北斗高分系统在城市管理中的应用

乔 鹏

(山西省信息产业技术研究院有限公司，山西 太原 030012)

0 引言

为推进卫星应用产业的快速发展，我国多个地区开展了北斗卫星应用产业园的建设，目前，北斗系统提供的导航定位、授时、短报文等服务在各行各业得到广泛的应用，产生了显著的社会效益和经济效益[1]。当前北斗卫星应用技术呈现出从单一导航系统应用向多系统兼容应用转变，卫星导航与卫星遥感、卫星通信等领域相互融合应用，不断拓展出了新的北斗应用领域[2]。高分系统于2010年经过国务院批准启动实施。目前，高分辨率对地观测系统已进入全面建设阶段，已有高分一号、高分二号、高分三号、高分四号、高分五号和高分六号等遥感卫星发射并在轨运行。在今后的十年中，高分遥感技术将步入一个能够快速及时提供多种对地观测数据的新阶段[3-5]。

本文提出城市特种车辆管理综合采用北斗定位、GIS系统和移动通信等技术，实现车辆定位显示、车辆查询、车辆调度、车辆轨迹及油耗统计等功能，实现多业务领域、多作业车辆一体化排班调度，从根本上提高城市特种车辆的综合管理能力，实现运营状况实时掌握，应变能力、管理效率、作业质量均大幅提升，可大大节约经济成本。此外还可将城市综合管理平台数据与其他政府已运营平台系统的信息共享和数据互联互通，最大限度提升城市的综合治理水平、改善城市交通压力状况和突发状况的应急避让。

1 总体设计

针对目前城市管理工作中特种作业车辆、环卫人员、城管执法、城市综合管理采用传统的人工监管方式，造成管理不到位、不及时、不规范、难度大等问题，面向政府环卫办、城管局以及自然资源与规划局应用需求，以环卫、城管执法行业内发现、反馈、处置、指挥、调度、考评的全流程信息化等对于北斗定位应用需求为切入点，通过建立城市特种车辆管理子系统、环卫人员监管子系统、城管行政执法管理子系统和城市空间信息遥感监测子系统，实现城市管理的指挥一体化、管理扁平化、决策智能化的建设目标。

选取太原市和晋中市作为试点城市，各示范方向北斗终端产品总数达到18000台套。城市管理北斗高分应用系统通过接入北斗高分综合信息平台的空间信息服务及数据、高分遥感服务及数据、北斗卫星通信服务及数据实现系统的研制及空间业务的开展应用。

2 系统设计

城市特种车辆管理子系统面向市环卫办提供信息化指挥、调度、日常管理和绩效考核依据。城市特种车辆管理子系统采用北斗卫星导航、GIS、物联网等技术，对环卫车辆、洒水车、垃圾收运车等特种车辆的位置信息数据、油耗数据进行采集，综合地理信息、车辆基础信息等数据，实现车辆定位显示、车辆查询、车辆调度、车辆轨迹及油耗统计等功能，满足市环卫办对城市特种车辆信息化管理的需求。

2.1 城市特种车辆管理子系统

为实现城市特种车辆信息化管理，城市特种车辆管理子系统共设计9个功能模块。

图1 城市特种车辆系统管理子系统框图

1) 车辆定位显示模块

通过北斗车载定位终端采集特种作业车辆(环卫车、垃圾运送车、洒水车)的状态信息，通过无线通信网络定时、定距、越区或点名上传数据到指挥中心，指挥中心能随时掌握入网车辆的位置和运行轨迹。指挥中心能够跟踪监控处于报警状态和非报警状态的车辆。

2) 车辆查询模块

提供了人机交互方式查询车辆的基本信息，系统提供包括单车点选查询、空间范围查询、模糊查询、车辆监控、车载装置参数设置、车载装置监控命令及实景影像显示联动等功能。

3) 车辆调度模块

指挥中心可以对任何入网车辆的单车、车组、车队进行单呼、组呼、群呼，就近调度车辆在指定时间至指定地点进行工作。该模块主要用于对洒水车辆及环卫车辆进行调度，指定车辆的作业路线，系统提供文字和广播两种方式进行调度。

4) 车辆管理模块

进行管理特种车辆，所有车辆配备北斗车载终端设备，并以车牌号作为唯一标识码。车辆管理包括业务管理和终端自检等功能。

5) 车辆轨迹追踪模块

通过特种车辆上安装的数据采集终端，在监控指挥中心的数字地图上，每一辆特种车辆的当前行驶轨迹都将清晰地显示，同时历史轨迹也都存入数据库中供以后的查询，为管理人员进行决策提供可靠且准确的依据。

