副刊

一个可以找到地下“宝藏”的新科技……

想知道人体器官情况可用X光、核磁共振(MRI)、电脑扫描(CT)、正电子扫描(PET)……等设备检查;想知道公路、建筑物、大桥、水坝、洞穴甚至是城市地理空间的数据及保障又如何?同样借助工具测量和扫描。 

马克:电影里演员在沙漠狂奔的画面是真的跑到沙漠拍摄吗?其实只需再用电脑特效便可实现,但事前是用了测量工具去扫描沙漠再制成数字影像才能用电脑特效加工。

恰逢Hexagon Geosystems新兴欧洲区域、中东及非洲及亚太区执行副总裁马克康坎能(Mark Concannon)造访马来西亚,他分享测量在智能城市及多个领域的应用。Hexagon Geosystems隶属于全球领先的规划、测量与视觉化技术供应商Hexagon。



智能城市是近年来大热的课题,包括马来西亚在内的许多国家都在朝着智能城市迈进。 

但,何谓智能城市?答案因不同的政府、不同的需求而有不同的解答,如同马克康坎能(以下简称马克)所说,智能城市的定义太多。如果从政府的角度来看,显然是打造可与互联网连接的智能基础设施,政府可以提取数据也拥有大量数据,更快更有效的进行数据处理并运用这些数据让城市的运作更轻松、顺畅。 

他指出,在建设智能城市之前,必须全盘掌握城市的面貌与地理空间信息,才能进行良好的规划与管理,所以必须测量城市。 

扫描巴黎圣母院取得影像和数据,搭配软体使用,可在重建中贡献良多。

政府须精明行事



“在你开始建设智能城市之前,你必须先知道资产在哪里,”马克指出,新加坡政府不仅想掌握地面上的数据,也想获得地下(地下埋了哪些水管电线及用途,而水管、天燃气管、排污管、电线……等所在位置)的数据,亦想知道“旧瓶能否装新酒”——这些资产能不能有新的应用方式?!例如,灯柱除了照明,还能否有其他用途?有人就提出了把灯柱当做WiFi热点。这只是其中一种应用,也有人要智能水源、智能垃圾……以及各种智能资产。 

城市化日益严重亦推动智能城市发展的原因。马克指出,随着越来越多人涌往城市,对居住环境、学校、医院等公共设施均造成冲击,亦是对城市运作的考验,正因为如此人类必须善用基础建设,这也促使政府必须更加精明的行事。 

掌握价值利于投资

他指出,在未来二、三十年,超级城市(人口1000万以上)数量将急剧增加,事实上,40%至45%智能城市开销是来自亚洲地区,显见亚洲地区对打造智能城市的积极程度。 

尽管东南亚地区向来以精打细算,对价格“敏感”而闻名,但马克抱持乐观态度,认为许多决策者能看清楚智能城市所带来的价值并准备投资。他举例,尽管如今大马政府在基础设施的投资管理上有别于两年前,但依然还是继续投资在基础设施上而且会按照战略计划继续进行,而大马也需要基础设施、智能城市来维持竞争地位,印尼、越南亦是如此,因此他也预测在越南和印尼会有很多建设智能城市的活动。

▲用探地雷达扫一扫,柏林的地下铁也看透透。

提取数据作决策

将一个城市建设为智能城市,5G网络、物联网、大数据、云计算、人工智能及其他科技都有贡献,但要优化城市管理得有大数据为基础,测量无疑是收集数据的关键方式之一。 

问题是,政府如何测量城市并获得各种大数据?不同的人是否会对测量城市有不同的诠释?马克不认为如此。他指出从昔日留存至今,对于城市的各种记录无疑都是现成的数据,但考虑到年代久远而且可能测量方式有误,文件的准确度可能不高,有时候甚至连文件资料都不齐全。 

就是这台徕卡BLK360迷你激光扫描仪在钟粹宫的修复工作派上用场。

测量工具解决问题

他表示,例如可用地理空间传感器加软体的解决方案,能从空中、地面或室内甚至是地下收集相关数据,绘出精准的城市底图(Base Map),让政府掌握各种目标物体例如街道、街灯、房屋的分布所在,并把所收集的数据制成城市的的2D、3D数字和建筑信息模型(BIM模型),再逐步增添资料。 

“任何智能城市的基础是拥有该城市的2D或3D模型。你可以从空中、地面甚至进入室内获取数据,这些数据必需是数字化的而不是纸本的,把这些数字数据存储到数据库中。然后,他们必须找到能够与传感器进行通讯的API,以便能够提取数据并根据数据做出决策。”

