寧波智慧位置公共服務(wù)平臺(tái)建設(shè)

◎ 寧波市測(cè)繪設(shè)計(jì)研究院 王 坤 梁寒冬 徐狄軍 吳秀蕓

1 “智慧位置”的提出

隨著全球物聯(lián)網(wǎng)、新一代移動(dòng)寬帶網(wǎng)絡(luò)、下一代互聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算等新一輪信息技術(shù)迅速發(fā)展和深入應(yīng)用，一些國(guó)家、地區(qū)和城市率先提出了建設(shè)智慧國(guó)家、智慧城市的發(fā)展戰(zhàn)略[1]。智慧城市，是新一輪信息技術(shù)變革的產(chǎn)物，是信息資源日益成為重要生產(chǎn)要素和信息化向更高階段發(fā)展的表現(xiàn)。寧波市抓住成功舉辦2011年上海世博會(huì)“信息化與城市發(fā)展論壇”的契機(jī)，基于信息化的良好基礎(chǔ)和城市發(fā)展定位，適時(shí)做出了建設(shè)智慧城市的決定，成為了國(guó)內(nèi)首個(gè)系統(tǒng)謀劃推進(jìn)智慧城市建設(shè)的城市。2010年12月《中共寧波市委關(guān)于制定寧波國(guó)民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展第十二個(gè)五個(gè)規(guī)劃的建議》將加快智慧城市建設(shè)列入“六個(gè)加快”總要求之中。

2010年底，按照寧波市委市政府加快推進(jìn)智慧城市建設(shè)的要求，寧波市測(cè)繪設(shè)計(jì)研究院積極行動(dòng)，經(jīng)過充分調(diào)研和醞釀，提出了“智慧位置”這一新理念，以更好地服務(wù)智慧城市的建設(shè)。該理念提出以空間地理信息資源、人口資源等數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，綜合運(yùn)用3S技術(shù)、云計(jì)算、游戲引擎等技術(shù)，通過互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)等多種網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)基于位置的應(yīng)用服務(wù)。特別地，2011年4月IBM公司刊發(fā)“提供基于位置的分析服務(wù)建立更智慧的城市”為題的文章，強(qiáng)調(diào)了基于位置的技術(shù)對(duì)于建設(shè)智慧城市的關(guān)鍵性作用，這也進(jìn)一步肯定了“智慧位置”理念提出的必要性。智慧位置可以為智慧物流、智慧城管、智慧水利、智慧交通等各種智慧專業(yè)提供位置服務(wù)，是智慧城市建設(shè)的基礎(chǔ)(如圖1所示)。

圖1 智慧位置

智慧位置助力寧波智慧城市建設(shè)，其載體是智慧位置公共服務(wù)平臺(tái)，是智慧位置加速落地的主力軍。因此，接下來本文就智慧位置公共服務(wù)平臺(tái)的建設(shè)情況進(jìn)行系統(tǒng)的闡述。

2 平臺(tái)建設(shè)的目標(biāo)和任務(wù)

作為“智慧位置”的載體，寧波智慧位置公共服務(wù)平臺(tái)建設(shè)的目標(biāo)是，在全國(guó)范圍內(nèi)率先提出并完善“智慧位置” 的理念建設(shè)；同時(shí)根據(jù)“智慧位置”的理念，打造“阿拉圖”品牌，建設(shè)完成云位置和云娛樂，推出系列應(yīng)用和服務(wù)，帶動(dòng)寧波地區(qū)游戲、動(dòng)漫等相關(guān)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，提升寧波城市形象，推動(dòng)智慧寧波的建設(shè)。具體建設(shè)任務(wù)可概括為“1+2+3+4”：

（1）1個(gè)品牌：塑造一個(gè)品牌，即“阿拉圖”品牌。做好品牌推廣工作，提升“阿拉圖”知名度，樹立良好形象。

（2）2朵云：打造兩種云服務(wù)，即云位置和云娛樂平臺(tái)。其中，云位置由阿拉圖地球、阿拉圖地圖、阿拉圖移動(dòng)地圖、數(shù)據(jù)運(yùn)維服務(wù)組成；云娛樂包括阿拉圖游戲引擎、阿拉圖游戲場(chǎng)景、阿拉圖云CG中心和運(yùn)維服務(wù)組成。

