数字城市“是不彻底的数字城市。

二、智慧城市的概念及特征

2008年11月，IBM公司在纽约召开的外国关系理事会上，首次提出了“智慧的地球”理念。之后“智慧城市”应运而生，智慧城市是以数字城市、互联网、云计算、物联网等新技术为支撑，以“大数据时代”的数据中心为基础设施，在城市各个方面实现智能应用的高级城市发展形态。

智慧城市的实质是利用先进的信息技术，实现城市智慧式管理和运行，进而为城市中的人创造更美好的生活，促进城市的可持续发展。李德仁院士指出，“智慧城市=物联网+互联网”。“智慧城市”自从提出概念以来，就被大家广泛关注，到目前为止，主要有以下几方面的特征：

1)“智慧城市”与物联网紧密相连。物联网就是“物物相连的互联网”，其离不开互联网，以物联网为核心的，是在互联网基础上的延伸和扩展的网络，它将使得任何物理的实物都可以进行信息交换和通讯，实现了物物相连。

2)智能应用。智慧城市拥有海量的数据，要真正实现“智慧”，城市需要拥有能够处理分析海量数据的能力。目前的“云计算”提供了很好的解决方案。

通过云端的计算，结合互联网技术，智慧城市通过集中整合各类信息，并将处理后的各类信息通过网络传递出去，实现资源共享，网络间的个体之间可以实现信息交互，从而完成信息的增值应用。

3)高新技术的整合。要实现智慧城市，需要整合许多高新技术，如数据采集的时候需要遥感技术、GPS技术、物联网技术等，数据传输的时候需要网络技术，数据处理的时候需要云计算、GIS技术等。

三、新技术在智慧城市建设中的应用

(一)建筑信息模型(BIM)技术

随着建筑信息模型(BIM)技术的出现和推广应用，为已建和新建的建筑空间数字化提供了可行的技术路线。

建筑空间数字化的充分必要性，可以从两个方面分析：

一是当土地上的建筑物容积率超过1：1时，意味着建筑面积超过了土地面积。美国曼哈顿地区的建筑面积就超过了土地面积。如果“数字城市”中没有包含巨大的建筑空间的数字化，这个“数字城市”是不彻底的;

二是人类生活在两种状态中，一是在房屋里、二是在去另外一个房屋里的路上。在路上由地理信息提供服务，那么到了房屋内怎样得到更好、更智慧的服务呢?所以必须实现建筑空间的数字化。

随着建筑信息模型技术的出现和发展，为实现建筑空间的数字化提供了技术途径。

BIM技术，为工程设计建造领域带来了第二次革命，是从二维图纸(CAD)到三维设计和建造(BIM)的革命，也是一次真正的建设行业革命，BIM技术将彻底改变建设工程设计、建造和运维方式;同时，BIM技术正在实现城市的彻底数字化，随之而来的应用与影响极其广泛、深远。

(二)物联网技术在智慧城市建设中的应用

(1)智慧政务

1)通过政务云、政务数据交换平台及完善的政务信息资源目录体系，实现跨部门的信息共享与资源整合，建立一体化的政务资源体系。

2)通过整合政府门户网站、呼叫中心等相关政务服务资源，实现政府、企业和公众随时随地通过互联网、电话、移动终端等多种渠道获取一致与整合的政务服务。

3)通过资源共享及流程整合，完善政务服务监管渠道，为企业、社会其它机构和公众等提供一站式服务，实现足不出户就可以随时随地办理相关业务。

4)通过建立完善的信息采集系统，利用强大的数据挖掘、加工处理等海量数据计算手段，以及科学的智能分析协同决策系统，实现政府科学、智能决策等。

(2)智慧物流

1)多元化的数据采集、感知技术。基于物联网的智慧物流，面对的是形式多样、信息关系异常复杂的各类数据，多元化的数据采集、感知技术，为智慧物流提供了几本的技术支撑。

2)泛在网络支撑下可靠的数据传输技术。随着物联网的发展，泛在网络将成为信息通讯网络的基础设施，在于其它网络融合的基础上，提供给智慧物流可靠的数据传输技术，为人们准确的提供各类信息。

