三维地图助力智慧城市建设.docx

三维地图助力智慧城市建设一、都市先行，城市三维地图应用逐渐遍布全球三维地图是具有位置信息的三维图像，即“三维地图=三维图像+位置信息”，是一定区域的实景的数字化再现。通过激光扫描仪对地面及物体进行全方位的连续扫描，获得地面及物体表面每个采样点的空间坐标信息，并用全息相机获得地面和物体的影像照片。之后通过相关计算机处理软件用所获得的采样点数据形成实景的三维点云图、继而生成三维模型，然后将真实物体的纹理信息加到三维模型上，最后去除噪声并进行图像优化，获得与实景极为近似的三维地图。三维地图从英国Bath城的三维计算机模型建立开始，上世纪90年代开始有了较大的发展。到2000年，全球已有63个城市建立了一定规模的三维城市模型应用(其中38个城市的人口在100万以上)，三维地图的应用与规模和城市经济发达程度相关，如伦教、纽约、东京等国际性大城市早已积极开展三维地图的应用。我国也从上世纪90年代起，在北京、上海、广州、深圳等大城市陆续开始了一些三维城市模型的研究，主要集中于三维场景演示方面，相关项目有上海北外滩应拟城市系统与深圳市数字三维城市演示系统等。二、三维地图在智慧城市建设中大有可为人类发展经历了石器时代、青铜时代、铁器时代、蒸汽时代、电气时代，随着计算机的出现和普及以及现代通信网络的发展，人、物通过信息紧密结合在一起，人类社会从而进入了全新的时代-信息时代!在信息时代中，人类通过利用网络、智能化设备等创造出具有“开放性、统筹性、交互性、学习性”的新型城市“智慧城市”。IBM在其智慧的城市在中国白皮书中，对智慧城市特点定义为全面物联、充分整合、激励创新、协同运作等四方面。即智能传感设备将城市公共设施物联成网，物联网与互联网系统完全对接融合，政府、企业在智慧基础设施之上进行科技和业务的创新应用，城市的各个关键系统和参与者进行和谐高效地协作。智慧城市包括智能交通、智能医疗、智能家居等多个方面。而要实现智慧城市，首先是要形成城市的立体形态信息，即建立三维数字城市信息数据库，将真实城市的关键物理信息(道路、房屋、桥梁等的位置、空间结构等信息)提取出来，通过数字化、模拟仿真等方式形成城市的三维地图，并通过将管理信息(如房屋使用、人口、电力水力分布等信息)与城市三维立体图像结合，实现对真实城市的智能管理。三维地图是真实城市的映射，但其作用并不仅仅只是城市的图像展示，而是后续所有智能城市管理的基础。通过三维地图，各种基于位置的服务如智能交通、物联网等才有了发展的基础。可以说，三维地图是智慧城市发展的基础，更是关键环节!(一)智慧城市是“中国梦”的具体实现，国家高度重视并加速推进建设，投资量大智慧城市是“中国梦”的具体实现，智慧城市建设将启动一个综合的巨大的市场。“十一五”期间，全国已有29个省、自治区、直辖市的120个城市开展了数字城市建设，其中40个城市已经建成，带动各地基础测绘投入约12亿元。2013年1月29日，住建部公布90个智慧城市试点的名单;预计未来3个月内第二批约50个智慧城市的试点名单将被公布。智慧城市建设市场空间巨大，仅武汉市的智慧城市建设投资规划就超过817亿元，全国范围看，根据住建部和城乡建设部的信息，2013年5月初住建部与各省区市和首批90个国际智慧城市试点城市完成创建任务书的签约。继国开行提供不低于800亿元的投融资额度后，由于几家机构承诺提供投资额度。粗略估计，智慧城市建设相关投资或将超过4400亿元。国家测绘局副局长宋超智表示，“今后一个时期，将每年遴选30至50个城市，纳入数字城市推广计划，力争到十二五末基本完成全国地级市和部分县级市的数字城市建设，逐步实现国家、省、市地理信息资源的上下贯通和横向互联，基本建成由一个网(全球卫星定位综合服务网)一张图(国家基本比例尺地形图)和一个平台(国家地理信息公共服务平台)组成的数字中国”。智慧城市建设中三维地图将是重要的一环，许多服务和应用都基于三维地图而展开。