發(fā)展背景

截至2016年6月富纸，我國(guó)95%的副省級(jí)城市审姓、76%的地級(jí)城市珍特，總計(jì)超過500座城市祝峻，均在政府工作報(bào)告中明確提出或正在建設(shè)智慧城市魔吐，這一數(shù)字占據(jù)全世界智慧城市創(chuàng)建總數(shù)的一半以上，2013年以來國(guó)家智慧城市試點(diǎn)名單共分三批合計(jì)共290個(gè)莱找。

城市景觀

智慧城市是在社會(huì)的發(fā)展酬姆，城市建設(shè)的進(jìn)一步發(fā)展，城市規(guī)模越來越大奥溺，城市人口越來越多辞色，城市管理面臨管理范圍不斷擴(kuò)大、管理領(lǐng)域不斷增多浮定、管理內(nèi)容日趨多樣和繁雜等問題的背景下提出來的相满，為解決城市發(fā)展難題层亿，實(shí)現(xiàn)城市可持續(xù)發(fā)展，建設(shè)智慧城市已成為當(dāng)今世界城市發(fā)展不可逆轉(zhuǎn)的歷史潮流立美。到目前為止匿又，智慧城市目前也沒有一個(gè)比較明確的定義。

人們通常會(huì)給智慧城市一個(gè)非常廣闊的外延建蹄，這沒有問題碌更，因?yàn)槌鞘写_實(shí)需要從整體來理解。但僅僅采納任何一項(xiàng)技術(shù)本身洞慎，不管多么的優(yōu)秀痛单，都不能解決城市問題——但信息技術(shù)毫無疑問作用將會(huì)重大。在這本書里劲腿，我取一個(gè)更窄的定義旭绒，把“智慧城市”定義為一個(gè)將信息技術(shù)與基礎(chǔ)設(shè)施、建筑焦人、日常生活用品快压、甚至我們的身體相結(jié)合來解決社會(huì)、經(jīng)濟(jì)垃瞧、和環(huán)境問題的城市蔫劣。 ——安東尼·湯森

而三維GIS就在其中發(fā)揮著重要的作用。

關(guān)系

• 地理信息是智慧城市的重要基礎(chǔ)信息
• 地理信息是智慧城市的重要感知信息
• GIS技術(shù)是智慧應(yīng)用的重要支撐
• 基于GIS的空間關(guān)聯(lián)分析提升城市智能

GIS技術(shù)作為城市空間信息表達(dá)和管理的主要工具个从，在城市規(guī)劃和管理中發(fā)揮著越來越重要的作用脉幢。

隨著我國(guó)城市化進(jìn)程的不斷加快，對(duì)城市規(guī)劃建設(shè)管理工作也提出了更高的要求嗦锐，僅僅基于二維GIS技術(shù)的城市規(guī)劃與分析嫌松，現(xiàn)已無法滿足城市規(guī)劃與監(jiān)督管理中多維動(dòng)態(tài)空間分析的需求，必須借助三維GIS技術(shù)奕污，展現(xiàn)城市的景觀風(fēng)貌萎羔，以提高城市空間環(huán)境品質(zhì)，提升城市規(guī)劃建設(shè)管理水平碳默，減少?zèng)Q策失誤和盲目性贾陷。

利用三維GIS對(duì)整個(gè)城市的三維立體空間進(jìn)行統(tǒng)一描述，并充分準(zhǔn)確地集成表達(dá)地下的地質(zhì)嘱根、管線髓废、構(gòu)筑物，地上的土地该抒、交通慌洪、建筑、植被,以及室內(nèi)的設(shè)施、房產(chǎn)冈爹、人口等涌攻，形成與現(xiàn)實(shí)世界一致的三維立體空間框架。

實(shí)際街景圖

自動(dòng)化建模

應(yīng)用

• 城市規(guī)劃

利用三維城市規(guī)劃系統(tǒng)频伤，可以在仿真的城市場(chǎng)景中實(shí)時(shí)互動(dòng)地評(píng)估與分析規(guī)劃方案癣漆，為規(guī)劃管理者提供更加直觀與科學(xué)的依據(jù)，這是平面圖剂买、效果圖惠爽、沙盤乃至動(dòng)畫等所不能達(dá)到的效果。

虛擬城市

除了單體建筑物的規(guī)劃瞬哼，我們還可以從整體考慮城市的發(fā)展方向婚肆。

智能城市科學(xué)規(guī)劃平臺(tái)系統(tǒng)

