雖然有城市空間信息基礎設施，但如何有效地集成利用，構建一體化空間信息基礎設施，應對“三多現(xiàn)狀”(多觀測耦合、多協(xié)議互聯(lián)、多主題交互)和“三高需求”(高時空感知、高精度感知、高智能感知)一直面臨巨大挑戰(zhàn)。經(jīng)過10余年的研究，筆者認為，構建空天地集成化傳感網(wǎng)，是應對這一挑戰(zhàn)**有希望的解決方案。空天地集成化傳感網(wǎng)，利用高速通信網(wǎng)絡和無處不在的感知手段，遵循觀測、數(shù)據(jù)、處理和服務等標準規(guī)范，集成現(xiàn)有空間信息基礎設施，采用異構資源集成管理、多平臺協(xié)同觀測、多源數(shù)據(jù)融合，以及信息聚焦服務等多種方法和技術，構建互聯(lián)互通的城市感知基礎體系。這一體系屬于空間信息網(wǎng)絡的一種實例化，將從系統(tǒng)論和協(xié)同論角度構建滿足智慧城市的多尺度、高時變和多樣化感知需求，特別是對資源環(huán)境災害和各種人流、物流及事件流的監(jiān)測與跟蹤具有重要意義。環(huán)境感知平臺實現(xiàn)對環(huán)境及污染現(xiàn)狀為環(huán)境管理及業(yè)務應用提供整體化、多元化、可視化的展現(xiàn)平臺。一體化環(huán)境感知案例
城市空間存在大量感知數(shù)據(jù)，然而針對不同的研究問題，不同類型或?qū)傩缘母兄獢?shù)據(jù)往往具有不同的意義和重要性。為此，研究如何利用其他類型的感知數(shù)據(jù)對指定屬性信息進行估算或補償至關重要，成為群智數(shù)據(jù)協(xié)作增強的主要研究難點。用戶的位置信息尤為重要。然而，出于隱私保護以及其他因素，用戶位置信息往往不能直接獲取?；诙嗑S時空關聯(lián)特性的數(shù)據(jù)增強為此，提出基于用戶-事件多維時空感知數(shù)據(jù)的物理位置信息預測模型，通過挖掘時空屬性數(shù)據(jù)之間的關聯(lián)關系，實現(xiàn)對缺失/稀有屬性信息（地理位置）的估算和預測，實現(xiàn)不同類型數(shù)據(jù)的協(xié)作增強。具體地，從話題偏好、歷史軌跡、社交信息三個層面對用戶個體和物理事件構建特征表達模型，并通過高斯過程回歸對用戶到物理事件的距離進行擬合與估計，從而估算出用戶的相對物理位置信息。一體化環(huán)境感知產(chǎn)業(yè)鏈突破連續(xù)、高精度和準實時時空信息感知技術瓶頸，構建城市群-街區(qū)的多尺度綜合感知服務系統(tǒng)。
基于空天地集成化的傳感網(wǎng)，有望實現(xiàn)前所未有的城市感知能力，其中*有價值的就是多尺度感知能力。多尺度的城市感知意味著從感知手段、內(nèi)容、精度和時效都是多尺度的，感知手段包括觀測平臺(衛(wèi)星、無人機、測量車、行業(yè)網(wǎng)、機器人、智能手機)；感知范圍包括城市群、城市和街區(qū)；感知精度以米、分米、厘米；感知時效性包括季度、周、即時。這種由一張網(wǎng)和一平臺支撐的綜合感知信息，可實現(xiàn)城市群趨勢分析、城市運行狀態(tài)監(jiān)測和街區(qū)個體行為跟蹤。這是基于空天地集成化傳感網(wǎng)的城市綜合感知相比于傳統(tǒng)的城市感知網(wǎng)絡突出的特征和比較大的優(yōu)勢。
