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時(shí)間數(shù)據(jù)+空間數(shù)據(jù),香港理工大學(xué)的這個(gè)技術(shù)有點(diǎn)厲害!
2021/3/22 15:17:40 本站原創(chuàng) 點(diǎn)擊數(shù):
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     城市是一個(gè)由建筑物、道路和開放空間組成的復(fù)雜結(jié)構(gòu),在這里,每天都有許多活動(dòng)在同時(shí)進(jìn)行。記錄城市里所有基礎(chǔ)建設(shè)與活動(dòng)的位置數(shù)據(jù)并制成地圖,是發(fā)展智慧城市的關(guān)鍵。

 

 

     這個(gè)過程中,各種智慧城市裝置不斷用傳感器收集數(shù)據(jù),同時(shí)經(jīng)過物聯(lián)網(wǎng)互相傳遞信息。為了確保智慧城市運(yùn)作順暢,物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)往往會(huì)被標(biāo)注上地理標(biāo)記,以便記錄數(shù)據(jù)來源。
 
     不過,在香港這個(gè)高樓林立的大都會(huì)里,僅給數(shù)據(jù)標(biāo)記地理位置并不足夠,因?yàn)榈貓D上的同一位置可能重疊著數(shù)十個(gè)樓層,平面標(biāo)記難以描繪立體結(jié)構(gòu)。要為智慧城市的各種功能打好堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ),就得用多維模型整合不同來源的立體地理信息;而四維模型因能加上“時(shí)間”這一動(dòng)態(tài)信息,故而效果是最好的。
 
     為此,智慧城市研究院院長史文中教授帶隊(duì)開發(fā)了“智慧城市平臺(tái)”。這是一個(gè)四維全方位時(shí)空數(shù)據(jù)基礎(chǔ)架構(gòu),它能整合不同來源的時(shí)間、空間數(shù)據(jù),更有線上可視化功能界面,可以把復(fù)雜的數(shù)據(jù)以圖像形式演示出來,讓用戶對(duì)諸多數(shù)據(jù)一目了然。

 

香港理工大學(xué)土地測量及地理資訊學(xué)系前系主任 史文中教授

 

     此外,為配合智慧城市建設(shè),史教授及團(tuán)隊(duì)還設(shè)計(jì)了一套能夠收集老式建筑空間數(shù)據(jù)的便攜式三維激光雷達(dá)系統(tǒng),并為描繪地下設(shè)施模型制訂了國際標(biāo)準(zhǔn)。這些前沿技術(shù),都讓我們離實(shí)現(xiàn)智慧城市的愿景,更近了——

 

 

智慧城市平臺(tái)

化繁為簡 兼容多源數(shù)據(jù)

 

      過去,為了記錄城市基礎(chǔ)建設(shè)與活動(dòng)的位置數(shù)據(jù)并繪制地圖,相關(guān)專家先后發(fā)明了多種數(shù)據(jù)收集技術(shù),包括三維城市建模技術(shù)、建筑資訊模型(BIM)及物聯(lián)網(wǎng)傳感器等。然而各系統(tǒng)的操作平臺(tái)不一、數(shù)據(jù)格式各異,用戶需要使用不同的軟件來查看不同的空間數(shù)據(jù),讓跨系統(tǒng)的的數(shù)據(jù)對(duì)照工作變得繁復(fù)、困難。
 
     史教授的團(tuán)隊(duì)研發(fā)的“智慧城市平臺(tái)”解決了這一問題。該系統(tǒng)不僅涵蓋室內(nèi)、室外、地上和地下的三維空間信息,還融合了時(shí)空動(dòng)態(tài)模型。
 

     史教授介紹道:“我們的系統(tǒng)不僅能讀取各種格式的數(shù)據(jù),如3ds、obj、skp、shp、gdb,更可直接處理物聯(lián)網(wǎng)傳感器數(shù)據(jù),用戶在查看數(shù)據(jù)時(shí)便不需進(jìn)行格式轉(zhuǎn)換。另外,這個(gè)系統(tǒng)能將所有數(shù)據(jù)整合至同一平臺(tái)上,而整合的結(jié)果也能在任何互聯(lián)網(wǎng)瀏覽器中以三維圖像呈現(xiàn)。換句話說,用戶不用安裝任何軟件,即可讀取三維地圖及當(dāng)中各個(gè)層次的數(shù)據(jù)。”

 

智慧城市平臺(tái)

 

 

三維激光雷達(dá)系統(tǒng)

獲取老式建筑空間數(shù)據(jù)

 

