温依
高明区测绘队 广东佛山 528000
摘要:智慧园区是智慧城市的重要组成部分，实现园区内的地理空间信息集成，并将其与园区管理应用有效衔接是智慧城市建设的基础。文章结合实际案例，探讨了GIS在智慧园区中地理空间信息集成的关键技术及其应用，为促进智慧城市建设提供新的思路。
关键词：GIS；智慧城市；智慧园区；空间信息集成；跨境电商产业园
引言
在目前数字城市地理空间框架建设、物联网和云计算等快速发展的背景下，智慧城市建设正在全国广泛开展。数字城市地理空间框架建设面向政府各部门、企事业单位和社会公众提供了权威性、现势性、高效性的地理信息服务，提升了城市管理的科学化、精细化水平。从数字城市发展到智慧城市，符合中国城市科学发展、信息技术发展、经济社会发展的需求和规律。而智慧园区又是智慧城市的重要表现形态，是推动创建智慧城市的主要实例,是传统园区发展的必经之路。本文以地理空间信息集成在跨境电商产业园的应用为例，多角度探讨了在智慧园区建设方面地理空间信息的集成应用研究，为智慧园区和智慧城市的建设提供思路。
1.智慧园区的地理空间信息集成研究
1.1园区地理空间信息的体系性管理
地理空间信息是反映地理实体空间分布特征的信息。通过对地理空间信息的获取、感知、加工、分析和综合，揭示区域空间分布、变化的规律。而GIS恰恰是以地理空间数据为基础，采用地理模型分析方法，适时地提供多种空间的和动态的地理信息，是一种为地理研究和地理决策服务的计算机技术系统。
跨境电商产业园是依托保税物流中心而兴起，项目从规划、设计到落成全过程均实施BIM管理模式。在BIM 理念的引导下，园区地理空间数据的建设以三维GIS 为技术支撑，建立与之相适应的“全空间全生命周期全要素”的地理空间数据体系。该地理空间数据体系作为智能化管理的信息基础，为智慧园区提供地理空间定位参考、专题业务信息处理参照和直观形象可视化的表达。该体系的主要内容包括：空间坐标参考系统框架进一步完善；建立覆盖全园区的大地测量、高程基准、重力系统、深度基准和时间系统框架；对地多分辨率多时态观测与分析手段进一步丰富；利用空-天-地一体化智能传感器网络全面多尺度地获取高分辨率、高光谱的地理信息，集成人口、法人、宏观经济等专题，形成动态鲜活的时空大数据。基于该地理空间数据体系，利用地理信息空间分析与服务模式可全面提升智慧物流、智慧电网、智慧安保等应用的支撑水平。
1.2园区地理空间信息的精准性表达
在野外数据采集方面，我们针对园区地形地貌复杂的特点，采用了以车载激光扫描测量为主、水准高程散点测量为辅的超精细数字高程模型数据采集和生产方案。车载激光扫描系统主要采集交通枢纽等核心区域及其周边区域的DEM 数据，而对于其他车辆不易通行的小块区域，则使用水准散点测量方法进行补充加密。两种方法的有机结合，既提高了DEM 精度，又确保了数据的全覆盖，特别适合大型复杂场景的超精细数字高程模型制作。
然后，基于3D GIS技术，将野业采集的地形数据（DEM）、栅格影像数据（DOM）、矢量要素数据（DLG）、三维数据等进行有效合理的组织，从而实现园区地理空间信息的精准可视化表达。3D GIS对客观世界的表达能给人以更真实的感受，它以立体造型技术给用户展现地理空间现象，对空间对象进行三维空间分析和操作，具有独特的管理复杂空间对象能力及空间分析能力。
1.3园区地理空间信息的共享性融合
基于跨境电商产业园区用户群体对地理空间信息的迫切需要，如仓储用地的合理布局、商品路线的合理优化以及对园区地图服务的需求等等，我们运用WebGIS技术，使GIS系统由传统的桌面化GIS-ystem发展为WebGIS；将Web Service技术引入WebGIS中，改变了GIS数据的访问模式，出现了服务化的GIS。基于网络的WebGIS方便数据获取、集成和共享，同时利用分布式的各种空间信息服务使空间信息发现、访问、分析和可视化形成统一框架，从而实现地理空间信息资源的集成共享。