我们认为三维地图的相关产业链将是智慧城市建设中最早获益的领域之一。(二)三维地图助力智慧城市建设：从协助管理到商业应用，市场潜力巨大1、缓解大城市交通拥堵“难症”，基于三维地图的智能交通作用明显世界上的人、物体、场所由其逻辑关系已紧密联系成为整体。通过其各自的位置坐标进行定位，再根据其不同的属性和需求根据位置信息进行匹配，就能形成一个信息化的网状结构。有了这个信息网，人、物、场所就不再是孤立点，可以进行智能化管理，从而大大提高管理效率、便捷人类的生活。三维图像正是基于位置服务最重要的基础，由此发展出各种新的应用技术，其中很多只是曾经的科幻作品中的应用，都正在三维图像的出现后逐渐变为现实。以汽车为代表的交通工具曾经是推动人类行程效率提高的代表，然而随着车辆数目剧增，越来越多的城市出现道路拥堵，形成交通的“动脉硬化”，反而大幅降低了行程效率。对道路的使用往往与居民活动的方向性和选择性有关，比如早晚上下班潮，往往呈现上下班方向的车道非常拥挤、而反方向的道路比较空闲。通过管理充分发挥城市道路，减少拥堵已成为城市交通管理中最重要的任务。三维地图是智能交通管理中最重要的基础，智能交通系统的大部分信息都需要在地图中显示，包括车道、街道设备、车辆(加装车载定位装置或由监控摄像头拍摄)的位置信息。三维地图可以将交通线路、周围环境甚至是驾驶员视角信息展现到交通管理部门或是车辆驾驶员处。管理部门可根据道路拥堵情况，动态调节路口红绿灯变换时间、临时改变车道通行方向以减少道路使用的不平衡性，满足交通需求，并通知驾驶员各道路的拥堵情况、给予选路建议;车辆驾驶员可通过车载的道路状况显示装置获得实时路况信息，合理安排道路选择。从而最大化发挥城市道路的使用能力，提高通行效率。三维地图也是现有导航地图最好的升级方向，现有导航地图主要是平面地图，配以文字说明，但对于进入陌生地段的驾驶员，由于地形不熟，尤其是在道路复杂，岔道密集的地区，仅靠平面图像和文字说明往往找不到正确的道路。三维地图不仅显示道路信息，还可以将沿线楼宇、交通指示装置或是特殊景物(数目、山石等)以立体图像的形式展现出来，从而使驾驶员更容易通过这些道路环境的图像信息，找到正确的道路。据光明网报道，武汉研制智能交通系统，在实际应用中做对比实验：两辆车同时从东湖路出发，目的地为汉阳国际博览中心，两车行至长江大桥时，遭遇车辆滞留。其中一辆车通过路口交通诱导屏得知前方车流量大，采取绕行江城大道，而另一辆车仍沿最短路线行驶。最后结果是绕行车辆率先到达目的地，相比未绕道车，虽然多行驶8公里，但油耗相当，并早到20分钟。另根据交管部门的科研数据显示：通过智能交通系统实施实时路况诱导，车速普遍提升10%，平均行车时间则下降近10%。智能交通在缓解道路拥塞，提高车辆出行效率上有较好的应用结果。仅就我国而言，根据交通运输部公布2012年公路水路交通运输行业发展统计公报，2012年末全国公路总里程达423.75万公里，密度达到44.1公里/百平方公里，其中等级公路里程为360.96万公里，占总里程的92.26%。城市道路规模更大，2012年仅成都市道路里程即超过2.2万公里。三维地图在交通管理中的应用市场广阔。2、三维地图助益智慧城市建设：可视化促进城市管理进入智能管理新阶段智慧城市建设中，政府管理也是重要一环。过去政府对辖区信息的管理从查卷宗升级为网络数据库，但仍无法直观的查询和展现与实景统一的信息。通过三维图像，可将具体的实景和抽象的管理信息统一，从而大大提高了管理效率，使真实的城市真正具有了“智慧”。在具体应用中，如在在建立好的城市三维地图中可对每一个居民住宅中每一户与住户信息做关联，户籍管理处通过点击三维地图中的房屋图像，即可显示该房屋内的住户人数及个人信息。这一应用还可扩展至商场商户以及公共场所的信息管理。城市管理人员还可通过图像，精确定位位置信息。河南许昌市的城市巡视人员在工作中可随时采集信息，员，如发现果皮箱出现了破损，可拍下其照片并上报立案。