（3）3種數(shù)據(jù)：擴(kuò)充傳統(tǒng)“4D”測(cè)繪產(chǎn)品，建設(shè)三維數(shù)字地圖、數(shù)字側(cè)視地圖、可量測(cè)實(shí)景影像三種新型數(shù)字測(cè)繪產(chǎn)品（簡(jiǎn)稱“新3D”）[2]。

（4）4類應(yīng)用服務(wù)：在云位置和云娛樂的基礎(chǔ)上，推出四類應(yīng)用服務(wù)。包括位置服務(wù)、游戲服務(wù)、動(dòng)漫服務(wù)、拓展應(yīng)用。

3 平臺(tái)架構(gòu)和關(guān)鍵技術(shù)

3.1 平臺(tái)的架構(gòu)

整個(gè)平臺(tái)采用SOA（面向服務(wù)的架構(gòu)）架構(gòu)，采用的是C/S和B/S混合模式，平臺(tái)分為四個(gè)層次和兩個(gè)支撐體系，即基礎(chǔ)設(shè)施層、基礎(chǔ)數(shù)據(jù)層、基礎(chǔ)服務(wù)層、應(yīng)用服務(wù)層，以及安全保障和標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范兩個(gè)支撐體系，平臺(tái)的總體架構(gòu)如圖2所示。

基礎(chǔ)設(shè)施層提供了平臺(tái)運(yùn)行所需的基礎(chǔ)設(shè)施，包括有線無線網(wǎng)絡(luò)和各類軟硬件設(shè)施。

基礎(chǔ)數(shù)據(jù)層包含了數(shù)字高程模型、數(shù)字正射影像圖、數(shù)字線劃地圖、數(shù)字柵格地圖等四種傳統(tǒng)數(shù)字測(cè)繪產(chǎn)品（簡(jiǎn)稱“4D”）和三維數(shù)字地圖、數(shù)字側(cè)視圖、可量測(cè)實(shí)景影像等三種新型數(shù)字測(cè)繪產(chǎn)品（簡(jiǎn)稱“新3D”）。

基礎(chǔ)服務(wù)層包含了云位置和云娛樂。其中云位置包括阿拉圖地圖、阿拉圖地球、阿拉圖移動(dòng)地圖和數(shù)據(jù)運(yùn)維；云娛樂包括阿拉圖游戲引擎、阿拉圖云CG、阿拉圖游戲場(chǎng)景及游戲運(yùn)維服務(wù)。

應(yīng)用服務(wù)層為特色應(yīng)用服務(wù)，包括位置、游戲、動(dòng)漫三類服務(wù)和GPS電子商務(wù)、展示、移動(dòng)社交、消費(fèi)等拓展應(yīng)用，帶動(dòng)相關(guān)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，推動(dòng)智慧寧波的建設(shè)。

3.2 平臺(tái)的關(guān)鍵技術(shù)

平臺(tái)的關(guān)鍵技術(shù)主要有三個(gè)方面：一是采用圖片引擎技術(shù)實(shí)現(xiàn)高速的地圖訪問、采用地理編碼技術(shù)提供地址匹配服務(wù)、基于網(wǎng)絡(luò)的定位、三維建模等為代表的3S技術(shù)；二是以射頻識(shí)別、無線傳感器、嵌入式為代表的物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)；三是從分布式處理、并行處理和網(wǎng)格計(jì)算發(fā)展而來的云計(jì)算技術(shù)。

4 平臺(tái)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)