1號(hào)區(qū)域標(biāo)識(shí)17個(gè)領(lǐng)域指數(shù)加一個(gè)綜合宜居指數(shù)。每個(gè)領(lǐng)域的指數(shù)都由該領(lǐng)域的幾個(gè)基礎(chǔ)指標(biāo)經(jīng)過數(shù)據(jù)挖掘算法綜合計(jì)算得出坐慰。綜合宜居指數(shù)由17個(gè)領(lǐng)域的指標(biāo)綜合計(jì)算得到较性，標(biāo)識(shí)該區(qū)域的人民生活宜居情況。
2號(hào)區(qū)域標(biāo)識(shí)城市特征结胀，如水滴形的工業(yè)城市赞咙，陀螺形的旅游城市，圓形的綜合城市等糟港，城市特征更接近于哪個(gè)形狀攀操，標(biāo)識(shí)城市當(dāng)前處于什么類型的城市，且與該類型的典型城市的差別秸抚，以及發(fā)展方向速和。
3號(hào)區(qū)域標(biāo)識(shí)城市指數(shù)分布情況，與17+1個(gè)指標(biāo)聯(lián)動(dòng)剥汤，展示各指標(biāo)的分布情況颠放。
4號(hào)區(qū)域羅列出整個(gè)評(píng)估體系的100個(gè)指標(biāo)，用顏色區(qū)分不同指標(biāo)的分類情況吭敢，鼠標(biāo)經(jīng)過會(huì)展示該指標(biāo)名稱和具體數(shù)值碰凶。

• 公共設(shè)施管理

智慧城市就是為了解決各種各樣的城市病而誕生的，所以公共社會(huì)管理是智慧城市中很重要一環(huán)鹿驼。

地下管道

公共大型服務(wù)設(shè)施建筑一般分布廣泛欲低，建筑物龐大，結(jié)構(gòu)復(fù)雜蠢沿，這里以地下管線為例介紹伸头，地下管線歷來是城市的“血管”和“神經(jīng)”，涉及給水舷蟀、雨水、污水、燃?xì)庖耙恕㈦娏ιú健⒙窡簟⒂芯€電視匈子、工業(yè)等十多種地下管線河胎，形成一張錯(cuò)綜復(fù)雜的地下管線網(wǎng)絡(luò)，利用三維GIS技術(shù)建立地下綜合管線信息系統(tǒng)可使和城市規(guī)劃建設(shè)部門輕松掌握所管轄范圍內(nèi)各類地下管網(wǎng)的用途虎敦、管徑游岳、材質(zhì)、年限其徙、凈距等數(shù)據(jù)信息胚迫。

• 應(yīng)急救災(zāi)

應(yīng)急救災(zāi)

應(yīng)急救災(zāi)也是智慧城市建設(shè)中很重要的一環(huán)。

在洪水唾那、臺(tái)風(fēng)访锻、地震、火災(zāi)闹获、爆炸期犬、化學(xué)品泄露、交通事故避诽、恐怖襲擊等重大突發(fā)公共事件面前龟虎，如何實(shí)現(xiàn)全面檢測(cè)監(jiān)控，并快速沙庐、動(dòng)態(tài)的全面了解現(xiàn)場(chǎng)裝遣总，如何根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)時(shí)情況疏散人群、組織救援轨功、協(xié)調(diào)各方資源提供應(yīng)急保障旭斥。一般來說，突發(fā)事件都發(fā)生在一個(gè)特定空間環(huán)境內(nèi)古涧，應(yīng)急指揮救援也依賴于這一空間環(huán)境垂券，所以引入空間信息理論和計(jì)算機(jī)應(yīng)用技術(shù)相結(jié)合的三維地理信息系統(tǒng)來解決這一矛盾勢(shì)在必行。

• 室內(nèi)服務(wù)

室內(nèi)景觀

現(xiàn)在移動(dòng)設(shè)備越來越普遍羡滑，手機(jī)里的各種APP應(yīng)用讓路癡們總算不至于在城里迷路餓死菇爪，但是有一些路癡卻迷路迷到建筑物里面了。公共設(shè)施建筑內(nèi)部結(jié)構(gòu)越來越復(fù)雜柒昏，尤其是商場(chǎng)凳宙、醫(yī)院，就算不是路癡的人想一下子搞清楚東南西北也有點(diǎn)困難职祷。

然而現(xiàn)在的室內(nèi)導(dǎo)航圖一般都是二維電子圖氏涩，甚至只是示意圖届囚，用起來不是很直觀方便，BIM與Skyline結(jié)合是尖，似乎讓問題得到了解決意系。Skyline作為一款非常成熟的三維GIS平臺(tái)，已經(jīng)支持物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)的接入饺汹，結(jié)合BIM建筑特點(diǎn)蛔添，可以做輕松做到模擬真實(shí)情景定位，應(yīng)用方面當(dāng)然也很廣兜辞，比如地下停車場(chǎng)內(nèi)尋找車位迎瞧、醫(yī)院內(nèi)尋找科室、商場(chǎng)內(nèi)尋找品牌店等等逸吵。

在大型商業(yè)購(gòu)物中心凶硅，基于位置的營(yíng)銷正在逐漸興起，這可以幫助顧客從進(jìn)入商場(chǎng)的那一刻開始胁塞，通過智能手機(jī)獲取到商場(chǎng)的促銷信息和個(gè)性化推薦信息咏尝，提升顧客的購(gòu)物體驗(yàn)。這也是三維GIS在智慧城市中的一個(gè)應(yīng)用啸罢。

重難點(diǎn)

