城市复杂时空数据集成与空间决策模拟

面向现代城市管理、智慧城市建设与城市突发事件应急响应决策等重大社会服务需求,针对现有的城市时空数据集成和综合分析还无法为现代城市综合管理提供有效服务及支持等问题,对基于多源异构时空数据的城市动态分析模拟等方法进行了研究,重点突破基于高性能计算的海量异构数据集成、分析及展示,面向决策的城市智能分析等核心技术,研发基于高性能计算的城市时空数据分析与决策模拟平台,并在此基础上,开展典型城市应急决策支持与模拟应用示范,为我国城市的信息化与智慧化管理提供科学技术支撑。课题主要包括以下研究内容:(1)海量多源异构时空数据集成分析。在集成863项目"GIS异构时空数据集成技术"(武汉大学吴华意等负责)和第一课题"复杂时空数据集成及多源异构一体化建模"研究成果的基础上实现城市多源异构数据的建模、组织和检索,研究时空演变信息的实时快速提取、查询和分析,以及海量实时监测数据的融合集成和可视化,实现城市系统从静态向动态的全息转换。(2)城市动态分析模型关键技术研究。主要是针对三组模型库的开发与实现展开研究,即影响分析模型库、过程预测模型库、应急优化模型库。其中,过程预测模型库及应急优化模型库为本课题的决策模拟研究提供算法方面的支持。(3)城市智能决策支持与模拟关键技术研究。在城市智能决策过程理论研究的基础上,进行城市智能决策模拟模型方法研究,同时构建经典模型库与新型方法库两大模拟模型库;组建与时空数据相匹配的城市智能决策综合分析模型;综合上述理论研究,构建城市智能决策支持和模拟平台。(4)面向城市大型活动实时交通流模拟与疏导的应用示范。选择广州市作为应用示范区域,对多源传感器获取的城市时空数据进行实时接入和标准化集成处理,构建城市交通多源时空数据库;进行常态交通量的时空分布规律及主要驱动因子研究,构建实时交通流分析及模拟知识库;并在广州市核心区进行实时交通流模拟和实时交通疏导应用示范。(5)面向城市大型活动应急决策支持与模拟的应用示范。选择乌鲁木齐市为应用示范区域,在多源时空数据集成与决策模拟技术的基础上,以乌鲁木齐市承办大型城市活动(包括中国-亚欧博览会等)为服务对象,进行示范应用。     

国家公园安全事件监测预警现状、挑战与对策——基于多源信息集成共享的研究

随着智慧城市的发展,国家公园依靠多传感器部署、视频图像处理以及无线通信等技术的集成应用,成为安全事件实时监测预警的有效手段。根据国家公园安全信息管理与应用的需求,建立基于多源信息集成共享的监测预警体系,对安全事件监测预警分类及信息源进行划分,规范多源、异构信息源之间的数据内容、组织及交换方式,从应用、数据、网络等方面构建国家公园安全事件监测预警的集成,实现国家公园内部监测预警信息之间以及与国家公园主体范围外的监测预警信息的数据交换和共享。     

面向主动交通安全的城市车辆在线位置服务技术

《面向主动交通安全的城市车辆在线位置服务技术》课题旨在解决我国道路交通安全矛盾的一个主要原因,使在途驾驶人员在第一时间获得前方的道路交通及环境信息,从而能在事前做出风险规避行为。本课题采用无缝定位技术和在线位置服务技术,获取路网上的动态位置及综合交通状态信息,结合道路基础地理空间信息,搭建基于车路设施协同作用的主动交通安全管理服务平台,在上海浦东新区实现20万以上用户的技术示范,解决动态交通安全服务的若干关键技术。主要研究内容包括:(1)城市车辆主动交通安全模型和综合状态信息集成研究;(2)面向主动交通安全的路域车辆集成定位技术;(3)交通安全的一体化时空数据建库与快速采集更新技术;(4)面向主动交通安全的LBS车载平台研制;(5)城市车辆在线位置服务技术综合示范应用根据2013年度的相关任务安排,5个子课题的研究分别由同济大学、武汉大学、上海交通大学、国家测绘地理信息局第一大地测量队、中国电子科技集团公司第54研究所和广东长宝信息科技有限公司承担完成,总体进展情况良好。该年度已完成得对主动交通安全模型的国内外研究态势、存在问题和研究方向的研究和探讨,并构建了事故多发与隐患路段预警模型以及基于LBS和路侧交通信息采集的实时交通冲突风险评估模型框架,将道路信息、交通状况、车辆实时行驶状况、天气情况等信息融入评估预警模型中,保证了模型的可靠性和实时性。采用UWB技术研发隧道室内定位系统,试验结果表明该技术在室内复杂区域内绝大多数区域达到分米级别的精度,足够支持隧道室内定位系统。同时,利用arcengine软件以及C#语言进行隧道室内定位系统的开发。在交通安全一体化时空数据采集、建库方面,结合现有技术和产品,自行开发了移动数据采集系统,已完成该系统的结构设计、静态道路底图数据分类和符号库设计。车载互动式终端系统构建和标准化制定已初步完成,构建了Woodpecker高可用性保障中间件,实现了一种基于呼叫中心的智能、自助车联网服务。已基本完成高精度定位终端系统的硬件系统以及相关驱动设计。在综合示范应用方面,该年度选择10个示范路口作为中期示范路口,并已采集道路的相关信息和点云数据,与浦东交警合作开发交通事件共享系统,供后期综合示范之用。     

