2024优秀案例丨智慧昆都仑时空地理信息平台

1、智慧城市的空间载体

智慧城市是城市信息化发展的又一新阶段，是数字城市的升级与发展。实景三维等地理信息作为城市发展的空间载体，是智慧城市建设的重要基础内容。

2012年，原国家测绘地理信息局在前期开展数字城市地理空间框架建设的基础上，下发了《关于开展智慧城市时空大数据平台建设试点工作的通知》（国测国发〔2012〕122号），启动了智慧城市时空大数据平台建设试点工作。

2014年，国家发展改革委员会等八部委联合印发的《关于促进智慧城市健康发展的指导意见》（发改高技〔2014〕1770号）中，明确了各政务部门要“统筹城市地理空间信息及建(构)筑物数据库等资源，加快智慧城市公共信息平台和应用体系建设。以城市统一的地理空间框架和人口、法人等信息资源为基础，叠加各部门、各行业相关业务信息，加快促进跨部门协同应用”。

2016年5月，为进一步统筹协调智慧城市建设中的重大议题和年度工作重点，全面推进新型智慧城市建设，由国家发展改革委、中央网信办牵头，联合25个部门成立了“新型智慧城市建设部际协调工作组”，印发了《新型智慧城市建设部际协调工作组2016-2018年任务分工》。分工中明确了由原国家测绘地理信息局牵头指导各地区开展智慧时空基础设施建设与应用，加快智慧城市时空大数据平台建设试点，指导开展时空大数据及时空大数据平台构建。

2018年12月，国家发改委与中央网信办联合发布《关于继续开展新型智慧城市建设评价工作深入推动新型智慧城市健康快速发展的通知》，同时下发《新型智慧城市评价指标（2018）》等附件，指出将时空信息云平台作为智能设施的重要组成部分，从多尺度地理信息覆盖度和更新情况、平台在线为政府部门和公众服务情况等方面开展2018年度新型智慧城市评价工作。

2、新时期空间数据建设的新要求

随着全球化进程加快和区域协同快速发展，各政府部门、企事业单位和社会公众对基础测绘成果的需求日益旺盛，特别是随着经济社会发展步入新时代，以及云计算、物联网、大数据、信息与通信技术（ICT）和人工智能（AI）等相关技术的进步与测绘的深度融合，对基础测绘成果提出了更高要求，原有基础测绘生产建设在产品形式、技术方法、管理方式等方面的问题日益凸显。一方面，现有基础测绘成果执行的标准是模拟纸质地形图标准，对现实世界是分要素、分尺度抽象表达，尽管人眼可识别，但机器难理解，空间分析与决策局限性较大；此外，现有技术体系基本上是以3S为代表的上一代技术为架构，生产组织也基本属于“3S+4D”结构，即：以 3S 做分工、以4D成果为目标，同时由于现有管理体制过分强调分级管理，一定程度影响了国、省、市县数据共享。另一方面，AI 时代的到来对地理信息产品提出了新要求，实体化：以独立地物和地理单元为对象，取消（模糊）比例尺概念，突破地图分幅和投影的限制；三维化：线划数据三维化，三维数据单体；语义化：能够挂接各类大数据，尽量保持现实世界信息丰富度和原始状态；结构化：空间数据结构化，属性数据非结构化；全空间：由陆地向海洋、地下、水下延伸，人机兼容：人眼可读、机器能懂。因此，基础测绘亟待转型升级、创新发展，建立起新型的基础测绘体系，以适应新时代要求，全面提升其保障服务能力和水平。

开展实景三维中国建设，是“十四五”时期基础测绘转型升级发展的重要任务之一，我国将在“十四五”期间大力推进实景三维中国建设。实景三维中国建设是测绘行业在“两服务两支撑”新要求、新部署、新形势下势在必行的转型和创新，着力实现“以地理要素为视角和对象”的传统基础测绘向“以地理实体为视角和对象”的新型基础测绘转变，必将迎来我国测绘发展的新跨越。传统测绘基于二维平面描述和表达客观世界，主要受制于数据的获取、处理、存储和运算等能力的不足。随着大数据、互联网、云计算等新技术的发展，特别是遥感技术的飞速发展，对客观世界进行三维描述和表达的数据基础和技术条件已经具备。

3、实景三维中国建设的重要组成

根据《新型基础测绘体系建设试点方案》的相关要求。“实景三维”（3DRS）是现实世界的数字孪生，具有实体化、三维化、语义化、结构化、全空间和人机兼容理解的显著特点，与原“一张皮”式的倾斜摄影三维模型等地理场景尽管形式上相似，但本质不同。“实景三维”通常包括地形级、城市级和部件级，其中，地形级和城市级实景三维可在“基础地理实体数据库”基础上，面向应用服务，提取不同粒度、不同精度、不同模态的地理实体数据及其对应的地理场景并进行适配组装和融合表达形成，属于新型基础测绘 4E 标准化产品中的主要形式；部件级实景三维源自商业化和专业化测绘成果。在国家、省区、市县三级自然资源主管部门“统筹规划、分级投入、分步实施”支撑下，共同推进基础地理实体数据库建设，支撑“实景三维城市”、“实景三维省区”和“实景三维区域”建设，最终形成“实景三维中国”。构建的基础地理实体数据库，连同派生的 4E 标准化产品，共同构成数字中国时空信息数据库（DC-STID）。这是切实贯彻落实习近平总书记“构建数字中国、智慧社会”重要指示精神的具体举措，也是全面履行自然资源部相关职能部门法定职责的切实行动。

