ISOIEC TS 51472023 信息技术.计算机制图、图像处理和环境数据表示.智能城市的表示和可视化指南标准立项发展报告

信息技术智能城市的表示和可视化指南标准立项发展报告StandardizationDevelopmentReport:Informationtechnology-Computergraphics,imageprocessingandenvironmentaldatarepresentation-Guidelinesforrepresentationandvisualizationofsmartcities摘要随着全球城市化进程的加速推进与信息技术的纵深发展，智能城市已成为数字时代城市治理与公共服务变革的核心形态。然而，智能城市涉及海量多源异构数据，其表示与可视化缺乏统一的技术规范，导致跨系统互操作性不足、数据语义不一致以及可视化表达各成体系，严重制约了智能城市建设的整体效能。在此背景下，国际标准化组织（ISO）与国际电工委员会（IEC）联合发布了ISO/IECTS5147:2023《信息技术计算机制图、图像处理和环境数据表示智能城市的表示和可视化指南》。本报告对该项标准的立项背景、技术框架、核心内容及产业价值进行系统阐述。报告指出，该标准首次从计算机制图与图像处理的视角出发，为智能城市数据的统一表示、语义建模和可视化呈现提供了系统性技术指南，填补了该领域的国际标准空白。标准的发布对于促进智能城市数据互联互通、提升城市可视化决策支持能力、推动智慧城市产业规范化发展具有重要的支撑作用与深远的战略意义。关键词：智能城市；数据表示；可视化；国际标准；互操作性；计算机制图；图像处理；信息模型Keywords:SmartCity;DataRepresentation;Visualization;InternationalStandard;Interoperability;ComputerGraphics;ImageProcessing;InformationModel一、引言1.1立项背景与研究意义进入21世纪以来，全球主要经济体纷纷将智能城市作为国家战略的重要组成部分。根据联合国经济和社会事务部发布的《世界城镇化发展展望》报告，预计到2050年，全球城镇人口占比将达到68%，城市将承载前所未有的资源调配、公共服务和环境保护压力。与此同时，物联网（IoT）、人工智能（AI）、建筑信息模型（BIM）、地理信息系统（GIS）、数字孪生等技术的集群式突破，为城市精细化治理提供了全新的技术手段。然而，智能城市的建设涉及交通、能源、环境、安防、政务等多个垂直领域，各系统产生的数据类型多样、格式各异、语义割裂，呈现出显著的“数据孤岛”现象。据国际数据公司（IDC）预测，到2025年全球智慧城市数据量将达到惊人的数量级，但其中超过80%的数据因缺乏统一的表示规范而无法有效整合利用。在此背景下，从计算机制图与图像处理的底层技术视角出发，制定统一的智能城市数据表示与可视化指南，成为打通城市数据价值链的关键环节。1.2国际标准化工作基础ISO/IECJTC1（联合技术委员会第1分委员会）是国际标准化组织与国际电工委员会在信息技术领域设立的联合技术委员会，长期致力于计算机制图、图像处理和环境数据表示等领域的标准化工作。智能城市的表示和可视化涉及三维场景建模、时空数据表达、语义信息映射、交互式可视化等多个技术层面，迫切需要一套统一的技术规范来指导不同系统间的数据交换和可视化应用。在此背景下，经过多轮国际研讨与专家论证，ISO/IECJTC1下属WG（工作组）完成该指南的技术草案编制工作，并于2023年7月14日正式发布ISO/IECTS5147:2023。1.3编制目标与适用范围本文件旨在为智能城市中各种类型数据的表示和可视化提供一套通用的技术指南，涵盖数据分类与编码、空间参考与坐标体系、语义信息建模、可视化表达规则、交互设计原则以及数据交换格式等方面内容。该指南适用于城市管理者、系统集成商、数据服务提供商、应用开发者以及相关科研机构在智能城市数据平台建设、应用开发和运营管理过程中对数据的统一描述与可视化表达。二、标准技术内容概述2.1范围界定与体系定位ISO/IECTS5147:2023属于技术规范（TechnicalSpecification,TS）类文件，定位为智能城市领域数据表示与可视化方向的顶层指导性标准。