光无线分层异构融合接入关键技术研究

面向宽带网络发展的重大需求和异构融合接入发展必然趋势,针对光无线接入的分层、异构、融合问题,研究光无线分层异构融合接入机制、光无线接入大规模多输入多输出(multiple input multiple output, MIMO)分层异构融合方法和光无线接入协作网络编码分层异构融合方法,解决信息传输架构全接入和信息传输过程全刻画问题,建立一种分层异构融合光无线接入架构体系,给出光无线接入大规模MIMO分层异构融合和协作网络编码分层异构融合等关键技术实施策略,实现接入架构平稳演进,满足未来宽带网络光无线接入应用要求,为未来光无线接入架构和关键技术的研究提供理论分析依据。     

智慧系统及其在智慧城市应用的前沿技术分析

为解决城市"复杂巨系统"组织运行中的人-机-物协同融合等共性问题,构建面向智慧城市应用服务的通用平台,结合智慧系统基础理论研究,通过对IBM(International Business Machines Corporation)、阿里云计算有限公司、华为技术有限公司及北京易华录信息技术股份有限公司等中外企业智慧系统在智慧城市中的实际应用分析,明确了智慧系统的基本内涵与特征,提出了智慧系统的通用组成,开展了智慧系统体系架构的设计,并从感、传、智、用4个系统单元设计技术和一个系统总体设计技术角度,全面阐述了智慧系统面向智慧城市应用的前沿技术体系构成及其应用方向,为智慧系统的设计提供了技术指引和系统构建参考.     

特大城市云架构智能位置服务平台技术科技报告

该课题的总体目标为在特大城市层面建设一体化的智能位置服务开放式平台,实现基于B2B的位置服务模式,为位置服务开发商提供安全的运营平台,从而实现各类移动终端的位置信息共享共通。并在此运营平台的基础上开发商业化的位置服务模式和领域,拓展导航位置服务的应用领域。依托城市定位数据解算中心,在解决持续高并发的终端定位管理技术和终端定位信息与服务开发商准实时匹配技术的基础上,突破电信级智能位置信息服务平台构建的关键技术,从而实现面向特大城市的B2B商业化服务。课题构建云架构的电信级智能位置信息服务平台(吞吐率每秒600 000次以上,基于平台的服务开发商数量不少于100个),创新研究一种室内外位置信息的智能发布模型,实现无缝化的位置信息集成管理,并提供高效的访问接口。课题总体进展如下所示:(1)完成了业务需求分析与系统总体设计、智能位置服务平台设计、室内外位置信息集成管理设计,完成了平台各模块之间的接口规范与模块的详细设计,研究了智能位置服务平台体系结构与设计,形成了特大城市云架构智能位置服务平台总体技术需求分析与总体设计方案;(2)完成各项关键技术的研究,包括:终端位置信息与服务开发商准实时匹配技术、终端位置信息智能化管理技术、B2B服务开发商应用访问体系和接口技术、服务开发商的B2B位商业化模式及关键技术,形成各项关键技术研究报告;(3)完成了资源整合与入库、网络环境、存储设备、运行设备调试与应用集成,搭建了电信级高吞吐量智能位置服务平台;(4)完成了1套编程和非编程的应用访问接口的开发,形成了相应的接口使用文档;(5)基于位置服务平台,面向终端用户,开展了基于安卓/i OS平台的服务应用集成,包括各应用的前端App,后台服务,及相关统集成工作;(6)基于云服务的思想建立了统一的服务资源管理体系,把用户信息、位置信息、商业服务信息采用统一的资源描述方法;建立了用户信息、位置信息、商业服务信息与服务开发商之间的位置服务四面体关系;(7)研究了室内地图的制图和室内外一体化空间位置集成的方法,完成了室内地图数据采集、室内地图数据编码规范(参考OGC)、室内地图配图、室内外无缝地图数据库建设、室内位置信息源控制点部署的空间分布规律研究等工作。成功申请了2013年海淀区重大公关项目"室内外无缝定位关键技术研究与应用示范",并参与了"羲和系统"的相关标准制定;(8)课题申请软件著作权7项,专利8项,发表论文17篇,培养研究生6名。     