党的十八大以来，习近平总书记多次考察信息化建设情况，强调要加快建设数字中国。党的十九大报告明确提出建设数字中国，以更好服务我国经济社会发展和人民生活改善。实景三维中国建设是落实数字中国、平安中国、数字经济战略的重要举措，是落实国家新型基础设施建设的具体部署，是服务生态文明建设和经济社会发展的基础支撑。

2015年国务院批复同意《全国基础测绘中长期规划纲要（2015-2030年）》明确指出要加快推进新型基础测绘体系建设，不断提升基础测绘保障服务能力和水平。自然资源部成立以来，全国测绘工作融入自然资源“两统一”管理的大格局，进一步对实景三维中国建设提出了现实、迫切的要求。2018年4月，自然资源部部长陆昊在进行行业调研时明确指出自然资源登记等系统要由二维系统变成三维系统，解决自然资源调查、确权和国土空间用途管控等问题。2019年2月，全国国土测绘工作座谈会提出计划于2020年启动“十四五”基础测绘规划编制工作，并明确“实景三维中国”的建设目标。2019年印发的《自然资源部信息化建设总体方案》提出“推进三维实景数据库建设”。2020年全国国土测绘工作会议上，王广华副部长提出了新时期测绘工作“两服务、两支撑”的根本定位，明确要求大力推动新型基础测绘体系建设，加快构建实景三维中国。自然资源部一系列紧锣密鼓的举措无不彰显了建设实景三维中国的决心。2021年全国自然资源工作电视电话会议要求“加快建设实景三维中国、自然资源一张底图”。2021年8月，自然资源部发布《实景三维中国建设技术大纲》，明确建设任务和技术路线，规范指导国家和地方有序开展工作。

主要建设内容包括三个方面内容，具体为110平方公里倾斜三维模型建设、分层分户模型建设以及三维地理信息系统平台建设。

图 1 包头市昆都仑区110平方公里倾斜航空摄影范围示意图

1、三维倾斜模型建设

1.1 倾斜航空摄影数据采集

本次项目中将利用倾斜航空摄影技术，采用大飞机或无人机平台方式，对昆都仑区110平方公里范围进行精度优于3厘米倾斜航空摄影，获取110平方公里范围的倾斜影像数据。

1.2 三维实景模型建设

针对通过倾斜航空摄影获取的110平方公里影像数据进行三维建模，通过三维建模实现三维场景的可视化浏览，真实、客观地反映包头的城市结构和风貌。提供更为丰富逼真的城市信息，将整个城市以贴近现实的方式呈现，方便空间信息交流、视觉分析与空间认知。

2、分层分户模型建设

要求对倾斜建模的110平方公里范围内主要建筑物进行分层分户处理，每个单体对象，可以通过系统开发实现点击查询、高亮显示，通过标准地址关联实现一标多实数据展示。

3、智慧昆区实景三维地理信息平台建设

建设昆都仑区智慧昆区实景三维地理信息平台，在三维地理信息功能服务基础上，充分发挥其在智慧城市基础支撑平台作用，在资源共享基础上，服务于市政府和企事业单位的其他相关信息化应用。

智慧昆区实景三维地理信息平台是基于基础地理信息数据构建空间模型和功能服务，着重于地理信息的空间分析和数据展现，对整个或部分地理分布数据进行储存、管理、运算、分析、显示和描述，实现资源集成、管理服务、辅助分析和决策。在后期可以以三维模型数据为底图，将相关业务数据在三维地理信息系统平台上分类标注，直观了解态势分布，合理布局和综合研判；可通过数据服务感知并显示数据内容和状态变化；可通过感知数据直接调用视频、消防等安全管理服务，实现资源集成和关联展现。将各种信息有机地与反映地理位置的图形信息结合，实现具有拓扑结构和分析功能的业务资源数据库系统，实现要素直观化，提升多维度、跨系统综合信息化管理能力，增强安全分析和感知研判能力，推动包头城市管理精细化、信息化、智能化和服务化。

智慧昆区实景三维地理信息平台可以融合倾斜数据、BIM、激光点云、人工建模等多源异构数据，基于分布式构架技术实现海量三维数据的存储管理、高效浏览、空间分析等，带来更真实、更便捷的三维体验，实现室外室内一体化、宏观微观一体化、空天/地表/地下一体化的全空间三维GIS应用。

