智慧城市建设模式影像地理信息处理技术及集群应用系统架构研究

吴光耀，李满娥

（1.江西有色地质测绘院；2.浙江省测绘大队）

智慧城市建设模式影像地理信息处理技术及集群应用系统架构研究

吴光耀1，李满娥2

（1.江西有色地质测绘院；2.浙江省测绘大队）

智慧城市是信息化时代的产物，通过对信息技术的充分利用，赋予了城市以智慧，实现了城市管理的智能化和精细化，对于推动城市的可持续发展意义重大。而在智慧城市建设中，从感知城市日常运作的角度出发，设置了大量的传感器设备，收集到的空间维度地理信息数据量极其庞杂，如何针对这些数据信息进行快速有效的处理，是智慧城市系统建设环节需要重点考虑的问题。论文从智慧城市的内涵出发，立足影像地理信息处理技术，针对集群应用系统的架构进行了设计分析。

智慧城市；建设模式；影像地理信息处理技术；集群应用；系统架构

1 引言

在智慧城市建设中，包括了互联网、移动互联网以及物联网等的建设和推广，而这个过程必然伴随着大量的数据信息，传统以关系数据库进行管理的方式无法很好地满足大数据处理在存储、处理、挖掘、应用等方面的需求，需要运用分布式计算与存储技术、云计算技术以及集群计算技术等对上述问题加以解决。而在这个过程中，做好影像地理信息处理技术的选择和集群计算系统架构的设计，是需要重点关注的内容。

2 智慧城市的内涵

改革开放至今，我国的城镇化建设取得了显著成果，城乡一体化进程的加快使得城市面临着许多的发展问题，如人地矛盾问题、交通拥堵问题、环境污染问题等。在这种情况下，智慧城市得以产生和发展，通过对各种先进信息技术的应用，能够实现对城市运作的有效感知，提升资源分配的合理性，逐步推动城市管理的智能化和自动化，促进城市的可持续发展。智慧城市实现了对于信息技术和信息资源的深入挖掘和充分利用，并通过信息化技术实现网络城市的精细化管理，提升了资源的利用效率。通过发展智慧城市，能够更好地把握新一轮信息技术改革带来的巨大机遇，推动经济社会的快速健康发展，提升我国的综合竞争力[1]。

3 智慧城市的建设模式选择

在我国，智慧城市的发展时间尚短，在建设过程中也存在着许多的制约因素，如经济发展水平、基础设施状况、城市地理区域以及城市人口规模等，在这些因素的影响下，智慧城市的建设模式也应该有所不同。例如，在东部沿海地区，经济发达，智慧城市的建设可以采用全面推进模式，加快速度；在中部地区，经济发展水平不太高，需要根据实际情况合理选择建设模式，做到层层递进；在西部地区，城市经济发展相对滞后，应该适当延缓智慧城市的建设步伐，强调“知难而退”。相比较而言，不同的建设模式都存在各自的优势和不足，全面推进模式效率较高，能够缩短智慧城市建设的时间，但是成本消耗巨大；层层递进模式能够实现由点及面，逐步推进，在积累经验的同时，也能够降低风险和成本，不过需要较长的时间才能实现智慧城市的建设目标。

从建设主体分析，可以将智慧城市的建设模式分为政府主导型和市场主导型。前者是以政府部门为主导，企业进行辅助，后者则是以市场为主导，政府部门通过相应的政策进行支持。在我国，智慧城市建设一般都是选择政府主导型[2]。

4 智慧城市影像地理信息处理技术

在地理信息数据中，网格数据结构比较常见，其能够将影像平面分为若干正方形方格，不仅简单直观，而且能够通过自然实体占据的栅格的区域和坐标，对其具体位置和形态进行定义。在现代城市中，空间地物的分布存在着不连续性和离散性的特征，结合规则的阵列能够方便对地物的分析和调整，为城市规划提供可靠数据。一般情况下，单幅高分辨率影像的扫描范围较大，影像存储所需的空间也较大，在对其进行计算处理的过程中，存在着内存溢出、资源浪费以及假计算的问题。在这种情况下，需要对处理算法进行分解，实现算法的并发处理，以影像切片技术来满足图像处理的实际需求[3]。