面向综合智能交通系统的多源异构数据集成框架研究

综合智能交通系统,能够提高交通基础设施的有效利用率,缓解我国日益突出的交通拥堵问题.数据是综合智能交通系统运行的核心,综合智能交通系统的有效运行离不开大量多源实时基础交通数据的支持.如何及时并有效地对综合智能交通系统所采集的多源异构数据进行有效集成,是目前智能交通系统研究领域亟待解决的基础问题之一.以云南省"七彩云南智慧出行云服务平台"的建设过程为基础,介绍了一种在面向综合智能交通系统的多源异构数据集成框架,该框架是一种基于元数据的异构数据集成框架.通过该框架,能够对综合智能交通系统中的静态结构化异构数据和动态非结构化异构数据进行及时有效的数据集成.     

企业级多源异构地理信息检索引擎的设计与开发

该文针对企业信息服务平台数据特点,分析建设多源异构地理信息检索的应用需求,设计开发一种通用的多源异构多维地理空间搜索引擎,研究了存储结构与存储方式,开发插件式的索引引擎,实现可扩展、可定制的多应用查询引擎。研究成果已应用于天津市勘察院数据资源平台,满足企业的数据资源检索应用。     

露天停车场信息感知发布和管理系统

设计一种基于ZigBee和GPRS无线通信技术的智能露天停车场信息感知发布和管理系统,采用CC2530及地磁传感器组建ZigBee无线局域网,实时采集停车场内停车位的使用状况,通过GPRS无线通信技术将停车场信息发送到远端服务器,实现多个停车场信息的统一发布和管理.可以同时利用百度地图将停车场位置信息显示在远端WEB服务器前台页面上,可由用户或管理员远程登录或本地直观查看停车位状态信息.测试结果表明:该系统实现了露天停车场状态信息的及时准确发布,可以应用于实际的智慧城市系统.     

高边坡传感器网络协同监测及信息融合系统模式

从充分挖掘监测信息内涵和外延入手,引入无线传感器网络和多源信息融合技术,分析了高边坡监测系统的信息采集、传递和加工处理的过程,定义了各个子系统的域界,基于将物理构成和逻辑构成分开的原则,建立了高边坡自动监测系统的体系结构.以多传感器采集层为例,介绍了光纤传感器技术、无线传感器网络技术和多源信息融合技术等高边坡传感器网络协同监测及信息融合系统的关键技术.     

基于“天地图”地震信息集成的设计与实现

传统的地震信息服务模式存在数据来源的多样性、数据交互的高耦合性、表现形式的单一性等特点,难以满足多源异构地震信息快速、准确、综合发布的要求.为了有效、及时地管理地震信息,在“天地图”地理信息服务的基础上,提出了一种多源异构信息在线集成服务的方法,将“天地图”的地理信息与地震信息进行了有效的集成服务,基于此方法,开发了原型系统,并实时集成了地震空间统计与分析服务,有利于地震信息的快捷发布与辅助决策.     

地理信息科学在智慧城市建设中的作用

针对智慧城市建设的需求和任务,提出了智慧城市建设的内涵、总体框架、核心技术、关键技术和应用领域,探讨了地理信息科学的形成与研究内容.基于地理位置与时间是信息的基本属性以及可视化是人类获取知识的主要途径2个基本事实,从理论支撑、多学科融合、位置感知、环境变化感知、基于时空多源数据整合、时空过程分析、可视化表达和软件平台支撑8个方面阐述了地理信息科学在智慧城市建设中的地位和作用.     

基于语义表达的智慧教室情境信息建模方法研究

针对智慧教室中物联网情境信息的多源异构问题?分析智慧教室及情境信息建模的研究现状?提出基于语义表达的 智慧教室情境信息建模方法? 通过传感设备和智慧教室管理系统获取智慧教室情境信息?基于时空关联算法过滤冗余信息 并建立 Ｅ－Ｒ 概念模型?利用 Ｐｒｏｔéｇé 建模工具构建智慧教室情境信息本体? 经过 ＲａｃｅｒＰｒｏ 推理机的逻辑检测?清晰显示了智 慧教室情境信息之间的语义关系?验证了该建模方法的有效性和可靠性?     

xDB:异构政务信息云服务中间件的实现

异构信息交换是实现政务系统高效信息融合的主要瓶颈之一,设计和开发可用信息交换中间件能够有效提高信息系统集成的工作效率;xDB基于Web服务、中间件、软件插件技术实现云计算模式的多异构环境的政务信息系统的信息交换、访问与信息发布云服务;基于语义与上下文技术实现服务注册、系统配置、信息交换的智能与自适应.基于xDB中间件,可以快速构建异构环境电子政务应用、实现多异构数据环境信息融合与发布,降低信息资源整合难度.     