普通用户可利用WebGIS在全球范围内获取园区内的各种地理信息，并利用浏览器的交互能力，实现图形及属性数据的查询检索；另外，还能在高性能的服务器端提供各种应用模型的分析与方法，通过接收用户提供的模型参数，进行快速计算与分析，即时将计算结果以图形或文字等方式返回至浏览器端；利用WebGIS还能对互联网上大量具有空间分布的信息资源进行组织管理，为用户提供基于空间分布的多种信息服务，提高资源的利用率和共享程度。
2.智慧园区空间信息的应用实践
该跨境电商产业园以在线地理信息云平台为载体，集成了精确全面的地理空间数据成果，既有二维矢量数据，又有影像、地面模型、三维模型数据; 既有地下空间数据，又有地上三维模型数据; 既有基础地理空间数据，又有专题要素数据。另外，园区以完善的邮政跨境仓储物流解决方案（EMS）为基础，以个性化金融服务为手段（跨境支持、质押贷款、结汇退税），以联盟和行业为产业孵化和招商平台，引导佛山传统企业向跨境电商转型，打造佛山跨境电商快速发展新常态。丰富的地理空间数据奠定了园区的基础，通过在线发布地理空间信息数据，共享地理信息云模式，使园区三维空间信息基础平台已在园区规划、网格化管理、应急安保、气象预报、园区调度等五个方面得到了应用，初步体现出基于“互联网+”的园区管理新模式[3]。
2.1园区规划信息化
从园区规划审批业务需求出发，通过平台功能的应用研究，实现了基于真实三维大环境的地下管线、地上建筑的在线规划审批。在地下管线规划审批中，基于“三库合一”实现了地下管线全生命周期的监管。以三维仿真效果，直观表达地下管线空间信息，高效管理了地下管线属性信息，并通过自由开挖、掘路审批等功能，辅助为管线审批部门是否发放“市政管线工程规划许可证”提供了决策依据，如图2 所示。
图2 管线三维规划审批
在建筑方案规划中，将二维控规要素以三维可视化形式表达，通过融入现状、设计方案等实现对建筑定性指标的分析，应用于园区空间布局控制和风貌景观协调[4]。同时，将控高、退界等规划控制体系赋予三维控制盒，直观表达控制指标内容，实现控制性详细规划指标定量分析。
2.2部件管理网格化
该跨境电商产业园规划面积超过10万平方米，规划有跨境电子商务作业区、智慧菜篮子配送服务区、跨境电子商务商品线下体验服务区、餐饮美食区以及澳洲馆。如何综合管理各个区域资源和合理调配各个区域内资源成为重要课题。网格化管理更侧重于二维空间数据的应用，通过在线发布的基础地理数据服务结合二次提取的公共设施、道路交通、环卫环保、园林绿化、地下空间管理等130 多类城市部件专题要素服务，以精准的空间地理位置及丰富的专题属性信息，通过“万米单元网格管理法”，利用GIS 的强大查询与空间分析能力，服务于城市网格化管理平台，实现园区监督管理，如图3所示。
图3 网格化管理
2.3应急安保实时化
跨境电商产业园涉及进出口货物多、产值大，出入园区车辆、人员多，工作时间跨度大，这些因素都为园区应急安保带来了挑战。通过收集园区监控摄像头的空间地理位置，基于园区物联网感知多源数据的融合，利用在三维场景中通过监控视频与三维坐标的自动计算匹配，形成了一系列多个地点的视频监控画面在三维虚拟世界的真实反映。在3D GIS可视化管理平台中嵌入3DCity Engine核心引擎，它以分布式的三维地理空间数据库为基础，采用模型流技术、海量数据存储技术、网络服务分享技术、图形图像处理技术、多远实时数据接入技术、WFS和WMS技术、数据库技术、网络技术和其他相关信息技术，实现各种地理信息资源的统一管理、整合、交换、协同和共享，从而对园区人、车、物、路、事件的安全状况的实时监控，智能感知园区中面临的安全威胁，一旦发生报警可通过该平台全景呈现报警信息及全景，做到“事前智能感知、事中精准处置、事后完整取证”。另外，3D GIS还能通过对目标区域的3D全景呈现，并通过对目标区域全覆盖布设的视觉传感器进行精准跟踪和定位，实时显示监控画面、联网报警，从而实现城市智慧安防体系的建设。
2.4气象监测预警化
