【文章內(nèi)容簡介】 進(jìn)信息技術(shù)在工業(yè)領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用，提高資源利用率、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行效益和投入產(chǎn)出效率等。（7）2009年9月：Internet of Things An action plan for Europe 歐盟行動(dòng)計(jì)劃。（8）2010年中國國際物聯(lián)網(wǎng)大會(huì)在上海開幕。 物聯(lián)網(wǎng)的原理及應(yīng)用（1）物聯(lián)網(wǎng)的原理物聯(lián)網(wǎng)是將各種信息傳感設(shè)備與互聯(lián)網(wǎng)結(jié)合起來而形成的巨大網(wǎng)絡(luò)（圖21）。物聯(lián)網(wǎng)是在互聯(lián)網(wǎng)的基礎(chǔ)上，利用射頻識(shí)別、無線數(shù)據(jù)通信等技術(shù)，將所有物品連接起來。在這個(gè)網(wǎng)絡(luò)中，物品（商品）能夠彼此進(jìn)行“交流”，而無需人的干預(yù)。其實(shí)質(zhì)是利用射頻自動(dòng)識(shí)別（RFID）技術(shù)，通過計(jì)算機(jī)互聯(lián)網(wǎng)實(shí)現(xiàn)物品（商品）的自動(dòng)識(shí)別和信息的互聯(lián)與共享[6]。而RFID正是能夠讓物品“開口說話”的一種技術(shù)。在“物聯(lián)網(wǎng)”的構(gòu)想中，RFID 標(biāo)簽中存儲(chǔ)著規(guī)范而具有互用性的信息，通過無線數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)把它們自動(dòng)采集到中央信息系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)物品（商品）的識(shí)別，進(jìn)而通過開放性的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)信息交換和共享，實(shí)現(xiàn)對(duì)物品的“透明”管理[3]。圖 21物聯(lián)網(wǎng)的原理Figure 21 Principle of Internet of Things（2）物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用目前，物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用范圍越來越廣泛，它實(shí)現(xiàn)了三類功能的應(yīng)用：智能識(shí)別功能、智能監(jiān)測功能、定位跟蹤功能。物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用實(shí)例體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面。1）鐵路票務(wù)的管理高鐵物聯(lián)網(wǎng)作為物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)中投資規(guī)模最大、市場前景最好的產(chǎn)業(yè)之一，正在改變?nèi)祟惖纳a(chǎn)和生活方式。據(jù)中心工作人員介紹，以往購票、檢票的單調(diào)方式，將在這里升級(jí)為人性化、多樣化的新體驗(yàn)。刷卡購票、手機(jī)購票、電話購票等新技術(shù)的集成使用，讓旅客可以擺脫擁擠的車站購票；與地鐵類似的檢票方式，則可實(shí)現(xiàn)持有不同票據(jù)旅客的快速通行。2）產(chǎn)品物流跟蹤電子標(biāo)簽在物聯(lián)網(wǎng)的支持下，可以實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品自動(dòng)跟蹤，清楚了解到產(chǎn)品的移動(dòng)信息，這對(duì)產(chǎn)品原料供應(yīng)管理、產(chǎn)品銷售管理、產(chǎn)品有效生產(chǎn)是一個(gè)革命性的技術(shù)。比如給放牛的牛群中的每一只牛都貼上一個(gè)二維碼，這個(gè)二維碼會(huì)一直保持到超市出售的每一塊牛肉上，消費(fèi)者可以通過手機(jī)閱讀二維碼，知道牛的成長歷史，確保食品安全。