多源遥感资源协同调度系统架构技术研究

为解决多源遥感卫星数据快速共享过程中异地和异构数据集成、实时交互数据监控和业务流程动态更新问题,提出了基于应用层、逻辑层、支撑层和数据层的4层软件架构体系。在实际软件架构设计中,采用基于JEE6框架的面向服务架构体系,并引入分布式工作流技术来搭建调度系统的服务器端软件;同时,搭建基于Socket协议的客户端来实现与服务器端的实时通信,以便于监控系统中交互数据的状态。从而形成了混合结构（浏览器／N务器、客户端／服务器）下处理多源、异地和异构遥感数据快速共享的集成软件架构体系。经过实验室模拟仿真运行和实际环境试运行结果来看,本软件系统架构能够满足多用户对多源异构遥感数据快速请求服务的需求,有效地实现了对多源异构遥感数据的综合处理,提高了系统数据访问的安全性。     

文物保护单位安全监测信息集成共享模式研究

文物保护单位由于保存文物价值高、游客数量多、社会影响大，安全事件复杂多样。近年来随着信息化、智能化技术发展，互联网传感器、移动设备、社交网络等方式涌现出海量数据，为实时的报警信息提供了异构、多源化的信息源头。目前，文物保护单位虽然建立了多种事件信息监测与分析系统，但受建设技术因素影响，缺乏统一规划，“数据孤岛”问题突出。因此，如何充分利用现有的资源以及数据价值升级和科学高效的应急决策，建立数据输入输出汇集“中枢”，实现信息增值、辅助应急决策是目前亟需解决的关键问题。本研究通过对文物保护单位内安全监测要素分析和现有监测信息类型分类，给出了信息集成共享的4种主要方式，并从子系统管理、平台控制、消息过滤、接口管理、日志管理等方面给出了信息集成共享平台原型的设计，为安全监测信息集成共享体系建设提供了支撑。     

Deep Web数据库集成技术的研究

针对基于查询接口集成的web集成技术复杂且面向领域这一现象,提出了一种非实时查询Deep Web数据库集成技术.该技术通过在被检索网站安装客户端数据源应用程序,获取所有被检索网站的Deep Web数据源连接信息、Deep Web异构数据库表结构信息以及Deep Web异构数据库表数据.其中表结构和表数据经集成系统解析后以统一的格式集成到本地数据库.实验结果表明,该集成技术可集成所有领域的Deep Web异构数据库,没有领域限制.由于是本地查询查询速度也较快,具有一定的可行性.     

基于ESB的空间信息集成共享技术研究

提出了一种基于ESB的空间信息集成共享模型,该模型采用面向服务的构架(SOA)、遵循OGC标准,使用元数据注册系统对空间数据进行管理,通过GML描述空间数据,通过WSDL描述Web服务,实现了在异构平台环境下和多系统平台环境下的多源、异构、实时的空间数据集成、共享与交换.这为避免重复建设、节约成本、消除"信息孤岛"提供了技术支撑,从客观上为空间信息系统硬件的通用性和替代性以及软件的适应性和继承性提供了可能,同时也为数据即服务提供了一种新的解决方案.     

车载近景三维测量系统多传感器高速数据采集

在车载式近景三维测量系统中,涉及到应用多个传感器(GPS、激光扫描仪等)获取城市的空间信息。为了实时可靠地获取城市空间测量信息,综合利用了多线程、基于循环队列的多缓冲区技术和内存池机制,解决了多传感器高速数据实时采集的难题,并成功地应用于测量系统中,实验结果表明多个传感器的数据被可靠实时地获取,没有发生丢失数据现象。     

面向中小企业及其联盟的企业信息集成系统

为解决国内中小企业对信息化建设需求日益增加的问题,研究了它们对信息化和资源共享具有的特殊信息集成技术需求,利用Java 2 Enterprise Edition(J2EE)技术和基于Extensible Markup Language(XML)的信息共享技术,建立了面向单个企业和企业联盟的信息集成系统,开发了支持多种二维/三维文档与模型的实时协同浏览批注工具,并进行了企业应用。该系统采用4层体系结构,具有平台无关性和良好的开放性、可扩展性和可维护性,可解决异构应用系统间的信息集成问题,在应用中证实可以有效地解决企业各个层次的信息集成问题。