基于RS、GIS的城市康体设施动态信息获取技术体系

伍容容 卢敬德

1.引言

为推动全面健身的普及，切实提高国民身体素质，国务院在2016年印发了《国务院关于印发全民健身计划(2016—2020年)的通知》(以下简称《计划》)。《计划》指出，实施全民健身计划是国家的重要发展战略。《计划》明确，到2020年，群众体育健身意识普遍增强，参加体育锻炼的人数明显增加，每周参加1次及以上体育锻炼的人数达到7亿，经常参加体育锻炼的人数达到4.35亿。《计划》提出了7个方面的主要任务，包括弘扬体育文化，促进人的全面发展；开展全民健身活动，提供丰富多彩的活动供给；推进体育社会组织改革，激发全民健身活力；统筹建设全民健身场地设施，方便群众就近就便健身；发挥全民健身多元功能，形成服务大局、互促共进的发展格局；拓展国际大众体育交流，引领全民健身开放发展；强化全民健身发展重点，着力做好基本公共体育服务均等化和重点人群、项目发展等。《计划》还围绕目标任务的完成，从体制机制创新、加大资金投入、评价激励方式、科技创新引领、人才队伍培养等方面提出了保障措施。

2.需求的提出

为落实《计划》中提出的“开展全民健身活动，提供丰富多彩的活动供给”及“加大科技创新引领”两大目标，广州市体育局在2017年初发布了科技引领全民健身计划，计划提出了一揽子运用新科技技术手段促进全民健身的概念性指导意见，其中包括了运用遥感、地理信息新技术对全民健身基础设置的摸底调查及其空间布局研究的子课题(以下简称“课题”)。课题的提出旨在优化基础康体设施布局，使康体基础设置布设的投入最大化发挥其作用和价值，实实在在为广大群众提供全面、完善、优质的健身基础支撑。

据不完全统计，改革开放以来广州市通过市政投入和民间集资兴建的康体设施共有2831处，但由于年代久远，很多康体设施已经处于失修状态。另外，由于早期建设的绝大部分康体设施都只记录了部分非空间属性数据，康体设施地理信息数据的缺失使这些设施的维护、综合利用以及新康体设施的综合建设规划变得困难重重。为了破局上述问题，提高以后康体设施的利用率、维护率，合理规划新设置的部署，必须对原有设施进行全面的普查，充分掌握其空间大数据。

3.技术思路

3.1 城市康体设施“天地一体化”动态信息获取技术体系

城市康体设施“天地一体化”动态信息获取技术是根据城市康体设施信息采集、分析、管理的需求，基于多尺度遥感、GIS、空间定位、无人机、移动通信、快速测绘、互联网、多媒体等技术应用的信息化集成技术。其中，“天”主要指基于多种航天、航空平台的多尺度遥感技术，为区域设施宏观调查提供时空信息采集、分析的手段；“地”主要指基于GIS、空间定位、快速测绘、多媒体等技术集成的移动信息采集技术，为康体设施现场调查提供信息采集、管理、分析的手段；“一体化”主要指在GIS、互联网、移动通信等技术的支持下，对“天”“地”采集、处理的多源时空信息进行集中管理、分析、传输等，实现多角度调查手段之间、内外业各工作环节之间的信息实时交互、共享、协同操作，为城市康体设施“天地一体化”动态信息获取提供一体化支持。

城市康体设施“天地一体化”动态信息获取技术主要流程如图1所示，该关键技术体系可分为两大部分：空天调查分析技术、地面调查分析技术。

图1 城市康体设施“天地一体化”动态信息获取技术流程图

3.1 空天调查分析技术

3.1.1 遥感数据源

表1对目前城市康体设施调查适用的国内外卫星遥感数据参数、特点和适用范围进行了分析。分析表明，不同数据源有不同适用范围，可根据需要选择合适的数据源组合。遥感调查频次由重访周期、幅宽及天气等因素决定，实际应用中很难按理论重访周期获取数据。根据经验，云雨天气影响较大的南方地区县域尺度，一般每年可重复获取4次以上中分辨率遥感影像，高分辨率遥感影像一般仅能保证获取2次。因此，“天地一体化”技术路线中，为兼顾区域调查的高频次和项目调查的精细化，采用了中分辨率与高分辨率组合使用的方式。

3.1.2 基于遥感处理技术应用的关键技术：

多光谱遥感影像真彩色融合增强技术：利用植被光谱信息丰富的近红外波段和红、绿、蓝波段，采用多光谱融合算法，实现影像真彩色增强。融合增强处理能够减少冗余、增加有效信息量、突出影像层次和细节信息，增强目标对象的影像特征，并削弱因时相、传感器等造成的影像解译标志特征差异，提高后续目视解译或自动识别的准确率。