3）城市部件的管理隨著網(wǎng)絡(luò)化實(shí)施，城市管理演化成動(dòng)態(tài)的事件管理和靜態(tài)的部件管理。部件的管理都需要身份的智能識(shí)別，比如窨井蓋、廣告牌、電線桿這些都是一種部件。而很多的部件都需要審批，但是在實(shí)際管理中，審批部門和執(zhí)法部門不是同一個(gè)部門，這樣就在管理過程中產(chǎn)生了很多問題。如果我們在部件上貼上標(biāo)簽，記錄所有審批的信息，那么在執(zhí)法時(shí)，就可以遠(yuǎn)距離的收集信息，促進(jìn)執(zhí)法[7]。圖 22 城市部件的管理 Management of Urban Parts4）車輛管理城市里除了私家車以外，還有很多種類的車輛，比如垃圾車、灑水車、危險(xiǎn)品車等等，都存在著準(zhǔn)運(yùn)車輛管理的問題。如果我們在每輛車上安裝識(shí)別、定位設(shè)備，就可以實(shí)現(xiàn)不停車的車輛證件的查處，同時(shí)各個(gè)部門還可以實(shí)現(xiàn)信息的共享。 智慧地球 “智慧地球”概述“智慧地球”是IBM對(duì)于如何運(yùn)用先進(jìn)的信息技術(shù)構(gòu)建新的世界運(yùn)行模型的一個(gè)愿景。“智慧地球”的核心是以一種更智慧的方法通過利用新一代信息技術(shù)來改變政府、公司和人們相互交互的方式，以便提高交互的明確性、效率、靈活性和響應(yīng)速遞。如今信息基礎(chǔ)架構(gòu)與實(shí)體基礎(chǔ)設(shè)施的完美整合，使得政府、企業(yè)和市民可以做出更明智的決策，從而使得地球達(dá)到“智慧”狀態(tài)?！爸腔鄣厍颉钡暮诵氖牵焊笍氐母兄?、更全面的互聯(lián)互通和更深入的智能化。 “智慧地球”的核心—3I圖 23 智慧地球的3I特征Figure 23 3I Characteristics of the Earth Wisdom“智慧地球”的核心是3I。即：更透徹的感知(Instrumented)、更全面的互聯(lián)互通(Interconnected)、更深入的智能化(Intelligent)。（1）“更透徹的感知”是超越傳統(tǒng)傳感器、數(shù)碼相機(jī)和RFID的更為廣泛的一個(gè)概念。具體來說，它是指利用任何可以隨時(shí)隨地感知、測量、捕獲和傳遞信息的設(shè)備、系統(tǒng)或流程。通過使用這些新設(shè)備，從人的血壓到公司財(cái)務(wù)數(shù)據(jù)或城市交通狀況等任何信息都可以被快速獲取并進(jìn)行分析，便于立即采取應(yīng)對(duì)措施和進(jìn)行長期規(guī)劃。據(jù)報(bào)道：2010年，世界上每個(gè)人擁有10億晶體管，平均每個(gè)晶體管成本只有十萬分之一美分，該技術(shù)已被嵌入到數(shù)十億的設(shè)備中，如車、器具、道路等；兩年內(nèi)全球共生產(chǎn)了300億個(gè)RFID (無線射頻識(shí)別)標(biāo)記，預(yù)計(jì)未來幾年手機(jī)用戶將會(huì)達(dá)到50億；傳感器已被利用到整個(gè)生態(tài)系統(tǒng) — 供應(yīng)鏈、醫(yī)療保健網(wǎng)絡(luò)、城市，甚至河流等自然系統(tǒng)。隨著一些高尖端技術(shù)設(shè)備的出現(xiàn)，在鐵路建設(shè)項(xiàng)目管理過程中，對(duì)工程信息的感知將更加徹底和透徹。比如：一些手持智能終端設(shè)備（帶GPS的智能手機(jī)）、無線射頻設(shè)備等都已在鐵路建設(shè)過程中有了一定程度的應(yīng)用。這些成熟的技術(shù)可以及時(shí)的傳送各種有效信息，幫助鐵路建設(shè)主管部門及時(shí)的掌握工程現(xiàn)場的施工狀況，更全面的感知施工過程中出現(xiàn)的各種問題，從而可以及時(shí)的采取應(yīng)對(duì)措施。（2）互聯(lián)互通是指通過各種形式的高速的高帶寬的通信網(wǎng)絡(luò)工具，將個(gè)人電子設(shè)備與組織和政府信息系統(tǒng)中收集和儲(chǔ)存的分散的信息及數(shù)據(jù)連接起來，進(jìn)行交互和多方共享。從而更好地對(duì)環(huán)境和業(yè)務(wù)狀況進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，從全局的角度分析形勢并實(shí)時(shí)解決問題，使得工作和任務(wù)可以通過多方協(xié)作來得以遠(yuǎn)程完成，從而徹底地改變了整個(gè)世界的運(yùn)作方式[51]。