在对封装算法进行设计时，需要从3个方面着手：（1）节点算法封装，包括了输入输出过程中的所有节点，必须保证设计的全面性，通过计算节点封装模块化程序，实现对于输入数据的有效处理；（2）流程算法封装，能够对输入节点以及计算节点之间的逻辑关系进行准确描述及可靠处理；（3）输入输出算法封装，能够完成对流程输入输出的灵活编辑，对所有相关数据接口进行相应的数据生产[4]。

5 集群应用系统架构设计

5.1 硬件架构

1）存储设备，可以选择HDS AMS2300磁盘列阵，配合RAID5方案来兼顾存储的性能、成本以及数据安全；

2）服务器，选择基于多用户、多任务同时支持多线程的网络操作系统，在系统设计中强调以POSIX为核心；

3）计算节点，集群处理系统应该包含多个物理服务器和虚拟服务器，在条件允许的情况下，尽量增加CPU核数，保证计算资源能够切实满足智慧城市数据处理的要求；

4）操作终端，通常由多个工作站组成，确保其能够满足多系统混合操作的要求，通过浏览器实现对于集群系统的远程管理及远程操作。

5.2 软件架构

在集群处理系统中，软件架构应该包括系统层、用户层和服务层等，将所有的功能模块设置在用户界面菜单中。这里以较为成熟的PF系统为例进行简单分析。集群应用系统的具体工作流程是基于数据驱动的，不仅能够在数据的基础上构建相应的规则，触发任务执行，允许并发规则，还可以自动进行任务参数的设置以及数据的选择。PF系统是一种针对大数据生产的遥感影像自动处理系统，在设置有GPS或者IMU的数码传感器中有着良好的适用性，可以有效减少过程数据，提升数据处理的效率。依照相应的集群应用系统工作流程，在PF软件平台上，尽量减少人工干预，通过相应的封装算法和数字模型、正射影像生产处理等，就能够形成具备较高质量的GRID地理影像数据[5]。

6 结束语

总而言之，在智慧城市建设中，涉及的内容相当广泛，需要处理的数据信息众多，想要确保智慧城市的稳定发展，不仅需要做好建设模式的选择，还需要做好集群计算技术的分析和应用，提升数据处理的准确性和时效性，为智慧城市的建设奠定良好的基础条件。

[1]张伟.智慧城市建设中的关键技术应用研究[D].西安：长安大学,2014.

[2]齐嘉伟.以三维地理信息系统为基础的智慧城市管理新模式研究[J].城市建筑,2015(2)：351.

[3]王艳军.地理空间信息在智慧规划中的应用研究[J].测绘标准化,2015(3)：20-22.

[4]袁远明.智慧城市信息系统关键技术研究[D].武汉：武汉大学,2012.

[5]陶祥亚,仲兆满.智慧城市建设模式影像地理信息处理技术及集群应用系统架构研究[J].城市管理与科技,2017,19(1)：56-59.

Research on Intelligent City Construction Model, Image Geographic Information Processing Technology and Cluster Application System Framework

WU Guang-yao, LI Man-e

(1.Jiangxi Institute of Nonferrous Geological Surveying and mapping;2. Zhejiang surveying and mapping brigade)

The wisdom of the city is a product of the information age, the information technology to make full use of, give a city with wisdom, intelligent and meticulous management of the city, to promote the sustainable development of the city of great signif i cance. In the smart city construction, starting from the perception of the city daily operation angle, set up a large number of sensor devices, the spatial dimension of geographic information data collected is extremely complex, how to deal effectively according to these data, is the wisdom of the city system construction links need to focus on the issue. Based on the connotation of smart city, and based on image and geographic information processing technology, this paper designs and analyzes the architecture of cluster application system.

smart city; construction model; image geographic information processing technology; cluster application; system architecture