数字城市空间管治动态信息采集技术体系研究

时间:2022-08-16 11:36:11

数字城市空间管治动态信息采集技术体系研究

论文关键词:数字城市 空间管治 动态监测 3S技术

论文摘要:本文探讨了数字城市空间管治动态监测模型,提出基于3S技术的数字城市空间管治动态信息采集和处理的技术体系,为数字城市空间管治信息数据采集与处理技术方案设计提供了依据。

1研究背景

随着信息时代的来临,城市正在敷设信息高速公路、建设空间数据基础设施、构筑现代化的数字城市。数字城市是指数字技术、信息技术和网络技术在城市生活、管理中的渗透。它是真实城市及其时空变化在虚拟四维时空中的数字化重现与认识,成为处理城市环境、灾害、资源和人口问题的有力武器。城市空间管治即是以空间资源分配为核心,将经济、社会、生态等可持续发展包融在内的最佳空间管理和控制理念。城市空间的大尺度无序发展已经成为普遍问题,城市盲目建设、违章建设导致了各级大量建设投资的重复浪费,水土等资源、生态环境的超负荷承载或恶化.因此,认真实施空间管治,对实现城市现代化协调发展的目标,实现城市区域空间的有序、集约使用具有重要的指导意义。

城市空间管治也是一种保证城市有序竞争、长远持续发展的第三方监理,既涉及政府、也涉及非政府组织等多元的权力协调。因此,数字城市空间管治决策支持,需要实时的城市空间动态信息。通过对城市空间结构变化进行动态信息采集,是反映城市空间变化最客观、最有效手段,也是城市空间结构变迁预报预测的科学依据。亦针对数字城市空间管治信息需求结构特征,研究全新的数字城市空间管治信息采集技术体系势在必行。

2数字城市空间管治的信息流程

数字城市空间管治的信息流通道依次分别为四个技术层,即:信息采集;信息处理;数字信息产品加工;信息管理服务。信息应用于土地管理、城市规划建设和资源与环境管理等政府职能部门和相关社会组织的城市空间管准人和管制决策支持环节上。信息流程如图1所示。

3数字城市空间管治动态信息采集与3S技术

数字城市的核心是城市信息化,即数字化、网络化、智能化和可视化的全过程。其中数字化是城市信息化基础。地理信息系统(GIS)、遥感(RS)及全球定位系统(GPS)代表着现代空间信息动态获取、存贮管理、分析和应用服务三大支撑技术。可将其作为数字城市空间管理数字化的基础支撑技术,其中,RS传感器探测城市空间自身变化及受外界环境影响,并把获取的信息传输给GIS ; GPS是一个精密的定位器,以确定各种信息发生的时空特征。依据G}空间信息管理与处理平台强大的信息管理和空间分析,可作出最佳的城市空间准人和空间管制决策,发送城市空间险情状态报告。因此,3S技术是构筑数字城市数字化的空间管治动态信息采集、处理和管理的现代化信息基础技术平台和手段。

4数字城市空间管治动态监测模型

以城市空间结构动态监测信息采集与处理为目的,面向现代化3S技术构建动态监测模型,充分体现高动态、智能化、数字化的模型特点。数字城市空间管治动态监测模型如图2所示。

4.1城市空间信息获取平台

主要以巳有历史信息数字化采集系统、现实的地面和空间技术信息采集系统为平台,多元化、多尺度、全方位对城市空间结构动态变化进行立体多维跟踪监测。特殊信息采集系统指地面光谱信息、环境信息采集系统。CCD数字摄影系统用于地面立体数字摄影和城市景观模型纹理信息采集等。

4.2城市空间信息处理平台

主要以3S技术信息加工处理平台和大比例尺地形图编辑成图平台为支撑。按城市空间基础信息和城市空间管治专题信息分类处理,建立城市空间管治专题信息模型库和方法库,依据城市空间管治信息标准化分类,加工面向城市空间管治决策支持系统的各类信息。4.3城市空间信息管理平台

主要将城市空间基础信息和城市空间管治专题信息集成在城市空间管治决策支持系统中,城市空间基础信息和城市空间管治专题信息库在数字通讯网络系统支持下动态更新,通过信息流程为城市空间管治提供实时或准实时服务。

5基于3S技术的数字城市空间管治动态信息采集体系

本文仅针对3S技术支持下的动态监测信息采集进行了研究。

5.1基于3S技术的动态信息采集总体技术框架

技术设计针对城市空间结构动态变化的几何物理特性,分别采用监控宏观变化的高分辨率RS影像传感器和高动态特点的DGPS一RTK数据采集系统与独立灵活的微观三维激光扫描空间信息采集系统相结合,构成多维(三维坐标、物理光谱、时间等)实时数字城市空间管治动态信息采集系统。(图3)

5 . 2 DGPS一RTK数据采集系统技术体系

高精度的(}PS实时差分动态定位技术是数字城市空间信息获取主要支撑平台,为了克服它的应用受到电离层和对流层影响以及数据链限制,提高DGPS - RTK作业的高效率和高可靠性。采用虚拟参考站(Virtual Reference Station)技术建立空间定位框架。

DGPS一RTK是基于载波相位观测值的实时动态定位技术,同时支持不受用户数量限制的空间信息三维采集。在此作业模式下,参考站接到拨号呼叫访问服务器,通过调制解调器,将其观测值及测站的精确坐

标信息用电磁波发送给流动监测站。流动站将自身采集的(}PS卫星信号观测数据与参考站数据组成差分观测值进行实时处理,几乎瞬时地给出精确的流动监测站三维空间坐标。技术体系如图3所不。

5.3高分辨率RS传感器数据采集系统技术体系

用于宏观城市空间结构变化监测的高分辨率RS,除充分利用以获取光谱信息为主的单台传感器和以立体观测为主的单传感器以外,以高光谱分辨率、多波段、多极化微波成象传感器(合成孔径雷达SAR)作为主要传感器,这样才能在更宽的电磁波域中寻找复杂多变的城市空间结构目标的光谱特征能量差异,并以很窄的波段宽度(5一lOnm ),大量的波段数(可达200个以上),获取空间结构几乎连续的光谱曲线,从而使空间结构变化监测精度和可靠性有明显提高。技术体系如图4所示。

5 .4三维激光扫描空间信息数据采集技术体系

三维激光扫描空间信息数据采集系统主要用作为局部特殊空间结构高精度测量。是地面无接触传感器三维坐标量测的最新技术。系统可在150m范围内激光扫描,三维激光扫描仪精确定位后,按2}6~相对精度确定空间目标的三维坐标,并可对采集信息进行立三维建模,生成正射影像、CAI〕矢量图。调整图形比例尺与城市空间管治专题信息图层融合,实现空间管治信息的更新和空间分析。

6结束语

本文针对城市空间结构特征,探讨了数字城市空间管治动态监测模型,通过基于3S技术的数字城市空间管治动态信息采集和处理的技术体系研究,为数字城市空间管治息信数据采集与处理技术方案设计提供了依据。

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