長(zhǎng)期以來，測(cè)繪的主要產(chǎn)品是傳統(tǒng)的4D測(cè)繪產(chǎn)品。寧波院4D測(cè)繪產(chǎn)品，經(jīng)過長(zhǎng)期建設(shè)、積累和發(fā)展已經(jīng)形成規(guī)模，成為寧波市城市建設(shè)和規(guī)劃、經(jīng)濟(jì)發(fā)展所依賴的基礎(chǔ)地理空間信息資源。然而，傳統(tǒng)4D測(cè)繪產(chǎn)品提供的是有限的基礎(chǔ)信息，不能完全滿足社會(huì)各行各業(yè)對(duì)空間信息的需求。大量用戶需要的與專業(yè)應(yīng)用和個(gè)人生活相關(guān)的信息無法涵蓋在傳統(tǒng)的4D產(chǎn)品中[2]。因此，為了滿足社會(huì)和公眾日益增長(zhǎng)的空間信息服務(wù)需求，豐富空間數(shù)據(jù)表達(dá)方式，引入了新3D數(shù)據(jù)，即三維數(shù)字地圖、數(shù)字側(cè)視圖、可量測(cè)實(shí)景影像。

圖2 總體架構(gòu)圖

圖3 三維數(shù)字地圖

4.1 三維數(shù)字地圖

三維數(shù)字地圖（Three-dimensional Digital Map），是在DLG、DEM和DOM基礎(chǔ)上，疊加計(jì)算機(jī)輔助表現(xiàn)立體空間景觀的三維仿真模型之后而形成的地圖（如圖3所示）。三維數(shù)字地圖以電子為介質(zhì)，更加直觀和逼真地表達(dá)了空間對(duì)象的數(shù)量、質(zhì)量、位置特征及時(shí)空分布，具有完整的時(shí)空定位特征，能夠給予讀者更加直觀的三維空間信息。

4.2 數(shù)字側(cè)視地圖

數(shù)字側(cè)視地圖（Digital Side-view Maps），是將三維景觀模型按平行投影變換后，疊加在航攝數(shù)字真彩色正射影像上，生成的地圖，俗稱2.5維地圖。通常根據(jù)真三維模型按照一定高度、視角和燈光效果進(jìn)行渲染輸出、加工制作而成（如圖4所示）。數(shù)字側(cè)視地圖既具有三維數(shù)字地圖良好的表現(xiàn)效果，又具備數(shù)據(jù)量小、網(wǎng)上傳輸速度快的優(yōu)點(diǎn)，滿足了在現(xiàn)有的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下對(duì)三維地圖的快速瀏覽訪問，在傳統(tǒng)二維地圖和真三維地圖很好地起到一個(gè)承上啟下的作用。

4.3 可量測(cè)實(shí)景影像

可量測(cè)實(shí)景影像（Digital Measurable Images），是指一體化集成、融合、管理的時(shí)空序列上的具有像片絕對(duì)方位元素的航空、航天、地面立體影像的統(tǒng)稱[3]。它是一種地面近景可量測(cè)影像，主要按照人的視角提供詳細(xì)的城市立面信息（如圖5所示）?？闪繙y(cè)實(shí)景影像無論從采集方式、數(shù)據(jù)表達(dá)的直觀性、數(shù)據(jù)的豐富程度、后期數(shù)據(jù)處理上都較傳統(tǒng)的4D產(chǎn)品有了質(zhì)的飛躍[4]。圖6為實(shí)景影像采集系統(tǒng)，由于采用了地面遙感的原理，除了獲得城市空間要素的地理位置和屬性數(shù)據(jù)以外，還能獲得要素的高分辨率立體影像數(shù)據(jù)，建立城市基礎(chǔ)地理信息全要素的影像數(shù)據(jù)庫(kù)，并可以深入挖掘數(shù)據(jù)價(jià)值，為社會(huì)各界用戶提供全方位服務(wù)。

新3D產(chǎn)品極大的豐富了現(xiàn)有的數(shù)據(jù)呈現(xiàn)方式。其中，三維數(shù)字地圖能提供更為直觀的信息，數(shù)字側(cè)視地圖是數(shù)字三維地圖的有益補(bǔ)充，可量測(cè)實(shí)景影像提供了對(duì)客觀世界的真實(shí)、直觀了解。它們解決了傳統(tǒng)的4D產(chǎn)品的不足之處和新測(cè)繪類產(chǎn)品的歸類問題，較好地滿足了社會(huì)各行各業(yè)對(duì)空間信息服務(wù)的需求。