作为ISO/IECJTC1在计算机制图、图像处理和环境数据表示领域的重要成果，本文件在标准体系中发挥了承上启下的纽带作用：一方面承接ISO/IEC18000系列物联网标准、ISO19100系列地理信息标准等基础性标准框架，另一方面为上层智能城市应用标准的制定提供统一的技术基座。该标准主要聚焦于以下技术维度：-数据表示层：规定智能城市中各类数据的分类方法、编码规则、元数据描述框架和空间参考体系；-可视化表达层：定义不同类型数据在二维地图、三维场景、图表面板等形态下的视觉映射规则；-交互与呈现层：规范多尺度浏览、属性查询、时间轴推演等交互操作的统一范式；-数据交换层：明确不同系统间数据交换的接口语义和格式要求。2.2关键技术与核心方法2.2.1多源异构数据统一表示框架智能城市数据涵盖空间数据（包括矢量数据、栅格数据、倾斜摄影模型、点云数据等）、时序数据（包括物联网感知数据、交通流量数据、环境监测数据等）、语义数据（包括城市部件属性、事件描述、业务信息等）以及元数据（包括数据来源、精度、时效等描述性信息），其类型繁杂。该标准通过构建多源异构数据统一表示框架，对上述数据类型的分类编码和语义描述做出规范化约定。这一框架参考了ISO19100系列地理信息标准的分层建模思想，融合了语义网技术（如OWL本体描述语言）的表达能力，保证了不同来源的数据能够在统一的语义空间中实现对齐与融合。2.2.2可视化表达规范化标准对温度分布、空气质量、交通流量、人口密度、管网状态等各类城市数据的可视化表达进行了细致的分类与规范。例如，标准推荐空气质量指数（AQI）优先采用色阶渐变色带进行面域渲染，同时明确规定色带的色彩范围、分级阈值和色盲友好性要求；对于交通流量数据，建议采用动态箭头线符与线性渐变相结合的表达方式；对于城市地下管网数据，则推荐采用三维剖切与分层着色相结合的方式呈现。此外，标准在视觉变量设计方面给出了具体指引，包括色彩空间的选择（推荐使用CIELAB等感知均匀色彩空间）、符号系统的图形规范、注记字体的可读性要求等，以减少因可视化方式不当造成的信息误读或视觉歧义。2.2.3城市信息模型（CIM）语义映射建筑信息模型（BIM）与地理信息系统（GIS）的深度融合是当前智慧城市建设的热点方向。本文件为城市信息模型（CIM）中不同层级（建筑级、街区级、城市级）之间模型的语义映射提供了方法论框架，包括几何转换规则（如从IFC格式到CityGML格式的转换规则）、属性映射准则（如不同语义体系中“房间”“道路”“管线”等概念的对应关系）和拓扑一致性校验方法。通过对LevelofDetail（LoD）分级标准的规定，该指南有助于实现建筑信息模型与地理信息系统的无缝集成，支撑城市级数字孪生场景的构建与演进。2.2.4可视化交互与人因工程在交互设计层面，标准引入了以人为本的设计理念，对可视化系统的交互方式提出了可用性要求。具体包括：多尺度浏览操作（缩放、平移、旋转）的响应时间阈值要求，推荐与用户认知负荷匹配的交互复杂度上限，以及针对不同用户群体（如专业技术人员、公众用户、决策者）的可视化界面的差异化设计要求。同时，标准特别关注色觉障碍用户的辨识需求，在配色方案中提供了冗余编码的参照方案（如同时使用形状与颜色进行编码），以兼顾可视化表达的普适性与无障碍性。三、标准制定的参与单位3.1主要起草单位介绍ISO/IECTS5147:2023的制定汇聚了全球范围内在计算机制图、智慧城市、地理信息等领域具有深厚技术积累的科研机构和标准化组织。在众多参与单位中，中国电子技术标准化研究院作为我国信息技术领域权威标准化专业机构，深度参与了本标准的研制工作。中国电子技术标准化研究院（英文简称CESI）成立于1963年，是工业和信息化部直属事业单位，也是国家层面从事电子信息技术领域标准化研究的核心科研机构。该研究院长期承担ISO/IECJTC1国内技术归口管理工作，在计算机制图、图像处理、人工智能、智慧城市等领域的国际标准化事务中具有丰富的工作经验与深远的国际影响力。在ISO/IECTS5147:2023的研制过程中，中国电子技术标准化研究院联合国内多家智慧城市龙头企业与科研院所，系统梳理了我国在智慧城市可视化平台建设中的工程实践经验，将国内在CityGIS融合应用、CIM平台建设、城市运行管理服务平台可视化等领域的创新成果和最佳实践带入了国际标准的技术框架中。