搭建时空基底，建设上海“数字之城”

2024-05-06 市测绘院

  近日，市规划资源系统测绘地理信息专业人才实务培训班第三期活动如期举行，市测绘院副院长赵峰作了“上海‘数字之城’时空基底建设现状存在问题与对策分析”的主题讲座。来自市规划资源局机关、局属单位、区规划资源局及派出机构有关部门测绘相关专业的核心学员赴市测绘院参加了现场培训并参观了市测绘院展示馆，其他人员通过线上直播方式收看了讲座。

  专题授课

  赵峰副院长开展了“上海‘数字之城’时空基底研究与建设”的专题授课，从国家战略、部委要求到上海地方逐级总结了城市时空基底的政策依据和指导意见，指出了城市时空基底定义与内涵。以上海为例，展示了近年来上海时空基底建设现状与问题，提出相应解决思路。赵峰副院长从新型基础测绘、数据建设、能力建设、应用建设四个方面，重点讲述了上海时空基底对策研究与实践，并对时空基底建设的现有问题和未来工作的重点进行了展望。

  什么是时空基底？时空基底是数字孪生城市的空间承载体，是城市公共数字底座的重要组成部分，是一套以时空信息汇聚、分析与应用支撑为目的的空间底座。时空基底是数字孪生城市的数字资产支撑体，以实景三维为基础，地理实体为核心，空间编码为纽带，融合自然、经济、社会属性、城市运行体征指标等数据，形成“物联、数联、智联”的资源体系。时空基底是数字孪生城市的时空赋能体，不是一个数据库，也不是一个平台系统，它可组装、可融合、可计算，具备从数据、信息到知识服务能力。时空基底既要有“形”，即实现对城市空间形态客观、唯一、准确的数字化表达，又要有“流”，即要对城市时空行为全面、准确、时序的数字化表达。

  为什么建设时空基底？全面推进数字化转型是超大城市治理体系和治理能力现代化的必然要求。2035年，上海要成为具有世界影响力的国际数字之都。为此，上海高度重视时空信息作为数字化转型基础的定位，以新基建为重要抓手，推进全市“时空基底”建设，推进全社会的数字化转型发展。

  怎么建设时空基底？在市测绘院丰富的数字化测绘成果以及各类地理信息产品的基础上做到“立起来、落下去、动起来、用起来”。“立起来”即建立统一空间数字孪生建设标准，构建城市治理全要素地理实体，打造多层级多场景数字空间静态基底。“落下去”即打造不同网络质检的空间联系，形成全面的安全服务保障机制。“动起来”即跨业务条线管理要素融合联动，接入海量丰富的外部动态数据，建立空间数据的长效更新机制。“用起来”即实现虚实共生的数字孪生场景，构建空间知识图谱和空间服务，以点带面建立示范性典型应用。上海积极开展超大城市“空间数字底座”关键技术研究，建立超大城市“空间数字底座”理论体系，实现“空间数字底座”二三维一体化多场景多层级的动态组装技术，研发支撑“空间数字底座”的区域高精度数字模型构建技术，建立基于“空间数字底座”的超大城市CIM应用示范，构建多维空间表达和多源信息融合的地理实体模型和动态迭代更新技术。紧紧依托“实景三维”建设，结合“多测合一”机制，从数据层面、能力层面、应用层面构建“更全面、更精细、更实时、更真实”的上海时空基底，逐渐推进上海数字之城从意向级城市、仿真级城市向拟真级城市迈进。

  如何发展时空基底？赵峰副院长表示，当前时空基底仍在管理层面、知识标准、关键技术、基础设施、应用服务、数据安全等方面存在需要解决的问题。未来应在当前建设的基础上，实现快速智能的场景重建，目前市测绘院联合上海人工智能实验室与香港中文大学已经进行了全国首个城市级nerf实景三维大模型的建设，在2023年世界人工智能大会中发布了“书生·天际”三维大模型，实现树木植被、水体及半透明物体高仿真还原，展现金属、玻璃光影效果与夜间灯光效果等；实现真实审美的极致表达，如未来专题底图设计与制作、城市三维空间呈现形态可通过一段文字或者语言自动生成；实现虚实融合的空间呈现，在未来通过链接设备和通道，既能保留现实世界的感知，又有对虚拟空间和对象的认知，从而创造出一种全新的城市虚实融合空间体验；形成实时感知的城市状态，通过动态连接城市神经元感知网络，对基础设施、人、楼、房等城市要素实现全周期全方位智能精准监测，实时掌握城市运行状态和生命体征，找出问题和分析病因；探索未来的决策演绎，通过统一空间基准和实体编码融合能力，关联专题管理要素和动态信息，提升空间统计、分析的能力，形成国土空间信息模型，结合大模型等人工智能形成对城市国土空间规划和城市运行健康状态的监测、诊断和优化。