預(yù)計(jì)到2012年網(wǎng)絡(luò)用戶將達(dá)到20億，HSPA(高速分組接入)技術(shù)將促成“三種屏幕”(電視、電腦和移動(dòng)手機(jī))的融合，并有可能實(shí)現(xiàn)不中斷的網(wǎng)絡(luò)連接。比如：一方面，我們可以把無線射頻設(shè)備安裝在隧道工程上，互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)實(shí)現(xiàn)了無線射頻設(shè)備和電腦的互聯(lián)互通。這樣，通過分析無線射頻設(shè)備不斷發(fā)出的實(shí)時(shí)信息，我們可以及時(shí)的查看現(xiàn)場作業(yè)隊(duì)的施工情況和工程質(zhì)量管理中的薄弱環(huán)節(jié)，從而實(shí)現(xiàn)了業(yè)主、施工單位和監(jiān)理單位的信息共享。另一方面，通過配屬監(jiān)理工程師的智能終端（具有GPS和照相功能的手機(jī)），監(jiān)理工程師在現(xiàn)場監(jiān)理過程中，智能終端就會(huì)自動(dòng)將其地理位置信息和當(dāng)前的時(shí)間自動(dòng)記錄下來。在手機(jī)通信暢通時(shí)，通過無線網(wǎng)絡(luò)和GPS數(shù)據(jù)接口把位置信息傳遞到主管部門的服務(wù)器中，實(shí)現(xiàn)了信息的共享。通過對(duì)這些有效信息的處理，我們可以更準(zhǔn)確的了解現(xiàn)場監(jiān)理工程師的工作狀態(tài)。從而可以及時(shí)的對(duì)現(xiàn)場監(jiān)理工程師工作中的通病進(jìn)行分析，方便了主管部門立即采取應(yīng)對(duì)措施。（3）智能化是指深入分析收集到的數(shù)據(jù)，以獲取更加新穎、系統(tǒng)且全面的洞察來解決特定問題。這要求使用先進(jìn)技術(shù)（如數(shù)據(jù)挖掘和分析工具、科學(xué)模型和功能強(qiáng)大的運(yùn)算系統(tǒng)）來處理復(fù)雜的數(shù)據(jù)分析、匯總和計(jì)算，以便整合和分析海量的跨地域、跨行業(yè)和職能部門的數(shù)據(jù)和信息，并將特定的知識(shí)應(yīng)用到特定行業(yè)，特定的場景，特定的解決方案中以更好地支持決策和行動(dòng)[52]。我們可以從兩個(gè)角度來理解智能化：其一，從時(shí)間層面上，我們可以通過對(duì)比分析不同時(shí)間段內(nèi)的監(jiān)理工作狀態(tài)，找到監(jiān)理管理的缺陷；其二，從空間層面上，我們對(duì)同一專業(yè)的不同單位的監(jiān)理工程師的工作狀態(tài)進(jìn)行對(duì)比，可以發(fā)現(xiàn)此專業(yè)工程師在工作中的通病?？傊呖萍荚O(shè)備的應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)了對(duì)工程建設(shè)更徹底的感知；各種高技術(shù)設(shè)備通過互聯(lián)網(wǎng)的互聯(lián)互通，實(shí)現(xiàn)了信息的共享；深入分析收集到的數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)鐵路建設(shè)的智能化管理。智慧地球已成為一種理念，可以應(yīng)用于諸多領(lǐng)域，例如IBM還規(guī)劃了諸如智慧的交通、氣候、醫(yī)療保健、水治理、零售、食品等各種系統(tǒng)?；?I思想，在現(xiàn)實(shí)生活中，“智慧地球”在交通領(lǐng)域已經(jīng)得到體現(xiàn)。1）智能交通運(yùn)輸應(yīng)用無線及有線通信信息以及電子技術(shù)，推動(dòng)城市實(shí)施21世紀(jì)交通系統(tǒng)，使傳統(tǒng)的交通變得更加智能化、更加安全、節(jié)能、高效率。2）實(shí)時(shí)交通信息智慧的道路是減少交通擁堵的關(guān)鍵，但我們?nèi)圆涣私庑腥?、車輛、貨物和商品在市內(nèi)的具體移動(dòng)狀況。因此，獲取數(shù)據(jù)是重要的第一步。通過隨處安置的傳感器，我們可以實(shí)時(shí)獲取路況信息，幫助監(jiān)控和控制交通流量。人們可以獲取實(shí)時(shí)的交通信息，并據(jù)此調(diào)整路線，從而避免擁堵。未來，我們將能建成自動(dòng)化的高速公路，實(shí)現(xiàn)車輛與網(wǎng)絡(luò)相連，從而指引車輛更改路線或優(yōu)化行程。