     除了利用“智慧城市平臺(tái)”整合不同來源的數(shù)據(jù)外,團(tuán)隊(duì)還利用三維激光雷達(dá)收集原始數(shù)據(jù)。
 
     “目前,能取得建筑物位置和外部結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)的方法有很多,如衛(wèi)星定位、三維城市建模技術(shù)等。至于建筑物的內(nèi)部結(jié)構(gòu),就得靠建筑資訊模型(BIM),但老式建筑鮮有BIM數(shù)據(jù)。所以,團(tuán)隊(duì)研發(fā)了便攜式三維激光雷達(dá)空間數(shù)據(jù)采集系統(tǒng),用來記錄建筑物的內(nèi)部空間數(shù)據(jù)。”史教授說。
 
     這個(gè)系統(tǒng)包含一個(gè)附有金屬架的背包,金屬架上安裝了激光發(fā)射器和傳感器。操作員背著背包在建筑物內(nèi)走動(dòng),就能用同步定位和地圖構(gòu)建技術(shù)(SLAM)測量每個(gè)點(diǎn)、每條線的位置和數(shù)值。然后,系統(tǒng)的后處理軟件會(huì)把收集到的數(shù)據(jù)組合起來,自動(dòng)建構(gòu)建筑物內(nèi)部的模擬三維空間,這樣就能建立老式建筑的BIM數(shù)據(jù),并在智慧城市平臺(tái)中顯示出來,讓智慧城市的功能得以無縫操作。

 

顯示于智能城市平臺(tái)的地下設(shè)施三維空間數(shù)據(jù)

 

 

地下設(shè)施模型新標(biāo)準(zhǔn)

完善地下空間數(shù)據(jù)模型

 

 
     城市的運(yùn)作范圍并不局限于地面,地下龐大的地底管道和電纜網(wǎng)絡(luò)也日以繼夜地將水、電、天然氣等資源運(yùn)送到每幢建筑物中,同時(shí)將污水排走。在進(jìn)行任何挖掘工程前,承建商都必須確認(rèn)公用設(shè)施的位置,此時(shí),完善的地下設(shè)施模型便要派上用場。
 

      史教授介紹:“(每個(gè))公用設(shè)施的運(yùn)營機(jī)構(gòu)會(huì)妥善儲(chǔ)存自家管道和電纜的圖紙,但無法取得其他機(jī)構(gòu)的記錄。而且過往并沒有記錄地下設(shè)施網(wǎng)絡(luò)的國際標(biāo)準(zhǔn),各個(gè)機(jī)構(gòu)只能按照自己的方式去制作模型。由于智慧城市平臺(tái)涵蓋地下空間的數(shù)據(jù),因此我們認(rèn)為有必要制訂統(tǒng)一的模型制作標(biāo)準(zhǔn)。目前,我們已把相關(guān)規(guī)格提交給了開放地理空間信息聯(lián)盟(OGC),如果審批通過,這些規(guī)格將成為國際標(biāo)準(zhǔn)。”

 

智慧城市平臺(tái)兼容多種數(shù)據(jù)源
并囊括了老式建筑數(shù)據(jù)
與地下空間數(shù)據(jù)
可以說是“上天入地、時(shí)空結(jié)合”
而在現(xiàn)實(shí)生活中
“智慧城市平臺(tái)”也用途廣泛
在許多領(lǐng)域都有強(qiáng)大的應(yīng)用潛力——
 
     在城市規(guī)劃方面,該系統(tǒng)能為計(jì)劃發(fā)展的項(xiàng)目進(jìn)行模擬試驗(yàn)和可視化演示。它能描繪項(xiàng)目圖像,用戶可按圖像分析城市的未來演變,預(yù)測計(jì)劃發(fā)展的項(xiàng)目對(duì)交通和環(huán)境的影響。
 

     對(duì)商業(yè)機(jī)構(gòu)而言,則可利用該系統(tǒng)進(jìn)行社交媒體用戶參與度和供應(yīng)鏈物流管理的時(shí)空分析等。此外,在新冠肺炎疫情下,該系統(tǒng)曾被用來分析確診病例的分布數(shù)據(jù),從而預(yù)測各中學(xué)文憑試考場的風(fēng)險(xiǎn)水平,讓籌辦方與考生都能根據(jù)場地的疫情風(fēng)險(xiǎn)去準(zhǔn)備防疫措施。

 

 

以智慧城市平臺(tái)預(yù)測各中學(xué)文憑考試考場的新冠肺炎風(fēng)險(xiǎn)水平

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