2020年12月号

智慧城市平台

四维全方位时空数据基础建设

智慧城市的各种装置不断以传感器收集数据，同时经物联网互传资料。为了确保智慧城市运作顺畅，物联网数据往往会被注上地理标记，以便记录数据来源。不过，在香港这个高楼林立的大都会，单单标记位置并不足够，因为地图上同一位置可能重叠着数十个楼层，平面标示难以表达立体的结构。要为智慧城市的各种功能提供可靠的基础，就得用三维模型整合不同来源的立体地理资讯，最好甚至采用四维模型，加上时间动态资讯。有见及此，土地测量及地理资讯学系系主任史文中教授率领团队开发智慧城市平台。这个四维全方位时空数据基础建设能够整合不同来源的时空数据，更有网上可视化功能界面，可把数据以图像形式显示出来，让用户对众多数据一目了然。此外，团队设计了一套能够收集旧式建筑空间数据的便携式三维激光雷达系统，还为地下设施模型订定国际标准。

兼容各种数据源

每个城市均是由建筑物、道路和开放空间组成的复杂结构，当中有许多活动在同时进行，而记录所有基础建设和活动的位置数据、制成地图，是发展智慧城市的关键。过去，这方面的专家先后发明了多种技术来收集这些数据，其中包括三维城市建模技术、建筑资讯模型（BIM）及物联网传感器等，但各系统的操作平台不一，数据格式各异，用户需用不同的软件来检视不同的空间数据，令跨系统数据的对照工作变得繁复、困难，史教授的团队遂针对此问题研发智慧城市平台。史教授说：「我们的系统不但可读取各种格式的数据，包括3ds、obj、skp、shp和gdb档案，更可直接处理物联网传感器数据，用户毋须进行格式转换。这样，所有数据就可在同一平台上整合，而整合的结果亦能于任何互联网浏览器以三维图像呈现。换句话说，用户不用安装任何软件，即可读取三维地图及当中各个层次的资料。」该系统不仅涵盖室内、室外、地上和地下的三维空间信息，还融合了时空动态模型。

三维激光雷达空间数据

除了整合不同来源的数据外，团队亦利用三维激光雷达收集原始数据。「目前，能取得建筑物位置和外部结构数据的方法有很多，如卫星定位、三维城市建模技术等。至于建筑物的内部结构，就得靠BIM，但旧式大厦鲜有BIM数据。所以，团队研发了便携式三维激光雷达空间数据采集系统，藉以记录建筑物的内部空间数据。」这个系统包含一个附有金属架的背包，而金属架上则安装了激光发射器和传感器。操作员背着背包在建筑物内四处走动，就能用同步定位及地图构建（SLAM）技术量度每个点、每条线的位置和数值。然后，系统的后处理软件会把收集到的数据组合起来，自动建构建筑物内部的模拟三维空间。这样就可建立旧建筑的BIM，让智慧城市功能得以无缝操作。

地下设施模型新标准

城市的运作范围并不侷限于地面以上，地面下庞大的地底管道和电缆网络正日以继夜地将食水、天然气、电力等运送到每幢建筑物，同时把污水排走。在进行任何挖掘工程前，承建商都必须确认公用设施的位置。史教授指：「公用设施的营运机构会妥善储存自家管道和电缆的图则，但无法取得其他机构的记录。而且过往并没有记录地下设施网络的国际标准，各个机构只能各施各法。由于智慧城市平台涵盖地下空间数据，故此我们认为有必要订定标准，于是把有关规格提交予开放地理空间信息联盟（OGC），如获审批，这些规格将成为国际标准。」

应用范畴

智慧城市平台用途广泛，在许多领域均具有强大的潜力。在城市规划方面，该系统能作拟议发展项目的虚拟试验场和可视化演示，把项目以图像表达出来，用户可按图像分析未来的城市变化，预测拟议发展项目对交通和环境的影响。商业机构则可利用该系统进行社交媒体用户参与度和供应链物流管理的时空分析等。在新冠肺炎疫情下，该系统曾被用来分析确诊病例的分佈数据，预测各中学文凭试试场的风险水平，让考生因应试场的风险调节防疫措施。因此，智慧城市平台的潜力可谓无可限量。