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            史文中:城市群多元時空數據智能感知

            2022-03-15 10:44 來源:中國城市規劃網

            導讀

            2021年9月30日下午,2020/2021中國城市規劃年會暨2021中國城市規劃學術季“論道規劃二十二:數字化支持城市群協同發展”在線上成功舉辦。香港理工大學智慧城市研究院院長、國際歐亞科學院院士史文中教授應邀作了題為《城市群多元時空數據智能感知》的主旨報告。

            作者 | 史文中 香港理工大學智慧城市研究院院長,國際歐亞科學院院士、教授

            香港理工大學智慧城市研究院的研究領域主要包括人工智能遙感目標識別、城市時空大數據平臺、時空大數據及其分析、三維移動測圖等方面。以上工作大部分可以服務于城市群研究協調發展。

            一、人工智能遙感目標識別技術

            人工智能遙感的目標識別可以用于識別建筑物、飛機、油罐、道路、車輛等城市目標,以及多個城市目標的共同識別,可以應用于單一城市以及城市群多個城市的目標監測,為城市群的協調發展提供數字支撐。

            1 建筑物提取和變化檢測

            建筑物是城市的重要的目標,我們可以通過航空影像或是衛星影象識別目標,除了二維建筑物,也可開展三維建筑物識別,通過數字地面模型以衛星影像結合,通過濾波、分割和分類,可以發現三維建筑物的變化,包括新建筑物增加以及現有建筑物加層次,可以用于城市中違法建筑物的發現。

            2 災害檢測

            滑坡等城市災害是城市面臨的重大挑戰,用人工智能方法去實現滑坡識別速度為專業人員人工識別的8倍,正確識別率可達90%以上,可提供形狀、范圍、高度、滑動軌跡等豐富的滑坡信息。除此之外,還包括了對泥石流、滾石的識別。

            3 地表覆蓋和土地利用變化檢測

            用深度學習的算法發現可能發生用地變化的區域,通過現有算法做不確定性的延伸發現變化,并給出認為這種變化的概率高低,提供更加客觀的描述。該項技術已應用于浙江、江蘇的相關項目,對于研究區域的城鎮化空間格局,或是地理國情的變化,可以采用影像識別快速發現變化,為區域性變化以及協調發展提供基礎數據。同時也可應用于典型的變化檢測,如耕園草-水系,林地-建設用地等。

            4 違規建筑以及擴建檢測

            通過影像識別,可以發現有新建的非法用地或加建的局部,對城市用地的變化進行智能監測。

            5 閑置土地變化檢測

            如原來閑置的規劃用地為綠地,后續加建了建筑物,或者有些臨時性變成停車場,又或是由集裝箱變成了一個建筑區。這些需要用變化檢測的技術來發現,找出城市中用地的變化,為城市發展找出更多的用地。香港用地不夠,土地供應不足,房價較高,這項技術可以為香港政府發現用地提供支持。

            6 基于視頻的城市目標識別與跟蹤

            用無人機或者紅外相機,對動態目標(如汽車)進行跟蹤,鎖住路上的車流量,可以實現對交通流的監測,以及不同類型的車輛監測。

            二、移動測圖與城市三維建模

            在建設數字城市需要有三維模型采集技術,我們研究的三維移動測圖系統S2DAS,可以實現室內外連續無縫測圖,厘米級高精度,輕便,靈活,實時獲取三維數據。人穿戴設備后在香港理工大學的校園里行走,可以掃描周圍的建筑,屋頂和道路,并經過后端處理,變成三維的建筑物模型。同時也適用于室內外復雜大場景,如維多利亞海灣星光大道等。具體應用有:

            1 舊社區活化與重建

            可快速采集市區三維數據,用于城區維修與改造,可克服復雜市區中,GPS信號難以接收,或無法提供較高精度坐標的問題,可采集活化建筑物周邊的三維數據,輔助活化建筑物設計與建造,可與設計模型結合,進行活化結果展示。

            2 構建建筑信息模型(BIM)

            從點云中自動識別并生成三維門窗等,從而自動生成房間的三維模型,與建筑信息模型(BIM)對接,可實現數據轉換。

            3 城市時空大數據平臺

            團隊研發了城市時空數據綜合平臺,對多維城市模型、地下空間、BIM,以及多元數據進行存儲和管理,并開展城市分析,如交通、經濟大數據的分析模型,為城市區域性發展提供分析支持。同時包含了智慧校園,智慧物流等。

            三、新冠肺炎發病風險時空預測

            預測新冠肺炎發作風險的擴展加權核密度估計模型,模型計算了對武漢市封城和不封城的情況下對其他城市的影響。研究結論表明由于武漢的封城,其他城市的發病風險高峰延遲了1-2天,有40%以上的城市風險降低8%-21%。中等風險城市發病風險降低最為顯著,這是武漢封城對其他城市的貢獻。同時該項工作也開展了以下應用:

            1)精準防控,我們將香港分成291個小區,可以預測每個小區每一天的發作風險。4月24號是香港的高考日,可以預測每一間學校所在的區是高風險區域還是中高風險區域,對這些區域的防控提出更高預防措施的建議。

            2)應用到臺灣、日本等地區,支持出入境政策及跨境貿易。

            同時我們還開展了疫苗方案制定,可視化及發病風險預測平臺等工作,如大灣區病例可視化,研究香港、深圳、珠海、澳門等區域性的疫情情況,共同為協調抗疫提供數據分析支持。

            供稿單位:深圳市城市規劃設計研究院有限公司,深圳大學建筑與城市規劃學院

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