郭仁忠院士:智慧城市中地理信息的需求与应用
在智慧城市环境下,地理信息主要是用来做什么事情呢?简而言之,就是要能够实现地理信息的实时获取、高效的处理和快速的响应,促进地理信息大范围的、全方位的、深层次的智能化应用。
首先简单比较一下智慧城市跟数字城市之间的关系,可以认为数字城市做的主要是数据在线,提供的是信息服务;智慧城市可能更重要的是应用的在线,提供的是知识的应用。这是从宏观上来看。如果把它放在云计算的框架下来看的话,数字城市主要是指基础设施建设和数据建设,提供社会化服务;而智慧城市同时除了包含数字城市以外,还应该有平台的建设、软件的建设、具体的应用,应该说它是数字城市的一个深化。
智慧城市对地理信息的需求 那么智慧城市对地理信息有哪些需求呢?我个人归纳有这么几个方面:第一是全面的感知和动态数据的更新;第二是构建多元化需求;第三个是快速的数据处理,动态地制图;第四个就是多元数据的整合与自动形成;第五个是建设空间信息、地理信息源。 首先,什么叫动态数据更新?我们现在的地理信息都是测量出来的;等到智慧城市建成,人人都可以通过手机,通过各种手段对地理信息做更新。比如说我们到一个餐馆去吃饭,去了以后发现那个餐馆关门了,那么可能热情的网友就可以把相关信息发到网上,从而实现更新。从地理信息库里面,把这个餐馆去掉,这就是所谓的“泛在社会”——能够打破传统测绘的数据的生成、发布和处理模式,能够实现动态的更新。 那么所谓信息的处理是什么概念呢?我们知道不同的人对地理数据的要求是不一样的。比如说同一个水系数据,不同的部门比如规划部门、土地部门、交通部门、水利水务部门,他们对水系数据的要求不一样。我们提供的数据要能够提供相关的数据处理工具,让用户自己来处理数据——想要什么样的数据,想要多详细,都可以让他自己来进行处理。本来这个工作都是测绘地理信息的专家、技术人员、工程师来做的,而到了智慧城市,应该让一般的用户也能够处理,实现高度自动化的数据处理。 第三个就是动态制图的概念。现在的地图无论是经济地图还是其他地图,都由专门的地图专业人员来做。现在所有数据图的信息都在数据库里,都在网上,有没有可能把这个库存简化、自动化,做成一个合集,让用户来做,让地图使用者来做?也就是说,要搞成一个地图制图的基层制造系统。这样的话,任何人拿到数据以后,就可以根据他的需求生成相关的地图。 第四个就是要自动选址。我们有很多社会经济数据,都在统计局的数据库里面。这些社会经济数据,要在地图上表达出来,需要人工进行标注,这个工作量非常大。比如我们统计长沙市某几个区,下面还有街道、居委会、社区的人口,假如要做一个长沙市的人口分布图,我们现在需要人工去一个社区一个社区的统计。假设我们用一个地理图,把这些空间的位置都很清楚地表示出来,跟相关的统计人员对接起来,就会自动地进行地址的匹配。实际上,目前我们在深圳就做了这个工作,把深圳的市区,从每个区域、每个街道、每个社区,最后到每栋楼都进行了编码,都在地图上标出来。这样每个房子相关的数据也就有了,相关的模型也就有了,这样工商的、税务的、公安的、城管的等等数据,就完全可以用计算机把它跟地图相关的数据自动整合起来。 第五个就是地理信息空间云平台,我们叫地理信息云。我们现在的地理信息还存在相关部门的数据库里,需要把它变成一个“云”,实现社会化的服务、社会化的共享。在变成云的同时,我们既要能够做到动态更新、全面感知,而且要能够快速地接入互联网,非常方便的使用;同时还要能深度融合,把地理信息跟城市的其他信息都能够融合起来,形成一个社会化的城市信息。然后在这个基础上进行相关的深度的挖掘跟应用。 地理信息在智慧城市中的应用 那么关于地理信息应用,我把它概括起来大概是四个方面:第一个是展示地理空间;第二个是提供定位参考;第三个是辅助空间分析;第四个是支撑业务重构。 关于展示地理空间,事实上我们的测绘、地图一直都在做这个事。只不过智慧城市下的地理空间展示可以做成动态的、交互式的,做成具有身临其境的感觉的真实现场感,可以在网上展示一个虚拟而又真实的地理世界。 第二个就是提供相关的定位参考。比如说,通过地理信息框架把社会经济的非人口数据的位置表达出来,这种表达是很重要的。这种表达在传统测绘里叫专题地图,就是用空间的方法把一些非空间的数据表达出来,作为地理参考。 举一个非常精准的应用,在医疗卫生行业的公共卫生专业——一个非常传统的学科的建立,就跟地图的使用密切相关。大概是19世纪80年代,伦敦霍乱病流行,死了很多人。因为当时霍乱的治疗水平还很低,找不到病因。最早认为霍乱病是呼吸传染的,搞得全城紧张。后来有一个医生把所有病人家庭住址在地图上标出来,这样才发现,绝大部分病人是用了同一口水井。抽这个水井的水做调查分析发现水被污染,有了病毒。 有很多类似的情况,你看到统计数据和报表的时候找不出它的规律来,你一旦把它在空间定位以后,马上就发现了它的规律性,能够找到原因。正如公共卫生学这个学科的产生都跟地图有密切的关系。 第三个主要应用叫辅助空间分析。这个也比较简单,我们把城市自建的成果做成虚拟的三维情况,展示一下看看设计效果是不是好。比如说我们把深圳市的居住人口和就业人口做了分布分析:一个人总体上讲有两个最常出现的地点——家庭地址和工作场所。早晨他从家里到单位,晚上从单位到家里,他都要经过相关的交通路网,这样我们就能通过大数据的手段,知道不同路网的交通流量、交通压力,从而对这个交通路网做公交路线优化、道路规划优化等。事实上这种优化的意义是非常大的,我们通过智慧城市的地理空间性分析,能够对我们整个居住布局、产业布局、公共交通布局做优化,降低我们的平均出行时间。它潜在的和直接的经济效益,实际上都非常可观的,包括环境效益、人力时间成本等。 最后讲个比较特殊的应用,我叫它们支持业务重构。就是通过地理信息技术,使相关行业的业务做法被改造,实现业务的重组重构。我把它叫做智慧城市的业务转型。 比如不动产评估,我们有一块土地做了评估,评估出来以后最高的评了7.15个亿,最低的6.16个亿,差了将近一个亿,差了16%。在不动产评估行业,相差20% 是正常或者合理的。但是正如大家所知,如果国家开征不动产税,我们肯定希望一个权威的部门对于不动产评出一个权威的价格来,因为价格直接关系到收费的问题。事实上我们做了一个数字化的评估,所有跟房子有关的,位置、景观、环境包括噪音、日照、污染以及配套设施和交通状况,这些东西通过三维城市建模,通过不同行业的数据的集成,都可以通过数字化的方法把它算出来,并且这种计算的效果会比人工的估算要更准确。 所以,随着智慧城市的建设,地理信息建设能做很多事情。夸张点讲,创造了无限的可能,很多事情都可以通过计算机来算。所以地理信息确实可以让这个城市更智慧,同样也可以让生活更美好。