用来测量城市基础和公共设施、自然景观、建筑物……不同目标物体应用一系列不同的测量工具,但更轻盈、更细小、功能更强大是时下的趋势。例如,地理空间传感器所应用的科技包括激光扫描、热成像相机、惯性测量单元(Inertial Measurement Unit,IMU)、可探测地下达3至4公尺的探地雷达……等的结合,在必要时(如果从空中进行测量)也会应用无人机载上测量工具进行拍摄兼测量。 

李富春:徕卡测量系统曾由内至外对巴黎圣母院进行扫描,掌握图像和各种重要数据,有利于未来重建计划。

定位技术信息准确

陪同在旁的品牌亚洲区总裁李富春补充,我国许多昔日的城市规划的2D模型图已经难以寻获,因此当政府要兴建公共设施时若不清楚地下情况和结构设计,很可能会付出昂贵的代价,例如已经动工兴建某设施时发现遇到障碍被逼折除或绕道,又或者要在地面钻洞却不知道地面有铺设地下水管,导致水管泄漏。但借助地面激光扫描、探地雷达和定位技术掌握所有数据,再搭配设计平台和应用程序的使用,能获得精准的信息,做出明智的决策。 

马克透露,去年泰国少年足球队“野猪”13人被困在“睡美人洞”期间,马克便曾接获要求把激光扫描仪送往当地以便对该洞穴进行地面3D立体影像扫描,但因为洞穴中有多处积水,最后则改为供应探地雷达。他表示,这起事件之后,泰国政府开始对全国洞穴进行3D立体雷射建模扫描以掌握洞穴里的情况。 

只需扫描钟粹宫内外部便可获得各种数据,不必再以人手去测量。

生活中的应用:

一系列不同的地理空间传感器和激光雷达3D扫描模型在生活中的应用,包括:协助犯罪现场调查和模拟实际事件考古研究与数字化:

1■查案

在枪击案的现场,要如何测量案发现场?这年代用激光扫描仪扫一扫现场不仅拍摄了案发现场的画面还附上方位、距离等各种数据,例如测量子弹的弹道从中推算出是在哪一处开枪射击。

在发生致命交通事故时,警方可以用地面激光扫描来扫描案发现场,制作成3D图像重现两辆车的行驶方向、掌握车祸时的撞击力、了解车速、轮胎的轨迹`……等,并做为呈堂证供交予法官。

2■拍戏

钟粹宫在《延禧攻略》和《如懿传》分别是纯贵妃、纯嫔的住所,在真实世界里,这里曾住过妃嫔、皇太子、中国末代皇太后隆裕。当故宫博物院欲修复钟粹宫时,第一步就是扫描仪采集点云(注1)和建模。虽然宫殿建筑高大,但宫殿天花板上方夹层,洞口仅50多厘米,天花板上方空间狭小,再加上由于古建筑的特殊性,不能轻易挪动天花板,要想获取夹层的结构点云信息相当困难。而体积大且沉重的3D激光扫描仪难以在天花板上方操作,导致天花板以上的建筑结构的数据缺失,无法完整建模。

后来,故宫文物修复工作人员用了仅有水杯大小、重1公斤的徕卡BLK360迷你激光扫描仪,不仅拍照而且还实时测量了空间并完成数据采集(即点云)并可以建立3D空间模型。 

李富春指出,在传统测量方式下,若一时疏忽可能必须重返现场再度进行采集点云,但应用上述工具之后不可能会有百密一疏的情况出现,即使日后要翻新也无需重返现场进行测量,而是从软体和云端就可以进行查看和调整。

注1:点云(Point Cloud)是指透过3D扫描器所取得之资料型式。

3■灾难事故

大量事故和灾难突显风险总是和大型建筑物(如水坝、隧道、桥梁、高层建筑等)或自然现象(如火山、山崩、地质沉陷等)的变形息息相关,因此对于建筑物和危险地带的变形监测就可以防患于未然。应用有高精度、高可靠性的传感器进行自动化测量,再加上数据通讯手段以及灵活的计算方法和分析工具的配合应用,可掌握结构物外部形变和立体空间位置变化,并进行必要的修复,以降低风险。 

另外,监测系统可以保障为工程的各个关键阶段及时提供任何与设计有偏差的信息,确保人身安全和建筑的完好,为设计和建造的一致提供不断的验证和数据支持。

反应

 