后台管理工作人员通过实景三维地图立即在大屏幕上找到这个位置，如同在现场查找一样，然后即可让相关人员进行维护。重庆也启动“全城城管”活动，若出现地井井盖丢失或发现其他问题需要定位，市民可直接上网，在三维实景影像上标注、上传文字和图案来反映城市细节的问题，方便有关部门解决。而在使用二维图像的时代，二维地图无法准确表示如井盖、广告牌等的具体位置，市民反映意见不方便，反映了城管寻找也不方便，影响了管理效率。使用三维图像方便、直观，大大提高城市管理效率。武汉市是我国利用三维地图开展市政服务较早的城市之一，全市构建了数字地图，每条宽度在10米以上的道路都可呈现三维街景。数字武汉地理空间构架将地图并和政府机关、景区游览、交通运输、科教文卫、餐饮住宿等信息结合在一起，市民不仅可通过“数字武汉”系统“指路”，还可查询商场、餐馆、景点、地名等实用信息，方便市民生活。3、无人驾驶汽车从幻想变为现实，将人类从长途驾驶疲劳中解放出来无人驾驶汽车将是把人类从长距离的驾驶疲劳中解放出来的最佳方式之一。塞巴斯蒂安-特龙(SebastianThrun)于2005年领导斯坦福学生和教师组成的团队设计出斯坦利机器人(行情,问诊)汽车，在由美国国防部高级研究计划局(DARPA)举办的第二届“挑战”大赛中夺冠，其后，Google聘请他领导团队于2010年10月推出Google无人驾驶汽车，该车拥有1个激光测距仪(测绘三维地形图)、4个雷达(探测周边情况)，1个摄像机(检测红绿灯)、1个GPS(定位、导航)、惯性测试单元和1个车轮编码器(跟踪运动情况)。使用时预先设置出发地和目的地生成最佳路线，行进中通过雷达、红外摄像头跟踪附近的物体，在三维图像中进行处理，完成智能自动避让、变线等动作，GPS定位并导航，最终使该无人驾驶汽车到达目的地整个系统的核心是安放在车顶上的激光测距仪。其在高速旋转时向周围发射64束激光，通过照射周围物体反射回的激光计算出车体与周边物体的距离。计算机系统根据这些距离数据描绘出精细的三维地形图，然后跟高分辨率地图相结合，生成数据模型以帮助汽车进行驾驶操作。实际上，飞机的无人驾驶系统已经成熟，但地面车辆的无人驾驶应用市场更广阔，由于地面交通复杂，所以一直没有成熟产品广泛应用。三维地图配合传感器及控制系统，使无人驾驶汽车的应用真正变为可能。我们认为未来无人驾驶汽车将逐渐走向成熟应用，而这其中，三维地图发挥非常重要的作用。4、基于位置的服务创造新的商业模式和市场三维地图可以提供真实的景物图像信息，已催生出多种新型商业应用。如固定搜索型应用及基于位置的信息服务。固定搜索型应用如餐厅、房屋中介等结合三维地图的产品展示。用户可以通过在三维地图上点击，就可展现出餐厅的外貌、内饰以及饭菜信息，极大方便用户寻找餐厅和选择用餐。房屋中介公司通过与三维地图制作公司合作，可直接展示楼盘的信息(包括楼盘交通位置、小区环境等)，用户可以通过网络浏览点击三维地图的相关位置，获取待售房屋外貌情况以及居间结构、内部装修摆设等信息。基于位置的信息业务则将三维地图、卫星定位及无线互联网结合在一起。例如，用户走在街道上，可扫描街景，即可在三维地图上显示其目前位置及所扫描的建筑物，点击后可直接获得建筑物中的楼层、商铺、商品甚至优惠活动信息。而商户也可在用户经临时，通过短信、彩信或微信推送其优惠活动信息。三维地图将信息和位置统一，可以同LBS、SNS、电子商务等应用共同构建新的商业模式。三、三维地图国内领先供应商广州都市圈公司业务涉及GIS 和互联网领域：1、GIS 领域：（1）数据制作业务，即生产、销售城市三维电子地图数据；（2）API 业务，通过开放在线地图 API 向用户提供地图数据作二次开发所用；（3）行业应用业务，为行业客户提供基于三维电子地图平台下的系统解决方案；（4）电子沙盘业务，主要为军方、房地产商、机场等客户制作电子沙盘。2、互联网LBS 业务，公司在35