  总的来说，时空基底是数字孪生城市的空间承载体和知识赋能体，以城市现代化治理服务为需求导向的“时空基底”已经成为城市数字化转型重要的新型基础设施，加快推进实景三维建设，打造“时空基底”，是推进数字中国、区域一体化、上海数字化转型的重要基础支撑。

  实地参观

  在市测绘院展示馆中，讲解员通过文字、图片、实物等形式，结合三维立体演示、互动触摸体验等手段，向在场学员系统展示了市测绘院的的发展历程、服务体系、科技创新等，详细介绍了市测绘院的测绘科技发展和测绘地理信息服务应用情况。通过“实体模型”和“虚拟成像”相结合的多媒体技术，直观展示了市测绘院从模拟测绘-数字测绘-信息测绘-智能化测绘的发展演变。

  市测绘院VR展区操作人员通过VR设备向学员们演示了三维智慧城市建设成果。参观者们戴上VR眼镜在三维智慧城市中漫游，站在虚拟的上海中心顶楼俯瞰上海全貌，观看平常看不到的景象。

  交流互动

  学员与赵峰副院长就时空基底与其他行业标准的融合、互联网“一张图”建设等问题进行探讨。

  关于时空基底与其他行业标准的融合，赵峰副院长表示，基于时空基底的多源数据融合是一个复杂且有难度的过程，关键是语言系统要统一。市测绘院目前正在实施以实体为核心、以编码为纽带的融合做法，总体而言，多源信息融合到时空基底上是一个大趋势。

  关于互联网“一张图”与政务“一张图”的区别，赵峰副院长表示，二者的用户和需求不同，市测绘院会根据国家对地理信息数据的要求，围绕不同服务对象，做好数据分类分级以及面向公众和政务的信息发布工作。

  关于时空基底建设会对设备承载能力提出哪些要求的问题，赵峰副院长表示，根据信创工作的要求，不仅要考虑硬件的升级改造，还要同步开展基底数据的优化和软硬件适配工作，并通过云端服务、轻量化系统架构设计等技术方法，逐步提升服务质量。

  思考：时空基底如何在“数字之城”中发挥作用

  习近平总书记在上海考察时强调，在城市规划和执行上坚持一张蓝图绘到底，加快城市数字化转型，积极推动经济社会发展全面绿色转型，全面推进韧性安全城市建设，努力走出一条中国特色超大城市治理现代化的新路。

  如何在城市规划和执行上坚持一张蓝图绘到底？赵峰副院长在专题授课时为我们提出了市测绘院的有效做法。通过将城市的时空数据进行整合、融合和建模，形成基准统一的城市数字基础作为时空基底，它是城市数字化转型的基础和核心，同时让时空基底“活”起来，可以为城市管理、规划、决策和应急响应等提供精准、全面的数据支持。

  时空信息是万物互联和智慧城市的数字基底，测绘地理信息技术将在其中发挥不可替代的作用。但测绘地理信息技术甚至是时空基底的建设如何应用于未来的“数字之城”呢？

  从智慧交通、智慧水利到智慧城市，如今信息化和智能化测绘已成趋势，而5G通信、大数据、云计算、物联网等新兴技术的出现并与测绘地理信息技术交叉融合，也加速了测绘信息化和智能化进程。

  未来的“数字之城”其实也就是将城市规划和管理智慧化、数字化，要求城市的每一部件都有精准的坐标，都能得到感知。未来城市的感知体系将有多个层次，有天空的遥感卫星，其次是低空无人机，然后是地面的物联网，构成一个立体的城市感知体系，从而实现信息化和智能化管理。

  城市还应该有负责集中处理的城市智慧大脑，每个端都有智能决策系统，每个边也有智能决策系统，然后统一汇集到云端形成多源、多类型的数据集合，然后再接入大数据和智能计算的分析处理体系，以及反馈运控体系。这些体系都通过时间、空间、位置进行协同，从而达到趋利避害的目的，最终实现实体城市和虚拟城市的协同交互，这样就实现了真正意义上的数字之城。

  总而言之，以上这些功能的实现都是建立在精准时空信息的基础上，需要时间、空间、位置的协同，也就离不开“数字之城”时空基底的支撑与服务，这也是作为测绘人需要努力的方向。