搭建智慧城市“数字空间底座” ——实景三维西安建设纪略

近期，在 Urban20（G20城市参与小组）组织、世界城地组织亚太区主办的“促进城市间合作，加快应对气候变化、疫情和经济复苏”主题峰会上，西安市应邀在这一世界舞台上分享了智慧城市建设经验。

 

智慧西安建设的一个主要方向是数据资源和生产要素建设。而依托新型基础测绘开展城市实景三维建设，是智慧西安建设的基础。目前，一个为实景三维中国建设探索经验，为西安城市治理、环境保护、规划建设、交通运行、安全生产、文化旅游等各方面提供智慧化建设的“数字空间底座”，正逐渐成型。

 

借力试点，推动基础测绘转型升级

 

2019年1月，随着《中共西安市委关于加快推进新型智慧城市建设的决定》发布，西安新型智慧城市建设进入加速期。2020年11月,自然资源部批准西安成为我国新型基础测绘建设试点城市后，西安市政府在前期研究的基础上划定了150平方公里的试验区，并组织力量迅速编制完成《实景三维西安—国家新型基础测绘建设西安试点实施方案》（以下简称《试点方案》）。

 

“实景三维西安作为智慧西安的数字空间底座，将解决智慧城市建设过程中时空数据获取难、标准不统一、数据更新不及时等问题，提升空间信息资源共享水平和基础测绘数据服务能力，赋能智慧西安建设。”西安市勘察测绘院副院长、总工程师张周平说。围绕这一目标，实景三维西安建设从产品模式设计、生产组织模式建立、地理实体库建设、平台建设与示范应用、政策标准体系建设等五个方面开展攻关，最终形成1+1+1+3+6的成果体系。

 

即一个新型基础测绘数据库（实景三维西安），其内容包括地物实体、地理单元、地理网格、地理场景以及属性信息等数据；同时以地理实体为索引，按需提取素材，按照时空进行序化、关联和融合，形成的实景三维西安将成为自然资源管理、环境保护等提供统一的城市“地理底座”。

 

一个实景三维西安服务平台，是分布式汇聚公共专题数据、互联网在线抓取数据、物联网实时感知数据，形成平台数据集，经服务化、池化建立的新型基础测绘数据服务平台，能在线或离线提供数据、接口、功能和知识服务。

 

一套政策标准体系，包括行业统筹数据汇交制度、基础测绘数据共享办法、城市地理实体分类标准、基础地理实体数据规范、传统地理信息数据实体化生产技术规程、实景三维地理实体生产技术规程等六大制度。

 

三个示范应用包括基于实景三维的自然资源“地理底座”服务系统、基于实景三维的城市公共服务资源管理系统、基于实景三维的社区信息管理系统。其他行业和部门的智慧化建设，以这三个应用为范本在底座上进行。

 

六类知识服务研究，即通过数据挖掘，相关部门可结合西安城市管理和发展中的痛点和难点开展城市内涝分析知识服务、地面沉降分析知识服务、城市公共设施均等性分析知识服务、城市功能区分析知识服务、城市增长边界分析知识服务和用地类型与空气质量的关联性分析知识服务。

 

创新推进，数字空间底座亮点纷呈

 

2020年12月，《试点方案》通过评审后，西安市政府立即成立了市级工作领导小组，市资源规划局组建工作专班，西安市勘察测绘院设立研究中心开展专题研究，有望在今年底全面完成试验区数字空间底座试点工作的建设任务。

 

据介绍，研究组先后开展了基于省市协同和数据汇交的行业数据统筹共享模式、基于互联网的地理实体变化发现与非涉密地理实体信息采集更新机制、基于互联网的测绘项目众包采集生产组织等方面的探索研究，形成了《行业数据统筹汇交制度》及相关技术支撑体系；编制完成了《城市地理实体分类标准》《基础地理实体数据规范》《传统地理信息数据实体化生产技术规程》《实景三维地理实体生产技术规程》等多项标准规范。

 

“特别是在新型地理实体生产过程中，我们探索性地开展了基于多源数据的实景三维建模技术研究，取得了令人满意的效果。”张周平介绍，研究组构建的传统地理信息要素与基础地理实体的对应关系，打通了自动实体化改造技术流程，通过研发专用软件完成已有传统数字线划地图（DLG）数据实体化生产。研究组综合利用无人机空中倾斜摄影、空中激光扫描、地面移动激光三维扫描和街景摄影测量等技术采集多源数据，完成高精度真正射影像（TDOM）、数字高程模型（DEM）、数字表面模型（DSM）、地表融合点云等实景三维场景数据产品生产，为解决单一数据源实景三维建模存在的问题提供了技术方法和思路，验证了各类实景三维产品生产工艺的科学性和合理性以及国产软硬件生产设备支撑体系的适用性，为推动实景三维中国数据生产体系建设积累了宝贵经验。

 

同时，研究组采用私有云超融合技术及其国产自主基础软硬件产品搭建基础支撑环境，实现了各类数据的安全存储、管理、调度与使用；重点研发了网络协同更新、同一类型数据不同格式输出、按需组装以及多种数据产品服务的自动化生产等功能，特别是在湖仓一体化存储、多源数据集成可视化、无极制图、数据脱敏等关键技术的研究与集成方面取得了显著成效。

 

此外，围绕服务自然资源管理和城市数字化转型需求，研究组遵循高效、安全、可控、兼容原则，建设的实景三维西安服务体系以保障数据安全、网络安全和有效服务为总要求，具备面向不同应用需求和应用场景的按需组装与产品自动构建、数据与知识服务、多类型业务系统兼容适配、未来业务系统基础框架定制化快速搭建等能力。

 

踔厉奋发，实景三维助力西安数字化转型

 

据介绍，西安市全面推进实景三维建设过程中，在应用最新信息化技术的同时，还进行了大量科技创新。

 

首先，研究组在多种新技术融合方面开展了积极探索，大量应用数据中台、微服务、数据挖掘等新技术，为突破数据共享与保密瓶颈，应用了数据加密技术；为提高地理实体变化发现效率，应用了人工智能技术；为突破结构化和非结构化海量数据存储与高效检索难题，使用了数据湖技术。

 

其次，研究组采用混合云架构技术体系，将云基础设施环境中所有的存储资源、计算资源、网络资源、软件资源等进行整合，形成统一的云资源服务池，构建了支撑面向数据生产、数据存储与备份、数据与信息服务、示范应用与知识服务、业务系统基础云环境服务等云资源服务体系，实现云资源的解耦和动态调度。

 

此外，研究组全面推进实景三维与物联感知数据融合，将实时获取的物联感知数据（如手机信令、视频监控、环境动态监测等），通过信息位置解译、空间标定、实体语义挂接等技术手段，实现与实景三维数据的融合与空间动态可视化表达。

 

“实景三维西安的建成将实现基础测绘‘两支撑、一提升’的工作定位，有效支撑智慧西安建设，助力西安数字化转型，提升西安数字政府建设水平。”张周平说。