数字城市城市时空智能化信息平台研究及应用.pdf

城市时空智能化信息平台 关键技术研究及应用录修01研究背景JIE 03应用效果及案例包02研究内容与科技创新鲁晶超把101.1项背景构建数字中国、智慧社会粤港澳大湾区发展规划明确：建 设智能感知网络以及智慧城市时空信 息云平台、空间信息服务平台等信息 基础设施时空信息云平台（2017年前）数据共建共享时空智能化信息平台智慧城市建设阶段新型智慧城市建设阶段41.2重大需求及问题关键技术瓶颈问题人地割裂，缺乏相互作 用的综合，_ _ _/一由于跨模态数据 壁垒，难以看清”城市脉动本质感知数据与机理模型之 间割裂，制约了复杂城 市环境整体人能力缺乏预见性和全局优化 和 能力迫切需求形成智能感知一智能融合一智能认铝陛能决策一智能服务的成套技术体系智能决策智能感知 智能融合 智能认知IUHU L,11)513项目来源依托国家重点研发计划,国家自然科学基金重点、国家杰出青年基金.xx省、广 州市委托的多个项目及省级重点实验室，通过产、学、研相结合，经过长达6年的理 论方法研究、科技攻关以及技术应用项目名称项目来源顼目经费(万元)多模态时空对象分析与可视化(2016YFB0502303)国家重点研发计划项目课题1775地理大数据位置多重感知(2017YFB0503602)国家重点研发计划项目课题1170城市市政管网运行安全保障技术研究(2016YFC0802406)国家重点研发计划项目课题1010基于模式识别的多尺度空间数据联动更新关键技术研究(41431178)国家自然科学基金重点项目300地理空间模型与分析方法(41625003)自然科学基金杰出青年基金350XX省城市感知与监测预警企业重点实验室XX省科技计划项目(科技创新平台)10080基于5G+北斗全息时空融合技术的地面灾害监控研究及应用示范(2020B0101130009)XX省重点科研项目2000智慧XX时空信息云平台基础设施部分建设项目(穗国土规划合同201601198号)XX市财政投资信息化项目1229智慧XX时空信息云平台主体功能部分建设项目(穗国土规划合同201701219号)XX市财政投资信息化项目2300智MXX0翔言息W平等级颍页目(BSdy贼哈同201901158号)XX市财政投资信息化项目459.6602研究内容与科技创 新-.一.总体思路数据全域融合、时空多维呈现、要素自动配置、知识辅助决策的城市智能治理新范式 三融五跨：数据融合+系统融合+业务融合，跨层级、跨部门、跨区域、跨业务、跨系统智能决策：部门联动.超前预警、精准研判智能认知：个体行为到城市全局体征的认知智能融合：大场景多模态时空数据关联融合智能感知：人地一体综合精细感知城市时空信息智能化平台“集中统一共享、分层分级管理”新模式综合考虑XX市全市域、全要素：土地、住房、人口、单位、设施.产业、环境等8总体框架智能感知智能融合智能认知智能决策智能服务研究 内容理论技术支撑人工智能时空大数据物联网移动通信云计算人机物三元泛在智 能感知技术体系跨模态时空大数据 智能融合与可视化跨域信息智能认知 分析方法心法架 核方框人机物一体化社会 感知理论体系框架构 建基于通道注意力机 制的城市目标动态 感知提取对接物联网中各类 传感器的物联网引 擎构建多模态多层次混合 时空索引的数据组 织方法具有诊断性的时空 对象关联与分布模型建立多模态时空大数据增 强可视化分析体系构 建社会感知中时空行 为模式构建细粒度时空信息变 化检测与城市运行 体征动态检测模型构 建基于知识与关联分 析的综合研判模型 库建立时空信息智能决策时空信息智能服务集中统一管理，分 层分级共享智慧 城市平台建设新模式“智能+城市治理新 范式分布式协同城市交 通大数据共享面向多行业部门的 智能化管理、人工智能支持的不 动产预约登记办理 等上百个智能服务项 目城市时空智能化信息平台9智能感知-智能融合智能认知一一智能决策一一智能服务构建了以人作为最小粒度感知单元、多特征协同的人地一体综合感知技术体系提出了社会感知大数据挖掘、机器学习的城市人群行为 模式提取方法，挖掘了人地时空关联机制与规律提出了基于通道注意力机制的高分辨率影像智能处理方 法，实现大城市范围内复杂单体建筑物和单株植被等主 要地物类型的高精度、细粒度感知全省1.2彳乙人口空间流动分析人的时空行为分 布与演化模型识别与佛山、东 莞大部分地区、中山主城区以北、深圳、清城区人 员来往密切（以空 间交换量占湾区总 交换量比例达到 1。