• 真三維模型

傳統(tǒng)三維空間數(shù)據(jù)模型大都面向特定的專業(yè)領(lǐng)域编检，如地質(zhì)模型、礦山模型扰才、地表景觀模型等允懂，這些模型大部分針對(duì)單一數(shù)據(jù)類型，不能表示多源異構(gòu)數(shù)據(jù)衩匣，并且缺乏統(tǒng)一的語(yǔ)義表達(dá)蕾总、在多尺度表達(dá)的一致性方面較差，需要在線進(jìn)行坐標(biāo)轉(zhuǎn)換琅捏、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換生百，不同系統(tǒng)功能難以并行處理、增加三維繪制狀態(tài)的切換頻率等

基于此開發(fā)的系統(tǒng)柄延，數(shù)據(jù)和軟件的耦合程度很高蚀浆，重用價(jià)值不高。

針對(duì)地上下和室內(nèi)外多粒度對(duì) 象統(tǒng)一表達(dá)的復(fù)雜性與高效性難題搜吧，地上下和室內(nèi) 外一體化表達(dá)的問題市俊，需要建立真三維數(shù)據(jù)模型。

將復(fù)雜的三維地理環(huán)境劃分為3個(gè)層次進(jìn)行描述：地形表面層次滤奈、地上下立 體空間層次和建筑物三維內(nèi)部空間層次摆昧。

（1）地形表面層次是面向完整的2.5D地表空間 管理，在整個(gè)區(qū)域地形表面空間層次上確保合理的 空間劃分與區(qū)域識(shí)別蜒程；

（2）地上下立體層次是基于基本的立體層次描 述的三維空間绅你，主要解決三維空間對(duì)象在二維抽象 表示中產(chǎn)生的地上下交疊問題伺帘，滿足三維空間層面 的對(duì)象精確表達(dá)與分析需求；

（3）建筑物三維內(nèi)部空間層次是基于建筑結(jié)構(gòu) 的語(yǔ)義關(guān)系進(jìn)一步詳細(xì)劃分的內(nèi)部空間層次勇吊，使用“位于”和“部分－組成”語(yǔ)義關(guān)系來表達(dá)建筑物的內(nèi)
部邏輯構(gòu)成曼追，從而建立完整的三維內(nèi)部空間表示窍仰。

• 精確高效的三維GIS集成建模

GIS

BIM

GIS是應(yīng)用于大空間尺度的汉规，比如道路，燃?xì)饩运保娏φ胧罚ㄓ崳┧鹊鳥IM是負(fù)責(zé)單體工程信息管理的啄枕，如建筑，結(jié)構(gòu)族沃，機(jī)電等频祝。

因此，傳統(tǒng)三維GIS難以提供一個(gè)城市完整的空間表達(dá)與管理的解決方案脆淹，尤其是宏觀規(guī)劃管理跟微觀精細(xì)化管理之間的矛盾十分突出常空，需要發(fā)展全要素級(jí)地理空間信息系統(tǒng)。

• 管理運(yùn)維

雖然“智慧城市”的概念在國(guó)內(nèi)炒的比較火熱盖溺，相關(guān)的項(xiàng)目也有很多漓糙，但到目前為止，并沒有看到落地的案例或者突破性的進(jìn)展烘嘱。

數(shù)字化城市

智慧城市

上述的概念圖只是從技術(shù)上給“智慧城市”的定義昆禽，但要真正的實(shí)現(xiàn)智慧城市，更多的是管理運(yùn)維上的思考蝇庭。

智慧城市之所以一直無法落地醉鳖，主要原因有：

• 發(fā)展盲目
  很多“智慧城市”的項(xiàng)目，往往只是跟風(fēng)哮内，沒有明確的規(guī)劃和設(shè)計(jì)方案

• 有智慧項(xiàng)目盗棵，無智慧城市
  智慧城市屬于大集合的概念，許多城市雖然有“智慧城管”牍蜂，“電子政務(wù)”漾根，“數(shù)字交通”等項(xiàng)目，但難于集成鲫竞，跨越多個(gè)行業(yè)和專業(yè)的解決方案的整合還是一個(gè)難題

• 基礎(chǔ)薄弱
  很多區(qū)縣級(jí)別的城市罔顧城市發(fā)展的規(guī)律辐怕，在基礎(chǔ)設(shè)計(jì)沒有建設(shè)好，“數(shù)字城市”還在摸索階段時(shí)从绘，就開始盲目跟風(fēng)寄疏，上馬相關(guān)項(xiàng)目是牢，“數(shù)字”都沒有達(dá)到，何來的“智慧”

真正成熟的智慧城市目前來看還是一種美好的愿景陕截，而不是短期內(nèi)可以達(dá)到的目標(biāo)驳棱。

我們可以在信息搜集、指揮調(diào)度农曲、信息反饋方面先做一些工作社搅，逐步把城市居民的個(gè)體智慧能力接進(jìn)去，從而推動(dòng)智慧城市的發(fā)展乳规。但總體來看形葬，智慧城市建設(shè)的路還非常長(zhǎng)。