面向园区气象服务需求，与现有气象业务系统实现数据交换与共享，在地下管线、地上建筑、超精细数字高程模型等三维空间信息基础上，以粒子特效模拟雨、雪、雾、霾、风等天气过程，并结合专业的气象模型分析，将气象实况、预报及积涝风险结果以三维直观、形象化的方式进行表达。
GIS在数值天气预报业务中，先将单点实时观测数据进行网格化，并根据不同的应用需求，建立不同的模式方程。同时，在方程中将地理数据、气象数据等数据源作为自变量进行空间分析与计算，从而得出不同的预报要素，最后通过GIS的加工、处理及显示功能，制作出数字化的多媒体天气预报图件或图表。
由于该园区位于华南地区，受台风的影响大，所以我们对GIS在这一方面的运用也做了一定的研究。首先，可充分利用GIS的空间分析能力，实现关键台风区路径查询、相似路径查询、热带气旋影响分析（大风及降水）和源地分析等功能；另外，还可结合遥感技术，建立一个能集成多种数据资料和多种算法的热带气旋客观定位系统，并采用数学形态学等算法来综合提高热带气旋定位的客观化和自动化程度。在公共服务方面，构建了以网络GIS为台风信息共享平台的系统，实现了台风路径自动生成和动态报警、网上距离量算、风圈半径影响分析、相关信息综合查询、相似路径智能查找等功能，为气象信息发布、水情预报和防汛指挥决策提供了有效的科学依据。
2.5园区调度动态化
GIS集成了地图的表达方法、信息分析、信息传输、应用模式、信息更新等多种功能。它是将表格型数据（无论它来自数据库、电子表格文件或直接在程序中输入）转换为地理图形显示，然后对显示结果浏览、操作和分析。作为一种物流信息技术，我们利用GIS强大的地理数据功能来完善物流分析技术、合理调整物流路线和流量、合理设置仓储设备，科学调配运力，提高物流企业的效率。利用GIS物流网络模型以解决最有效的分配货物路径问题，也就是物流网点的布局问题，如将货物从园区的N个仓库配送到M个集装箱站点的运输代价最小，有序引导了园区内大型运输工具高效运作，提高园区装卸设备和道路交通利用率。另外，利用组件化的GIS系统，配合GPS系统，可按照客户要求的时间、地点等高效率地解决配送中路线的选址、配送的发送顺序、配送的集装箱类型等典型问题，实现可视化智能配送，大大减少工作量、提高配送精度。
GIS/GPS系统的应用、信息平台可实现全局或局部物流优化、各级客户地理分析、运输能力模型分析、交通物流资源优化、配送中心能力分析、配送网络方案分析、联运优化方案分析、仓储能力分析、仓库选址模型。中转仓库优化方案等等。通过对已有数据的分析，帮助管理人员鉴别、评估和比较物流战略和策略上的可选方案。
3.结束语
智慧园区是城市发展地方产业、增强经济实力的重要平台，也是壮大区域经济、进行城市经济转型的有效载体，在智慧城市建设方面发挥着不可或缺的重要作用。地理空间信息数据作为智慧城市四大基础数据之一，在数字城市到智慧城市发展的背景下，已体现出资源聚合、一站式服务、面向任务的以人为本的智能应用。今后，随着地理信息技术的不断拓展，地理空间信息科学还需在时空信息地理建模、时空大数据高性能处理等方面进行更深入的探索和研究，才能支撑智慧城市的建设和运行。
参考文献：
[1]黄庆明.基于智慧城市的智慧园区综合管理系统构建[J].数字通信世界, 2017(9).
[2]祝黎辉.基于云平台的智慧园区管理系统的设计与应用[J].电子科技, 2016, 29(7):75-77.
[3]王军锋,王军锋,彭刚等.基于多源空间数据的智慧园区技术研究[J].第八届中国智慧城市建设技术研讨会, 2013.
[4]庞元乐,张婉丽.智慧城市应用之智慧园区[C]//云南省科协学术年会暨红河流域发展论坛. 2016.
[5]李成名，刘晓丽，印洁，等，数字城市到智慧城市的思考与探索[J].测绘通报。2013.3；1-3
论文作者:温依
论文发表刊物:《防护工程》2018年第15期
论文发表时间:2018/11/2
标签：园区论文; 空间论文; 地理论文; 智慧论文; 数据论文; 信息论文; 城市论文; 《防护工程》2018年第15期论文;