、日交换量达 到50万为标准）人的时空行为 分布与演化广州人口流与周边城市人 日总交换届约 700万人Z实现小时尺度的人地行为观测，其中对人的行为预测精度达70%实现XX7434平方公里内乔木精准感知，首次定量估算出XX市 冠幅大于lm2的乔木约有1.12亿棵10智能感知-智能融合智能认知一一智能决策一一智能服务 研发了 人机物融合、空 天地一体泛在感知的物 联网引擎 突破了人地关联时空信息 智能感知与精准识别国际 性难题 实现了“人口土地住房 产业环境时空协同 感知、高精度画像和定 量耦合分析实现XX7434平方公里，2200万人口，14亿平方米建筑，314万户企业数据的精准匹配感知构建了XX省1.3亿人群，1150万户企业产业协同及货运联系，3200万机动车活动轨迹动态时空行为库11-智能感知-智能融合-智能认知一一智能决策一一智能服务构建大场景、多模态时空数据的高效组织、时空特征关联、多层次可视化技术方法体系提出一种全局局部混合的时空索引方法，针对海量地理视频数据，通过视频场景中的运 动对象与地理空间的关联映射，实现了高效的时空语义索引Scene Data Flow“、nc多模态数据集索引效率与国际水平相比提升了40%以上,利用奠定了重要基础region 2region nIndex FrameworkHashMapKcy_A I Wff/i A(/leld,valite)1n tuneTable为新型智慧城市时空大数据的高效12智能感知智能融合智能认知智能决策 构建了面向多模态时空数据自 适应可视化的展示/分析/探索 多层次可视化任务模型 研发了任务感知的多模态时空 数据增强可视化引擎 突破了任务/数据/计算/绘制并 行、复杂交织导致的高性能自 适应可视化难题，为实时融 合时空大数据提供了强有力 的技术支撑覆盖全XX7434平方公里113 2种空间数据，总容量达220TB,实 现了实时交互漫游、毫秒级响应合尺度特征的多模态时空对敛关联分析模型多尺度特征-I 关联楼式理论框架应用分析4多模态时空特征关联模式 一it合多特征关联的多模态时空对象分布分析模型异常模式城市典善用面向过程的多模态时空对象IE澜分析模型智能服务道期时空过暑潮结果反馈修正13-智能感知一一智能融合智能认知-智能决策一一智能服务 构建了人地时序大 数据的智能认知分 析方法体系 提出了基于时空行为分布模式的反演 分析方法，解决了 地理空间分异格局反 演问题湾区交通建设与产业演变关系图二 一 1980车2月26日 率先建立了近三十年，湾区产业紧凑度与交通变化模式之间的定量关系，为国家双城联动、双区 驱动建设战略提供科技支撑 提出了多任务细粒度变化检测的方法，得到精度更高的细粒度变化检测结果14-智能感知一一智能融合-智能认知 f-智能决策-智能服务构建了多任务融合的城市运行体征的动态监测模型，率先实现从个体行为到城市全局体征 的监测研发了跨层次、跨部门,跨业务的动态关联映射模型，建立了一套部门联动、超前预警、精准研判的时空信息智能决策技术体系围绕生态宜居.城市特色.交通便捷.生活舒适、多元包容.安全韧性等80多项体检评估指 标，实现每日动态监测体系，城市体征监测从非实时监测提升到实时在线监测15-智能感知一一智能融合 智能认知智能决策智能服务口提出了 集中统一共享、分层分级管理 的建设新模式，自主研发了数据/技术/业务融合的时空智能化信息平台 打通了社区末端、织密了数据脉络、协 同了多方主体，实现了 数据全域融合 时空多维呈现、要素自动配置.知识辅 助决策的智能城市治理新范式 2019年XX市将平台列为全市五大公共服务平台 之一；2020年XX市将平台列为全市可复用、可 共用信息系统；2021年XX市将其作为向“穗智 管”汇聚数据和提供空间数据服务的基础平台 面向XX市、区、镇/街道、社区/村的3227个部 门11906个用户（已注册）提供服务；日均访问次 数17.5万，日最高访问次数264.7万；汇聚了全市 几乎所有委办局的时空数据，超1500多个数据服 务，涉及数据100多亿条/记录时空信息智能服务1603应用效果及案例应用推广项切实践行了 四个面向面向世界科技前沿面向经济主战场面向国家重大需求面向人民生命健康面向世界科技前沿智能化信息平台智能监测与预警，支撑市委、市政府指挥决策建设了涵盖重点区域、重点项目.重点工作和突发事 件应急处置的羊城中旨挥系统，为市委打造了平时 调研、战时指挥基础能力部署为XX市政府打造一网统管，全城统管的城市运 行管理中枢穗智管lilliiihll一|三三 5-三三=一累3-=o=-yM 三三一二三|19面向经济主战场智能化信息平台规划国土空间、整备土地资源支撑全国唯一的国土空间规划先行先试试点 协调城规、土规矛盾图斑近30万块，面积936平 方公里。盘活存量土地资源128平方公里，在不 增加用地规模前提下保障了近3年省市重点项目 2600余项，突出保障重大民生和公益性基础设 施项目合计1100余项。