该研究院的专家团队在数据分类编码、多尺度表达、语义映射以及可视化交互设计等关键技术方向的研讨中发挥了积极的推动作用。此外，国内还有多家单位也在本标准的制定过程中做出了重要贡献。中国信息通信研究院在智慧城市总体架构和数据互操作框架方面提供了政策与技术支撑，北京大学与武汉大学在空间数据建模和可视化表达理论上提供了系统的学术支撑，华为技术有限公司与腾讯云在城市信息模型平台建设及大规模数据可视化引擎研发方面提供了丰富的产业化经验。各方力量汇聚，形成了产学研用协同推进的标准化工作格局。四、标准价值与应用前景分析4.1推动城市数据互联互通当前智慧城市建设中普遍存在的“数据孤岛”问题，其根源在于各系统之间的数据表示格式和语义模型不一致。ISO/IECTS5147:2023通过建立统一的数据表示规范与可视化规则，为不同厂商、不同平台之间的数据集成与交换提供了“共同语言”。标准实施后，城市各业务系统间的数据壁垒有望得到有效打破，城市数据的共享协同水平将显著提升。4.2赋能数字孪生城市建设数字孪生城市是智能城市发展的高级形态。标准所规定的BIM/GIS语义映射框架、LoD分级标准和三维场景可视化规则，为高逼真度、高一致性的城市级数字孪生场景构建提供了技术依据。通过遵循统一的建模规范，不同部门建设的孪生模型可以在统一底座上实现拼接与融合，有效避免了重复投资与资源浪费。通过对视觉变量、交互范式、数据编码的标准化约定，该标准为智能城市可视化应用的质量评价提供了依据。应用开发商可以参照标准规范进行产品研发，减少因可视化表达方式不当带来的信息误导；城市管理者可以依据标准对各类可视化平台进行比选和评估，提升采购与验收的科学性。4.4支撑智慧城市国际标准体系完善ISO/IECTS5147:2023是ISO/IECJTC1在智慧城市领域的重要标准之一。它与ISO37120（城市服务和生活品质指标）、ISO37122（智慧城市指标）、ISO37123（韧性城市指标）等标准共同构成了智慧城市国际标准体系。本标准的发布填补了城市数据表示与可视化方向的标准空白，使国际智慧城市标准体系从“指标层”延伸至“技术实现层”，实现了从宏观评价到微观实施的全链条覆盖。五、结论与展望ISO/IECTS5147:2023的正式发布，是智能城市数据表示与可视化领域国际标准化工作的一项里程碑式成果。该标准立足计算机制图与图像处理的技术根基，面向智能城市建设的现实需求，构建了涵盖数据表示、语义建模、可视化表达和交互呈现的系统性技术框架，为全球智慧城市建设中数据的统一表达与高效利用提供了重要的技术指引。展望未来，智能城市数据表示与可视化标准化工作仍将持续深化和拓展。一方面，随着三维实时渲染、元宇宙、生成式人工智能等新兴技术的快速演进，智能城市的可视化交互形式将更加丰富多样，对相关标准的技术内容提出持续更新的需求；另一方面，数据安全与隐私保护合规要求也为可视化系统中的数据脱敏与安全呈现提出了新的标准化课题。可以预见，ISO/IECTS5147:2023将在持续修订与版本迭代中不断吸收新技术、新需求，始终引领智能城市数据表示与可视化技术的有序发展。在全球城市数字化转型的大潮中，统一的数据表示与可视化规范是城市实现精细化治理的基础工程。ISO/IECTS5147:2023的发布，为全球智能城市的互联互通提供了标准语言，也为未来的智慧城市建设成果评估、跨域协同和产业升级提供了坚实的技术支撑。我国标准化机构在该标准制定中的深度参与，充分展示了中国在智慧城市领域的实践经验和技术实力，也将持续推动我国智慧城市技术和标准与国际接轨，在全球智慧城市标准体系构建中贡献更多的中国方案与中国智慧。参考文献[1]ISO/IECTS5147:2023,Informationtechnology-Computergraphics,imageprocessingandenvironmentaldatarepresentation-Guidelinesforrepresentationandvisualizationofsmartcities,2023.[2]国家标准化管理委员会.智慧城市技术参考模型:GB/T34678-2017[S].北京:中国标准出版社,2017.[3]中国电子技术标准化研究院