6) 里程及油耗统计模块

提供当前系统中在线的每一台特种车辆的里程信息记录及油耗信息，用于系统管理人员进行成本统计和成本控制。

7) 高精度作业任务管理模块

根据部署在洒水车辆上的北斗车载高精度终端实现车道级定位精度，管理员可根据天气状况和选择预案详细规划作业车辆的作业路径，有效减少作业叠置情况。

8) 报警管理模块

根据特种车辆紧急情况和违规类型，进行分类报警，主要包括紧急报警、超速报警及越界报警。

9) 系统设置模块

提供系统设置功能，能够对报警声音、自动换图、报表属性、报警监听等进行设置。报警监听设置包括油耗指数、偏航报警设置、轨迹连线设置等。

2.2 环卫人员监管子系统

环卫人员监管子系统面向市环卫办提供环卫工人信息化实时监督，为作业规划和绩效考评提供参考依据。环卫人员监管子系统依托信息化技术实现对环卫作业的精细化管理，结合北斗定位技术和移动互联网改变整个监管工作流程，明晰环卫责任主体，通过北斗人员定位终端的配备，完善监管作业手段，实现人员作业信息的实时查看。能够对全区范围、各标段范围、各时段分析环卫作业的覆盖率。

2.3 城市空间信息遥感监测子系统

城市空间信息遥感监测子系统面向太原市自然资源与规划局、城管局提供工程规划、重点工程辅助监管及违法建筑管理等业务。城市空间信息遥感监测子系统采用高分遥感技术，对重大工程施工进行辅助监管，实现工程监测提取与评估、工程业务信息的进度核查；同时，针对建设区域土地利用变化检测、与规划数据的变化分析、工程业务信息进行综合管理；对城市区域内两违建筑进行定期图像数据更新，结合原有的房屋建筑数据、城市规划数据，实现多手段数据采集、图像显示、图像变化检测、违建查处与分析等功能，达到对两违建筑的有效管理，辅助执法，提高执法效率的效果;以面向城市建设与管理的卫星数据与应用服务需求为牵引，实现卫星空间数据服务、应用服务高效管理和共享，提供定制化、一站式的技术和信息服务。每年实现每季度一次城市违建信息遥感监测应用示范，主要包括违建监测与分析、违章建筑信息管理等专题产品输出；选取某一重点工程项目，针对工程前期规划与施工阶段监管，实现重点工程辅助监管、工程规划管理专题应用示范，形成示范专题成果；如遇应急突发状况，则按需提供相应专题产品。

城市空间信息遥感监测子系统由重点工程辅助监管、工程规划管理、违建监测与分析、违章建筑信息管理等模块构成，如图2所示。

图2 城市空间信息遥感监测子系统

1) 重点工程辅助监管

以重点工程辅助监管为应用导向，实现接入重点区域高分辨遥感影像的数据预处理、工程监测提取与评估、工程业务信息的进度核查和信息报告的发布上报,详细显示拆迁工地、土石方及挖坑、主体工程施工、封顶未绿化等建筑工地变化情况，提供重点工程的业务化专题产品服务。

2) 工程规划管理

实现覆盖工程规划区域的高分辨遥感影像的数据预处理、建设区域土地利用变化检测、与规划数据的变化分析、工程业务信息的合规性核查和信息报告的发布上报，提供高分辨率卫星影像数据和变化监测数据服务。以高分辨率卫星遥感应用为基础，梳理山西省城市建设管理领域的业务重点，对已有的业务数据在严格的标准规范下进行的数据电子化、空间化。

3) 违建监测与分析

利用遥感图像处理技术，通过对比分析不同时间特定区域的高分遥感影像，将现状数据和历史数据进行变化检测，实现对重点拆违区域违章建筑图斑的提取，结合基础地理信息图、规划图等各种资料，用GIS技术以及提供的属性信息查询手段，通过对变化图斑进行分析、判别、去伪等处理发现违章建筑，输出违法建设图。

4) 违章建筑信息管理

包括违建基础信息管理、违章建筑信息统计以及违章建筑案件管理等功能。违建基础信息管理通过建立重点拆违区域的房屋建筑物数据库，为执法人员快速提供房屋建筑物详细属性信息，给执法部门提供执法依据，系统管理员可根据执法人员反馈、领导签批等实际要求对数据进行增、删、改、查。违章建筑信息统计提供用户对违法建设信息统计功能，通过建立违法建筑信息档案，可对违法建设信息进行统计分析。违章建筑案件管理针对已确认的违章建筑，派遣专业执法人员，根据相关法律法规对其进行行政处理，然后将处理结果反馈给子系统，子系统核查后，最后将处理结果反馈给协同，便于相关人员查看案件进展情况和案件详细数据。

3 未来展望

通过城市管理领域应用示范建设，在山西省内部分城市以城管执法、环卫作业等业务流程发现、反馈、处置、指挥、调度、考评的全流程信息化等应用需求为切入点，推进北斗卫星导航系统与高分遥感系统在城市管理数字化、网络化、智能化管理中的应用，促进城市管理的指挥一体化、管理扁平化、决策智能化的建设，提升城市整体的智慧化管理水平、运行效率。