3)基于海量信息资源的智慧决策、安全保障及管理技术。对物联网海量感知信息的加工处理，是智慧物流进行智慧决策的前提。

(3)智慧交通

1)紧急救援系统。当紧急情况发生时，车主按动车上安装的紧急按钮，通过无线通信接通客服中心。客服人员能够通过GPS技术精确定位，将救援送达车主。在救援过程中，客服人员不仅能一直与车主进行在线的交流，而且能够实时调度救援资源，最小化车主的生命财产损失。

2)智能导航系统。现行试用的路线推荐系统能够根据司机需求和实时交通信息，推荐最短路径、时间最优路径，甚至为出租车司机推荐最有可能搭载乘客的路线。

3)动态显示车位占用状态，实时监控整个停车场的使用状况;快速路径算法，引导汽车迅速进入空闲车位。能够统计统计停车场的分时段占用率、每天或使用率，辅助知道停车管理安排。

(三)测绘技术在智慧城市建设中的应用

(1)数字航空数码摄影

随着CCD传感器技术的发展，数字航空摄影已呈现明显的优势，航空数码相机面临着前所未有的发展机遇。航空数码相机主要有两个发展方向：一个是基于线阵(LINear-Array)的传感器方向;另一个是基于面阵(PlaNe-Array)的传感器方向。

航空数码传感器已成为我国高分辨率影像获取的主要设备，同时也是数字城市建设中制作大比例尺数字表面模型(dSM)、数字高程模型(deM)数字正射影像(dOM)和数字线划图(dLG)的主要数据来源。

此外，中低空高分辨率主被动宽幅与三维探测遥感设备、宽幅高精度的航空数码测量型多光谱相机、成像光谱仪、LIDAR等载荷发展也非常迅速，对地获取高分辨率空间数据的能力明显增强。

(2)高分辨卫星遥感

自2000年以来，高空间分辨率的遥感卫星成为商业遥感主流。我国测绘卫星即资源三号卫星资源三号卫星集测绘和资源调查功能于一体，主要用于生产中国1∶50000基础地理信息产品，以及1∶25000等更大比例尺地图的修测和更新，开展国土资源调查与监测，为防灾减灾、农林水利、生态环境、城市规划与建设、交通和国防建设等领域提供有效的服务，同时也为智慧城市建设提供数据基础。

(3)LIDAR系统

LIDAR系统是一种新型传感器设备。它将激光用于回波测距，直接获取高精度的数字表面模型，然后通过数据后处理的方式获得城市建模、植被参数反演、电力巡线等面向不同行业的数据。

为对地观测技术的应用提供新型数据，同时会为智能城市中的三维重建提供重要数据。

(4)低空摄影测量系统

低空无人机是当代低空空间技术应用的主要载体之一，可以通过地面遥控实现大倾角(40°-60°)摄影，能够按布设航线获取各建筑物各侧面和顶部影像，遥感影像中心位置的空间分辨率可以达到0.1M甚至更高。

因此，可利用所拍摄的高分辨率低空影像作为城市三维模型的影像源，从而充分发挥影像数据的多重作用。低空多角度高分辨率遥感影像是城市景观中三维对象各种纹理信息最可靠的来源。建筑物是城市三维景观的主体，在现有二维数据的辅助下，能够方便、准确地获取建筑物的高度及几何构成信息;其三维模型可以通过低空遥感影像三维重建并映射纹理获得。

在三维可视化中，建筑物屋顶和墙面分为可见面和不可见面。首先判断屋顶和墙面的“可见性”，然后根据多航带影像进行最佳纹理的映射，结合消隐分析、纹理纠正等技术措施，生成与真实建筑物一致的三维模型，保证其最佳可视效果。

(5)倾斜摄影技术

它是近几年发展起来的一项高新技术，集成了传统航空摄影技术和数字地面采集技术，克服传统航摄技术只能从垂直角度拍摄的局限性，通过在同一飞行平台上搭载多台传感器，同时从1个垂直角度和4个倾斜角度采集影像，构建地面三维模型。

这样弥补了正射影像的不足，更加真实地反映地物的实际情况，提高我国数字城市建设中建筑物侧面纹理的基础数据获取效率。

结语

智慧城市建设是一个始终会伴随着技术的发展不断有新的智慧需要融入城市发展的漫长阶段。因此，智慧城市建设需要建立在彻底数字化城市基础上的发展建设方式、这是智慧城市建设发展规律的客观要求。