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童庆禧:遥感技术赋能智慧城市发展

时间:2024-03-25 00:00 浏览:286 来源:
摘要:“没有感知就没有智慧。在智慧城市建设中,遥感技术发挥着至关重要的作用。”著名遥感技术与应用专家、中国科学院院士童庆禧说。

“没有感知就没有智慧。在智慧城市建设中,遥感技术发挥着至关重要的作用。”著名遥感技术与应用专家、中国科学院院士童庆禧说。


城市智能体模型:感知、传知、认知、共知


童庆禧认为,智慧城市已成为城市发展的主流,遥感技术是智慧城市建设的关键技术之一。智慧城市的智慧之基是感知、智慧之源是信息的联通-网络、智慧之本是城市大脑,根本目的是城市治理,不断提升城市的建设水平。遥感技术利用卫星等载体对地球表面进行观测,可获取、分析大量地理空间信息,通过泛在网络和城市大脑推动城市各行各业数字化、智能化转型升级。


基于此,他提出了囊括“感知、传知、认知、共知”四大体系的城市智能体概念模型:感知,采用技术手段,对城市各个方面包括人群、建筑、车辆、空气、水体等进行全面感知;传知,借助5G、有线、卫星等泛在网络,实现数据毫无障碍地从感知末端传到城市大脑;认知,通过城市大脑对数据进行分析处理,形成支持决策的概念;共知,数字孪生搭建智慧城市底座,形成各个领域的智慧体系,如智慧建造、智慧家居、智慧出行等。


感知体系有物理感知和社会感知两大类。物理感知最主要的是遥感和遥测,感知体系的集合是物联网;社会感知最重要的是人(个体和群体)在社会状态的感知,这是智慧城市以人为本的信息基础,没有感知就没有智慧。网络体系,多网合一是城市信息连通的基础,移动通信和无线网的发展是城市智慧的基本保障。认知体系,每个城市所建立的云计算中心是城市感知信息汇聚、集成的基础,基于人工智能(AI)的城市信息(基于城市地理空间信息RS&GIS和城市信息及城市建筑模型CIM&BIM)分析、研判、决策系统,对于智慧城市建设至关重要。


简而言之,城市智能体通过认知体系(城市大脑)打造分析决策中心,通过感知体系(眼睛)获取无处不在的城市数据,通过数据(血液)支撑业务跨部门协同,通过网络体系(经脉)支撑智慧城市的应用开发,通过应用体系(手脚)实现城市的“善感知、会思考和可进化”,让城市运转更聪明、更智慧。


遥感技术:让城市管理更智慧


童庆禧解释,遥感是人们感官的延伸、空间(距离)的延伸。遥感靠电磁波来传递信息,人眼能看到的可见光只是电磁波中很小的一段波段,而遥感技术可以观测到红外线等更多人眼看不到的信息。作为航天和遥感大国,我国高度重视遥感技术发展与应用,目前在遥感应用系统、GIS等方面均取得突出进展,居于世界前列。在650公里高空,国外卫星能侦测地面0.5米、1米的事物,而我国最先进的卫星分辨率已达0.5米甚至0.3米。


遥感可以从宏观和中、微观的视角感知城市发展的时空动态过程,把握城市发展的空间特征和空间格局。这是城市发展空间规划的基础。


在宏观方面,借助遥感技术,可以分析城市、城市群建设发展状况,为城市高质量发展提供指引。童庆禧举例,通过遥感卫星,参考历史数据,可以清楚看到北京、上海等城市发展不同时期建成区的变化,长三角、珠三角等城市群不同时期城市建设规模。


在微观方面,利用热红外卫星遥感等技术,可助力城市精细化管理。童庆禧举例,通过地表沉降分析,可提取上海浦西地铁线路的走向;在百度地图上,每天有150亿点的百度定位数据,利用这些大数据可以揭示人口分布格局、经济发展状况、信息化水平、人口迁移状况等;基于手机定位数据,将上海外滩踩踏事件进行复盘,每一个红点对应一个人,随着时间推移,红点不断聚集,若能合理利用这些大数据,提前调度预警,可能踩踏事件就可以避免。


卫星赋能:拓展智慧城市应用场景


童庆禧表示,遥感技术应用于智慧城市建设,将不断拓展新型智慧城市应用场景。


在智慧城市孪生数据底座和数据基准方面,童庆禧以“北京三号”为例介绍了高分辨率卫星的应用。“北京三号”由A+B两颗卫星组成,优于0.5米的空间分辨率使其成为我国民用卫星的翘楚,其特点是超高分辨率、超高精度和超高敏捷度,高效赋能智慧城市建设。一是每次飞行可得到千余平方公里数据,飞行中可大面积采样、反复扫描;二是多点观测;三是对地观测足迹可作曲线机动,对河流、道路、海岸等非直线目标的数据获取十分有利;四是可对某一点进行多角度观测,对三维场景建设大有帮助。


在打造智慧城市信息解决方案方面,童庆禧介绍了“五羊星座”卫星助力广州政府管理现代化、城市治理现代化的设想。“五羊星座”主要服务对象是以广州为主体的智慧城市建设与粤港澳大湾区空间信息应用。该卫星特点与创新之处在于:一是倾斜轨道,每颗卫星每天5次通过广州和大湾区上空,每天可获取25次高分遥感影像;二是近地点在广州和大湾区上空可获得更高分辨率的遥感影像;三是远、近地点椭圆轨道设置可提高卫星生存能力;四是每颗卫星除高分载荷和星链通信外,不同卫星搭载红外、微波、高光谱等不同的遥感载荷,有利于获取多元遥感信息,比如Km级亚纳米级光谱遥感数据,每天至少可获得超过1万平方公里有利于反演大气温室气体和其他有害气体成分的光谱数据;五是采用高分辨率和高稳定卫星影像作为时空基准,有利于海量数据的快速配准和快速处理。


童庆禧最后表示,虽然一些设想还处于“论证”和“拟议”状态,但可以肯定,遥感技术对智慧城市的赋能作用无远弗届。


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