3）一卡通：交通一體化針對(duì)交通基礎(chǔ)設(shè)施設(shè)立了一個(gè)后端和前端通用的用戶帳戶，這樣用戶使用一張交通卡即可通行公交、火車和地鐵、出租車，甚至是停車場，也使得服務(wù)更加快捷便利。4）道路收費(fèi)通過RFID技術(shù)以及利用激光、照相機(jī)和系統(tǒng)技術(shù)等的先進(jìn)自由車流路邊系統(tǒng)來無縫地檢測、標(biāo)識(shí)車輛并收取費(fèi)用[46,47]。 “智慧地球”和物聯(lián)網(wǎng)“智慧地球＝互聯(lián)網(wǎng)+物聯(lián)網(wǎng)”，它是美國IBM公司于2008年底首次提出的戰(zhàn)略理念。核心思想是把新一代IT技術(shù)充分運(yùn)用在各行各業(yè)之中，具體地說，就是把感應(yīng)器嵌入和裝備到電網(wǎng)、鐵路、橋梁、隧道、公路、建筑、供水系統(tǒng)、大壩、油氣管道等各種物體中，并且被普遍連接，形成所謂“物聯(lián)網(wǎng)”，然后將“物聯(lián)網(wǎng)”與現(xiàn)有的互聯(lián)網(wǎng)整合起來，實(shí)現(xiàn)人類社會(huì)與物理系統(tǒng)的整合。在這個(gè)整合的網(wǎng)絡(luò)當(dāng)中，存在能力超級(jí)強(qiáng)大的中心計(jì)算機(jī)群，能夠?qū)φ暇W(wǎng)絡(luò)內(nèi)的人員、機(jī)器、設(shè)備和基礎(chǔ)設(shè)施實(shí)施實(shí)時(shí)的管理和控制。在此基礎(chǔ)上，可以獲得更加精細(xì)和動(dòng)態(tài)的方式管理生產(chǎn)和生活，達(dá)到“智慧”的狀態(tài)，即提高了資源利用率和生產(chǎn)力水平，并有效改善了人與自然間無生命物品間的關(guān)系[3]。簡言之，智慧地球的戰(zhàn)略首先需要依靠“設(shè)備”，然后將這些“設(shè)備”進(jìn)行“連接”，這就是“物聯(lián)網(wǎng)”。將“物聯(lián)網(wǎng)”與“互聯(lián)網(wǎng)”進(jìn)行“整合”，再經(jīng)由超級(jí)強(qiáng)大的計(jì)算中心，最終達(dá)到提高資源利用率的“智慧”狀態(tài)。 地理信息系統(tǒng)地理信息系統(tǒng)(Geographic Information System 簡稱GIS)是一項(xiàng)以計(jì)算機(jī)為基礎(chǔ)的新興技術(shù)，圍繞著這項(xiàng)技術(shù)的開發(fā)和應(yīng)用形成了一門交叉性、邊緣性的學(xué)科，是管理和研究空間數(shù)據(jù)的技術(shù)系統(tǒng)[40]。在計(jì)算機(jī)軟硬件支持下，它可以對(duì)空間數(shù)據(jù)按地理坐標(biāo)或空間位置進(jìn)行各種處理、對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行有效的管理、研究各種空間實(shí)體及相互關(guān)系。通過對(duì)多因素的綜合，它可以迅速地獲取滿足應(yīng)用需要的信息，并能以地圖、圖形或數(shù)據(jù)的形式表示處理的結(jié)果。地理信息除了具備信息的客觀性、信息的實(shí)用性、信息的可傳輸性和信息的共享性以外，還具有一些獨(dú)特的特性。包括：空間相關(guān)性、空間區(qū)域性、空間多樣性、空間層次性。 地理信息系統(tǒng)的概念地理信息系統(tǒng)(Geographic Information System，簡稱GIS)作為信息處理技術(shù)的一種，是以計(jì)算機(jī)技術(shù)為依托，以具有空間內(nèi)涵的地理數(shù)據(jù)為處理對(duì)象，運(yùn)用系統(tǒng)工程和信息科學(xué)的理論，采集、存儲(chǔ)、顯示、處理、分析、輸出地理信息的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，為規(guī)劃、管理和決策提供信息來源和技術(shù)支持[15,16]。GIS在數(shù)字化時(shí)代的今天，應(yīng)用非常廣泛且深刻，已延伸到各行各業(yè)，千家萬戶，尤其在電子地圖、數(shù)據(jù)分析與決策管理方面的功能，更是獨(dú)領(lǐng)風(fēng)騷。 地理信息系統(tǒng)的應(yīng)用隨著信息技術(shù)的不斷發(fā)展，地理信息系統(tǒng)的應(yīng)用越來越廣泛。