圖4 數(shù)字側(cè)視地圖

5 平臺(tái)基礎(chǔ)服務(wù)

在基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的支撐下，平臺(tái)提供云位置和云娛樂兩類基礎(chǔ)服務(wù)：

5.1 云位置

云位置(簡(jiǎn)稱“L-Cloud”)是利用網(wǎng)絡(luò)將用戶要處理的信息通過后臺(tái)強(qiáng)大的服務(wù)器細(xì)化分解成無數(shù)個(gè)與位置相關(guān)的子程序，經(jīng)平臺(tái)計(jì)算分析后將處理結(jié)果返回給用戶，用戶在數(shù)秒之內(nèi)即可獲得大量信息。數(shù)以萬計(jì)的服務(wù)器、豐富的數(shù)據(jù)資源、強(qiáng)大的GIS分析功能連接起來就構(gòu)成了一片“云”?！霸啤敝械馁Y源對(duì)用戶而言是可以無限擴(kuò)展的，并且可以隨時(shí)獲取，按需使用，隨時(shí)擴(kuò)展，按使用付費(fèi)。平臺(tái)憑借強(qiáng)大的分析功能，提供豐富的云位置公共服務(wù)，用戶只要通過PC桌面、手機(jī)、瀏覽器等終端環(huán)境登錄平臺(tái)，即可享用云位置所提供的數(shù)據(jù)、地圖、空間分析、流程化地理處理等服務(wù)。目前的地理信息平臺(tái)都將移植到云位置上。云位置由阿拉圖地球、阿拉圖地圖、阿拉圖移動(dòng)地圖及數(shù)據(jù)運(yùn)維四部分組成，其架構(gòu)如圖7所示。

“阿拉圖地球”是通過借鑒“Google地球”界面友好、操作簡(jiǎn)單、客戶端免費(fèi)的特點(diǎn)，把各種傳統(tǒng)的二維空間數(shù)據(jù)（包括業(yè)務(wù)部門自身的空間數(shù)據(jù)）與新3D數(shù)據(jù)無縫集成于一個(gè)球體之中，用戶在計(jì)算機(jī)桌面就可以通過免費(fèi)的客戶端查看這些數(shù)據(jù)（如圖8所示）。

圖5 數(shù)字實(shí)景影像

圖6 實(shí)景影像采集系統(tǒng)

“阿拉圖地圖”是以傳統(tǒng)4D和新3D等各類空間數(shù)據(jù)為核心，能夠?qū)Ａ?、多源異?gòu)空間信息資源進(jìn)行整合、管理、發(fā)布、應(yīng)用搭建和運(yùn)維保障的基于瀏覽器的一個(gè)地圖服務(wù)平臺(tái)，能夠?yàn)槠髽I(yè)及公眾提供不同層次的空間服務(wù)，包括從地圖可視化到功能服務(wù)等多樣化的服務(wù)類型、專業(yè)級(jí)制圖方案、多種優(yōu)化緩存切片方案及安全穩(wěn)定的服務(wù)管理，能滿足從存儲(chǔ)格式、圖片格式、緩存策略、切片方案到緩存更新的全部需求。

“阿拉圖移動(dòng)地圖”將電子地圖嵌入到高端移動(dòng)終端（如手機(jī)、PDA、iPad等）中，通過3GWIFI網(wǎng)絡(luò)，即可方便瀏覽各類地理信息。阿拉圖移動(dòng)地圖使得地圖類信息的呈現(xiàn)更加直觀，信息搜索更加方便，找酒店、找餐館、找行車路線、找房子等，一部手機(jī)（或PDA、iPad）就可輕松搞定，它將電子地圖真正地融入到人們生活的方方面面。此外，阿拉圖移動(dòng)地圖還可以整合位置服務(wù)功能（LBS），隨時(shí)隨地滿足用戶的地理位置需求，為用戶展現(xiàn)清晰、準(zhǔn)確、方便、實(shí)用的定位搜索結(jié)果（如圖9所示）。