“對人和環(huán)境泛在、智能感知”是重要的科學前沿研究課題，也是滿足智慧城市、公共安全等國家重大需求的關鍵支撐。為此，《國家創(chuàng)新驅(qū)動發(fā)展戰(zhàn)略綱要》、《國家“十三五”科技創(chuàng)新規(guī)劃》等將智能感知列為戰(zhàn)略任務和重點方向。城市計算是智慧城市建設的重要支撐，如何大規(guī)模、低成本地收集“城市大數(shù)據(jù)”則是開展城市計算研究的基石。基于靜態(tài)設施的傳統(tǒng)感知技術存在部署成本高、覆蓋范圍有限等不足，難以滿足城市空間大規(guī)模動態(tài)感知需求。以群智感知（Crowd Sensing）、無線感知（Wireless Sensing）]等為新型感知技術成為應對公共安全、災難應急等重大挑戰(zhàn)的有效方式，受到國內(nèi)外學術界和工業(yè)界的關注。環(huán)境感知它是一種系統(tǒng)性、多維度和多尺度監(jiān)測分析的新思想，要求從系統(tǒng)論的角度思考城市感知問題。
正確理解空天地集成化傳感網(wǎng)要把握4個層次的內(nèi)涵：首先，它是一種系統(tǒng)性、多維度和多尺度監(jiān)測分析的新思想，要求從系統(tǒng)論的角度思考城市感知問題，從協(xié)同論的角度融合空天地多種手段，這對傳統(tǒng)感知行業(yè)的從業(yè)者來說，是一種思想革新；其次，它是一種互聯(lián)互通大規(guī)模城市監(jiān)測資源的新技術，包括海量傳感器組網(wǎng)通信、異構傳感器接入、傳感網(wǎng)資源管理、傳感網(wǎng)服務組合、流式數(shù)據(jù)挖掘分析和地理信息互操作等技術；再次，它是一種協(xié)同多源異構城市感知資源的新方法，包括傳感器信息建模、觀測能力評價、協(xié)同監(jiān)測、點面觀測數(shù)據(jù)融合和按需聚焦服務等方法；它是一種實現(xiàn)城市泛在感知與深度智能的新愿景，無論是李德仁院士談到的4W到4R信息服務能力，還是城市感知腦，還是未來通導遙一體化藍圖，其基礎都包括空天地集成化傳感網(wǎng)。通過智慧噴灌數(shù)據(jù)環(huán)境感知技術，根據(jù)植物實時需水情況實現(xiàn)自動澆水或停止?jié)菜?，達到智能化、精細化。現(xiàn)代環(huán)境感知解決方案
環(huán)境感知安裝道路積水設備進行實時監(jiān)控易澇區(qū)域的積水情況，及時預警；增加安全性，提高處理效率。一體化環(huán)境感知案例
環(huán)境感知技術可以是智慧養(yǎng)護技術。智慧養(yǎng)護中心養(yǎng)護管理信息，通過數(shù)據(jù)積累、數(shù)據(jù)分析、數(shù)據(jù)優(yōu)化，科學指導、智慧管理園林養(yǎng)護作業(yè)，遙控養(yǎng)護設備設施，實現(xiàn)養(yǎng)護作業(yè)的智能化、科學化、精細化，降低成本，節(jié)約資源，提升養(yǎng)護管理質(zhì)量水平。 智慧養(yǎng)護中心構建包含：智慧噴灌系統(tǒng)、智慧施肥系統(tǒng)、病蟲害防治系統(tǒng)、古樹名木系統(tǒng)、智能機械系統(tǒng)、養(yǎng)護信息化系統(tǒng)、智庫系統(tǒng)、環(huán)衛(wèi)保潔系統(tǒng)。分區(qū)域、植物種類、土壤類型結合游客體驗感觀進行科學噴灌，由軟件系統(tǒng)智能控制，通過數(shù)字化的智慧噴灌數(shù)據(jù)模型算法，根據(jù)植物實時需水情況實現(xiàn)自動澆水或停止?jié)菜?，達到智能化、精細化的科學灌溉，提升植物成活率，節(jié)能降耗。一體化環(huán)境感知案例
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