4、基础数据支持服务

为智慧昆区提供地图的基础数据服务，实现初步的数字孪生。

1、支撑智慧社区/一网统管

1.1 着眼“全区联动”，开展“一网统管”工作体系建设专项行动

昆都仑区以实现市域治理指挥、城市运行调度、数字昆区大脑三大职能为方向建设了智慧昆都仑云·智中心。云·智中心建筑面积约1300平方，分为指挥大厅，集中办公区两部分，负责完成“两全两重”工作任务，即全量数据汇聚融合、全域业务综合研判、重大事项智能监管、重点任务阶段攻坚。全区所属街镇、部门以市府东路街道办事处、阿尔丁大街街道办事处及前进道街道办事处等试点分中心为样板，各分中心建设逐步达到五个一标准，即一间房、一块屏幕、一台电脑、一部电话、一名专员。街镇、部门社会治理分中心与云·智中心共用公共服务平台、数据底座和公共能力，充分开展市域社会治理工作。智慧昆都仑时空地理信息平台提供昆区三维基底和公共服务能力。

1.2 融合共享，开展“一网统管”数据智治专项行动

昆都仑区以实现公共服务能力集约化、高效化建设为目标，加快城市数字底座、能力中台、数据中台和基础设施建设。以基层一表通系统为抓手，汇聚全区数据资源至数据资产专题，推动全区统一认证、视联网、物联网、一网统管、融合通信、三维地理信息、网格精细化管理等平台各项公共服务能力在各分中心、各部门单位“中屏”、移动端“小屏”统一应用，全面提升城市数字化转型的泛在通用性、智能协同性和开放共享性。共享1.2万余路有效视频监控数据、三维实景数据，智能井盖监测等与城市运行管理密切相关的物联感知数据，与全市城市管理领域无人机、视频采集车等智能终端进行有效联结，实时获取和掌握行业管理动态数据，为“一网统管”提供前端感知支撑。

1.3 紧盯“城市安全”，夯实城市运行监管基座

智慧昆都仑城市运行决策分析平台搭建平时、战时城市运行新模式，保证平台运行稳定，推进场景发挥作用提升监测效能。平时将云·智中心（包括综治、信访、安全、公安、交管、执法、市场、司法等）、党群服务中心、政务服务中心、应急指挥中心、新时代文明实践服务中心、红色物业中心、社区治理中心和智慧昆都仑数据中心等通过“一网统管”联动机制互联互通，构建全区智慧大脑。当战时出现急需推进工作或遇紧急状况时（不包括政务和应急方面工作），区领导将坐镇云·智中心通过实景三维地图、实时视频、物联设备、融合通讯及AI智能识别等能力实现实时调度及市域治理工作千里眼，随时了解昆区的每一个角落。平台目前不仅具备接入昆区物联设备的能力，并提供对外数据服务。现已接入智能井盖10个、智能垃圾桶12个、公共无线局域网30个、照明设备51个、广告屏29个、门磁设备4020个。

2、分层分户直观表达二维空间分布

构建昆区分层分户模型。通过对分层分户三维模型的构建，将各幢、层、户进行三维模型展示，解决无法直观表达二维空间上的分布情况的问题。通过定制开发分层分户数据采集系统，调度900余个网格员，接入全区15个街道，1002个网格近1万栋建筑。通过三维立体房屋模型，基层工作者能更方便更精准开展网格精细化服务，提高基层治理现代化水平。

图 2分层分户

3、挖掘更多三维数据价值，辅助城市规划决策

随着三维GIS的快速发展和应用，三维空间分析技术以其实用性成为当前GIS技术研究的热点。为满足GIS各行业对专业化三维空间分析的实用性需求，智慧昆都仑时空地理信息平台具备“实时分析、即时完成、导出结果”的三维空间分析能力，具体包括天际线分析、限高分析、通视分析、可视域分析、剖面分析、缓冲区分析、挖填方分析等。智慧昆都仑时空地理信息平台可以对分析结果进行可视化展示，用来表达抽象的三维空间，可以与空间的点、线、面、实体对象进行空间关系判断及空间运算，实现二次空间分析，挖掘更多的三维数据价值。通过与规划数据的叠加，使规划内容与周边环境的关系更加清晰，方便进行建设项目的规划选址，实现城市规划从二维到三维的转变，实现城市规划的精细化管理。

图 3空间分析

1、打造时空基底一张图，避免地理信息数据的重复投入

智慧昆都仑时空地理信息平台作为“智慧昆都仑建设”智能时空底座，为昆区各部门及应用系统提供统一的空间数据服务底板，避免地理信息数据的重复投入，为昆区财政节约财政资金。

2、结合公安一标三实，实现辖区人员精细化管理

分层分户可以实现房屋标准地址同三维建筑分层到户的模型形成“一对一”的对应关系，将“一标三实”的人口、房屋、单位等数据与标准房屋地址进行关联匹配上图和空间分析，通过直观立体的三维地图更加快速的实现“人房关联”和“以房找人”2018年以来，在公安部主导下，全国范围内依次推进“一标三实”基础数据采集工作，收集标准地址、实有房屋、实有人口、实有单位等信息。截至 2018 年底，各地区已基本完成了“一标三实”。基础数据的信息采集，形成了比较完善的“一标三实”基础数据库。后续分层分户可服务与各地公安局和派出所实现“一标三实”数据上图和分类分级列管重点人口。