此外，為保障基礎(chǔ)數(shù)據(jù)和平臺(tái)能夠長(zhǎng)期、穩(wěn)定、高效運(yùn)行，需建立一個(gè)規(guī)范化的運(yùn)行維護(hù)體系，完成對(duì)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)和平臺(tái)運(yùn)行的全面管理，支持基礎(chǔ)數(shù)據(jù)和平臺(tái)安全、穩(wěn)定、高效、持續(xù)運(yùn)行。

5.2 云娛樂

云娛樂（簡(jiǎn)稱“P-Cloud”）是利用真實(shí)的三維場(chǎng)景，結(jié)合網(wǎng)絡(luò)及軟硬件資源，為游戲開發(fā)商提供游戲引擎服務(wù)、場(chǎng)景服務(wù)、游戲運(yùn)維服務(wù)，帶動(dòng)寧波地區(qū)游戲、動(dòng)漫產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，塑造全新的互動(dòng)娛樂產(chǎn)業(yè)，為追求新潮流的朋友提供最新、最炫、最健康的數(shù)字娛樂新感受。

圖7 云位置架構(gòu)

6 平臺(tái)應(yīng)用服務(wù)

在云位置和云娛樂的基礎(chǔ)上，結(jié)合市場(chǎng)商業(yè)化運(yùn)營(yíng)模式，為大量企業(yè)提供機(jī)會(huì)，打造四種特色應(yīng)用服務(wù)：

一是位置服務(wù)。在云位置的基礎(chǔ)上，提供基于位置的數(shù)據(jù)服務(wù)、接口服務(wù)、無縫服務(wù)，推動(dòng)企業(yè)向集約化、一體化、平臺(tái)化和可視化的方向發(fā)展。

二是游戲服務(wù)。通過開發(fā)一系列簡(jiǎn)單的、基于真實(shí)地理環(huán)境的游戲，發(fā)揮示范作用，帶動(dòng)寧波地區(qū)娛樂產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。

三是動(dòng)漫服務(wù)。通過整合各類數(shù)據(jù)資源，打造一批彰顯寧波地域特色的動(dòng)漫，宣傳寧波美好形象，促進(jìn)寧波地區(qū)動(dòng)漫產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。

圖8 阿拉圖地球

四是拓展應(yīng)用。對(duì)現(xiàn)有的GIS應(yīng)用和服務(wù)模式進(jìn)行創(chuàng)新和突破，拓展應(yīng)用面，通過提供包括GPS電子商務(wù)、展示、移動(dòng)社交、消費(fèi)等應(yīng)用，發(fā)揮示范作用，帶動(dòng)寧波地區(qū)相關(guān)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，為企業(yè)和社會(huì)大眾提供更全面的服務(wù)，實(shí)現(xiàn)GIS的社會(huì)化、大眾化。

圖9 阿拉圖移動(dòng)地圖

以拓展應(yīng)用為例，可以為各類中小型企業(yè)及社會(huì)大眾提供GPS電子商務(wù)應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)對(duì)車輛和人員的定位監(jiān)控、歷史軌跡查詢、報(bào)警等功能，打造空間信息行業(yè)的B2B或B2C服務(wù)。

7 結(jié)束語

目前，寧波市測(cè)繪設(shè)計(jì)研究院正在積極推進(jìn)“智慧位置公共服務(wù)平臺(tái)”的建設(shè)，通過在傳統(tǒng)“4D”測(cè)繪產(chǎn)品基礎(chǔ)上擴(kuò)充三維數(shù)字地圖、數(shù)字側(cè)視地圖、數(shù)字實(shí)景影像三種新型數(shù)字測(cè)繪產(chǎn)品（即“新3D”），提供云位置、云娛樂基礎(chǔ)服務(wù)，打造位置、游戲、動(dòng)漫、拓展應(yīng)用等面向企業(yè)和社會(huì)公眾的特色應(yīng)用服務(wù)，讓智慧位置更好地服務(wù)于寧波智慧城市建設(shè)，推動(dòng)相關(guān)產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展。