XX市多规合一工作获全国优秀城乡规划设计奖 一等奖第一名，经验做法应用于全国100多个城 市二其中宁夏空间规划试点成果获得中央深改组 的高度认可20面向经济主战场智能化信息平台优化了营商环境 2021年中国营商环境评价，XX登记 财产指标综合排名第一 实现了 窗1人1套资料1个环节，28种登记情形1小时办结 实现房落幢、幢落宗，提升不动产 权籍空间数据质量广州市全面优化物硼醉幽蚣空广州市全面优化涔商环境彼峥”如办公室大r 转发第：方评部报行的通知备GL.*备*关隼隹财畋部力公厅发0 T 2U20年立庆.广州、AM.M.州目环境第三方I，估如金,射出各姓*环爱已*致人.但仍华在过一步空河.极*金市优化降境梃燃会 区懵冷，为突出同屋导向梅依建优化*商坏堆改*,况水3020 育怀城第三方语体报告2。20年广义卡育环检扉 三方评佑告（“下皆整 目或市息报广州分极U 及，力梭才的柯靛及4戊清单杆体fl.井良出船下要尊：高震现.厢好,伐实at.各部门要认真刈同皿京第三方评台强告箱出g同n.堤设）6*日侨要京at网fa.累好第二力评羯叁存 住何尽愁R.各区各鼐门堤一步提商居毋认识，加强生统候号、认其崂逢报&内容，匕*&所找用是作为下一，情动管育环里改革的“点，主动对标H药11纣*优，巾管肓环境.力高雳发装.力争#&项评计讦的中怠女徐罚.宗地落图率:从86.02%,100%产权落宗率:从27.62%T 97.01%广东省发展和改革委员会（2021 1 2410 f广东省发展改机委关广印发2。21年 广东行智向环境注价报告的通知次改府各移二.3机州,中亶林雷关单值.优化皆不熨拿去门：II 26S.171 次畲多会议听JR1 2021 年广东*6环境济务工作情况的工板.程善*举金状也更，覆.就将2821年广东661（环境律件奥）UTKWR*的何星依曼出的时蒙“攸认奥雷克.第令文泳制更 W善工作结修.片分城市典，W时*用折聿椅研更*M艮创*广,检动发化曾离郊城改不史提之文.#：2.非分发懵奥5!耳必）创新学Jt21面向国家重大需求智能化信息平台支撑社会精细化治理搭建了全国最大的四标四实数据库，让精细化社会治理工作延展到千家万户，全面提升了城市社会治理的标准化、精细 化、品质化水平 标准地理底图 标准地址220万个 标准网格19430个 标准建筑物编码430.4万个 实有单位178.3万 实有房屋1276.7万栋/套 实有人口 2139.4万 实有设施366万22面向人民生命健康智能化信息平台支撑疫情防控，实现XX 打法根据时空大数据的分析，结合四标四实数据，并应用流行病学传播模型，在疫情发生初期快 速精准识别和研判分析阳性病毒可能携带者70%,为全国防控新冠变异株提供了“XX打法管控区域流调分析对全XX8.6亿条手机信令数据，叠加荔湾区130多万四标四实人口数据，基于辐射和引力模 型智能提取83万条交通出行OD数据，并结合流行病学传播模型，在疫情发生初期快速精准 识别出番禺大石等6大重点风险区域23国内外比对对比项对比指标国内外现状项目情况与结论智能 感知人的行为预测预测精度未见行为预测精度具体描述对人的行为预测精度达70%复杂城市范围内单木级树种 高精度、细粒度感知提取精度基于像素，主流算法DenseNetl21精 度约为84.81%提取了一种基于Patch的单木树种提取方法，提取精度 为89.78%智能 融合人地综合感知感知要素仅实现单要素感知实现了 人口-土地-住房-产业-环境时空协同感知、高精度画像和定量耦合分析大场景多模态时空数据组织索引效率主流算法UQE-Index的索引效率约为 50000条/s本项目方法约为85000条/s面向多模态时空数据自适应 可视化的展示/分析/探索多 层次可视化任务模型可视化性能国际旗舰GIS软件ARCGIS的大范围城 市三维立体场景实时交互可视化性能 平均低于25帧/秒本项目成果大范围城市三维立体场景实时交互可视化 性能平均高于60帧/秒智能建筑物群组模式提取提取精度主流算法最小生成树（MST）正确率 80.74%,完整率为86.67%本项目方法正确率89.83%,完整率为91.33%细班舞豳g!l提取精度主流算法Dau dat的总体精度 为 91.18%本项目方法总体精度为92.97%认知城市运行体征监测。监测时效性目前城市体征监测主要为非实时监测本项目实现城市运行体征的实时在线监测智能建设模式机制未能打通社区末端服务、难以协同 多方主体提出了城市时空信息集中统一共享，分层分级管理”的建设新模式决策知识决策知识构建跨模态数据存在融合壁垒，缺乏多知 识、跨领域的挖掘分析，制约城市 管理决策实现了 人口-土地-住房-产业-环境时空知识的关联 挖掘，支撑了 穗智管城市运行管理中枢大脑智能服务服务体系协同跨部门跨层级跨区域信息共享难，信 息重复录入，政务服务效率低，难 以支撑一站式服务实现了各类型数据、平台和业务的协同使用，提供了 不动产登记办理等惠民服务，实现了“三融五跨新 模式25一、突破了人地一体感知认知的国际性难题二、开创了时空信息智能化平台应用新范式三、引领了我国新型智慧城市的建设与发展26