多期遥感影像变化检测技术：不同分辨率影像采用不同的方法。对中分辨率影像，采用多期影像进行检测计算，可自动获取大范围康体设施的新增、减少等变化信息。对高分辨率影像，可通过扰动特征自动提取后的矢量图层空间计算，获取图斑的精确变化信息，并对图斑距离、面积等进行空间量算。

城市康体设施特征自动提取技术：对融合增强后的高分辨率影像，以具有生产建设项目扰动特征的像元集合为分类对象，采用“面向对象”方法自动提取扰动图斑，可以有效减少因丰富的光谱信息而产生的“椒盐效应”。

表1 多分辨率遥感数据的适用性

3.2 地面调查分析技术

主要包括：基于移动GIS的城市康体设施信息移动采集关键技术、多源数据管理和无人机调查等几项关键技术。

3.2.1 基于移动GIS的城市康体设施信息移动采集关键技术

基于移动平台，集成GIS、卫星定位与导航、激光测距仪、陀螺仪、音视频采集、移动通信、互联网、便携打印机等技术和设备，开发城市康体设施移动GIS信息采集系统，可以实现现场多源空间信息采集、定位、导航、快速测量、现场办公、存储管理和分析等功能，为城市康体设施现场调查提供专业工具。

3.2.2 多源数据管理技术

针对该工作涉及遥感和现场调查数据、体育设施健身历史数据等海量、多结构、多时间版本的空间数据和属性数据，应用GIS、互联网和云计算技术，通过集群应用、网络技术或分布式文件系统等技术，构建从移动采集到云端存储的一体化平台，实现云端与移动采集端实时交互、空间数据库与业务管理系统之间的数据共享。

3.2.3 无人机调查技术

无人机调查主要是利用摄影测量技术，按照相关测绘规范，对高空连续拍摄一定量重叠度的照片，利用无人机遥感图像处理软件，通过几何处理、多视匹配、三角网(TIN)构建、自动赋予纹理等处理，获取1:500、1:1000、1:2000等比例尺的三维模型、正射影像和DEM数据。对空间数据进行量测、分析，可准确、高效的康体设施面积、类型、数量、甚至是可用性等指标。

4.城市康体设施调查实验性示范应用

课题小组在2015年～2016年连续两年在基于RS、GIS的城市康体设施动态信息获取技术体系下对广州市11区康体设施数据进行了实验性示范应用，通过遥感解译，共发现康体设施2662个，课题组对其中的1167个进行了现场信息采集。就2015、2016年实验性示范应用情况来看，通过遥感调查，有效掌握了11区康体设施总体现状，发现了一批残旧不可用的、违规未批先建、的康体项目和几个康体设置相对真空区域。基于RS、GIS的城市康体设施动态信息获取技术的应用，有效提高了城市康体设施信息的获取效率，加强了康体设施信息持续利用率、维护率，通过对康体设施空间大数据的采集，使后续合理规划新设置的部署成为可能。

5.结语

考虑到全国各地城市康体发展水平和需求不尽相同，基于RS、GIS的城市康体设施动态信息获取技术的推广应用应统一规划、分步推进。

5.1 后续应充分评估和挖掘该技术在全民健身领域的价值，并由相关部门制定相关的配套标准、规程、规范的制订及相应业务创新管理制度建设，有计划地在不同区域、不同级别体育管理机构中开展技术应用和管理模式的试验和示范。

5.2 根据当前的迫切需求，推进各级体育管理机构对本级负责的康体项目管理和建设发展中的应用。在各级部门基本具备工作模式和技术应用基础的条件下，可推进基于RS、GIS的城市康体设施动态信息获取技术在各级体育管理部门上的应用。

[1] 庞丽峰，刘鹏举，唐小明.基于PDA造林作业设计野外调查系统的研建[J].安徽农业科学, 2011,39(2):856-858.

[2] 王斌.基于Android平台的信息采集软件设计[J].轻工科技, 2015, (5):65-66,113.

[3] 陆锋，张恒才.大数据与广义GIS[J].学术论文, 2014, 39(6): 645-654.

[4] 金时来.基于云端GIS架构的福建省水土保持综合信息平台初步设计[J].亚热带水土保持, 2014, 26(2):66-70.

[5] 李勤文，岳彩荣，李永和，袁华.基于移动GIS的森林资源野外信息采集与发布[J].林业调查规划, 2007, 32(3):10-13.

[6] 贾国兴，付新红，杨斌.手持GPS在土地治理中的应用初探[J].内蒙古农业科技, 2007, (6):111-112.