目前，地理信息系統(tǒng)的應(yīng)用已經(jīng)擴(kuò)展到和地理空間有關(guān)的各個(gè)領(lǐng)域，如已經(jīng)在交通、鐵路、地理、土地規(guī)劃、城市規(guī)劃、農(nóng)業(yè)、環(huán)保以及軍事等領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用[45]。地理信息系統(tǒng)應(yīng)用在鐵路方面，主要是把鐵路系統(tǒng)各種數(shù)據(jù)和信息（車站、線路、橋梁、隧道、機(jī)車、車輛、通信、車站涉及到客、貨運(yùn)信息、行車作業(yè)信息等）組織起來，建設(shè)一個(gè)能滿足全國鐵路搶險(xiǎn)救災(zāi)、規(guī)劃設(shè)計(jì)、設(shè)備維護(hù)、營運(yùn)管理、實(shí)時(shí)監(jiān)控、決策分析應(yīng)用的綜合型地理信息系統(tǒng)[53]。 地理信息系統(tǒng)在交通規(guī)劃中的應(yīng)用，考慮到地理信息系統(tǒng)具有圖形數(shù)據(jù)功能，可以利用GIS建立交通規(guī)劃模型中的背景路網(wǎng)。在建立好的路網(wǎng)中，利用地理信息系統(tǒng)的空間數(shù)據(jù)分析功能，可以很好的分析交通小區(qū)內(nèi)的各種屬性信息，如人口密度，崗位劃分等。在這些屬性數(shù)據(jù)分析的基礎(chǔ)上，我們可以進(jìn)一步來研究交通小區(qū)的交通發(fā)生和吸引量。GIS應(yīng)用于環(huán)境評(píng)價(jià)和監(jiān)測系統(tǒng)方面，主要用于環(huán)境影響評(píng)價(jià)、污染評(píng)價(jià)、災(zāi)害監(jiān)測、自然資源管理等。比如，GIS技術(shù)成功應(yīng)用于青海玉樹抗震救災(zāi)工作，在啟動(dòng)震后應(yīng)急機(jī)制期間，青海省測繪局開發(fā)的“青海省玉樹州地震應(yīng)急地理信息系統(tǒng)”，在經(jīng)過緊張工作后于震后的第三天正式上線，為救災(zāi)指揮決策提供參考。地理信息系統(tǒng)和全球定位系統(tǒng)的結(jié)合，實(shí)現(xiàn)了空間信息的跟蹤定位，不僅可以擁有空間信息顯示，放大，漫游，縮小，點(diǎn)選查詢等基本的空間信息操作功能，而且還可以提供人與人、人與物、甚至是物與物之間的空間信息跟蹤定位。總之，地理信息系統(tǒng)正越來越成為國民經(jīng)濟(jì)各有關(guān)領(lǐng)域必不可少的應(yīng)用工具，相信它的不斷成熟與完善將為社會(huì)的進(jìn)步與發(fā)展做出更大的貢獻(xiàn)。 地理信息系統(tǒng)的空間分析地理信息系統(tǒng)的空間分析是指以地理事物的空間位置和形態(tài)為基礎(chǔ)，以地學(xué)原理為依托，以空間數(shù)據(jù)運(yùn)算為特征，提取與產(chǎn)生新的空間信息的技術(shù)和過程，如獲取關(guān)于空間分布、空間形成以及空間演變的信息等。地理信息系統(tǒng)的基本數(shù)據(jù)流程如圖24所示[11]。圖 24 GIS的基本數(shù)據(jù)流程圖 The Basic Data Flow Chart of GIS.空間查詢與分析是GIS的核心，是GIS最重要的和最具有魅力的功能，也是GIS有別于其他信息系統(tǒng)的本質(zhì)特征?？臻g分析的內(nèi)容包括：空間查詢、空間量算（這兩者為簡單的空間分析）；緩沖區(qū)分析、疊加分析、網(wǎng)絡(luò)分析、空間統(tǒng)計(jì)分析、空間插值、數(shù)字高程模型（復(fù)雜的空間分析）；空間建模與空間決策支持系統(tǒng)（面向應(yīng)用的分析）。空間查詢和分析功能提高了系統(tǒng)評(píng)價(jià)、管理和決策的能力[11]。疊合是把分散在不同層上的空間、屬性信息按相同的空間位置疊加在一起，合為新的一層。疊加過程往往是對(duì)空間信息和對(duì)應(yīng)的屬性信息做集合的交、并、差、余運(yùn)算，也可以再進(jìn)一步對(duì)屬性信息做其他的數(shù)學(xué)運(yùn)算，它分為點(diǎn)與點(diǎn)的疊合、面與面的疊合、線與面的疊合以及點(diǎn)與面的疊合。3 鐵路建設(shè)監(jiān)理管理信息系統(tǒng)的數(shù)據(jù)模型 業(yè)務(wù)和數(shù)據(jù)需求鐵路建設(shè)監(jiān)理管理業(yè)務(wù)描述如表31所示。表31 監(jiān)理業(yè)務(wù)描述Table 31 Description of Superv