意见

智能城市永续未来/苏莱曼

为了应对城市化所面临的各种关键挑战及实现政府的愿景,使国内各个城市更具生产力、竞争力、宜居和永续,得以造福后代,房屋及地方政府部以“智能城市”为策略性倡议。

推行智能城市,主要是根据大马统计局的预测,到了2040年,大马的城市化水平将达到85%。

回顾过去50年,国家的城市化比率增长接近3倍,从1970年的28.4%,于2020年提高至75.1%。

为了实现城市化的壮举,过去几年,政府制定并发布了多项政策和框架,旨在创建和产生智能城市的现代理念。

推介智能城市框架

2019年9月,房政部推介“马来西亚智能城市框架”(Malaysia Smart City Framework, MSCF)。此框架是全国各个地方政府和相关机构发展和推行智能城市倡议的参考指南。

根据去年9月公布的第12大马计划中期检讨报告,至少5座城市将在2025年被鉴定为智能城市。这些城市将根据大马国家标准采纳的国际标准MS ISO 37122:2019“可持续城市与社区指标:智能城市标准”的基础上存在。

今年初,安邦再也市议会与天地通数码网络(CDB,6947,主板电信与媒体股)建立伙伴关系,以淡江为智能方案测试场,同时也是安邦再也转型为智能城市的起点,旨在建立智能城市生态系统。其他社区将陆续加入智能城市行列,迈向智能与永续的未来。

走上智能之路,各方必须全面理解并精简整个智能城市的概念,以确保所有努力和倡议都能互补并提升价值。

对于“智能城市”的定义,不同组织存在不一样的版本,当中有相似之处,也有差异。

对国际电脑科技大厂IBM来说,智能城市是一座充分利用当前所有相互连接资讯的城市,目的是为了促进更好的理解,同时控制营运并全面使用其有限资源。

改善生活质量

成立于1926年,总部位于美国纽约的全球知名管理咨询公司麦肯锡(McKinsey),对智能城市的定义是一种利用先进技术和数据分析来提高城市的运行效率,解决城市所面临的各类挑战,同时改善居民的生活质量。

作为国际联盟,智能城市联盟(Smart Cities Council, SCC)经常引用的定义是智能城市利用资讯与通讯科技(ICT)来提升城市宜居、工作和永续的区域。

各种不同的定义都存在一个共同点,就是创造并利用新兴和颠覆性的科技,来应对广泛的城市问题。

从上世纪至今的演变

尽管智能城市的理念中设想了高水平的进步,但这个概念本身并不是新提出的,在过去几十年,智能城市的理念一直被人讨论。

我国走向数字社会的旅途,可以追溯到上世纪90年代,当时根据第7大马计划制定了国家资讯工艺议程(National Information Technology Agenda, NITA)。当时的重点是栽培人才、发展基础设施,并应用技术来创造社会和社区的利益。

1996年,政府成立多媒体超级走廊(MSC),大力推行电子政务,集中精力发展多媒体和资讯工艺领域,在我国的战略中心汇聚本地和国际熟练人才。

为了配合这一举措,赛城正式在1997年成立,并定位为全球科技中心。

进入2000年,国家推出其他以数字为主题的框架,包括大马资讯通讯与多媒体服务886蓝图(MyICMS 886)、国家资讯通讯科技策略蓝图,以及推行多个多媒体超级走廊网络中心,促进了国家智能迁移的进程。

到了2010年代,柔佛南部的依斯干达特区成为我国第一座受认可的智能城市,它凭6个智能特点获此殊荣:智能经济、智能管制、智能环境、智能移动、智能人民和智能生活。

纳入第12大马计划

为了进一步推进智能城市议程,房政部分3个级别为地方政府举办系列活动:县议会、市议会和市政厅,让各级地方政府理解和发展智能城市的概念。

这最终促使马来西亚智能城市框架(MSCF)于2019年制定,较后更被纳入第12大马计划(2021至2025年)里。

困难重重任务艰巨

尽管推出并实行了各种举措和框架,然而,打造智能城市的过程仍困难重重,例如包容性和人力资源等的挑战,迈向智能城市是项艰巨的任务。

从包容的角度来看,创造这些方案的目的,必须符合智能城市居民和社区的可达性和可用性。这意味着要解决某些少数或社会群体不精通科技,而且无法负担类似服务的问题。不仅如此,还要考虑到使用这些服务的装置和基础设施。

乡区网络覆盖有限

在乡下地区,网络覆盖有限,导致用户无法充分登录各种应用程式和服务,而这些程式和服务原来的目的是要使日常生活更方便的。

对于不同类型的残疾人士或老年人来说,基于身体或心理状况,他们可能无法正常使用系统,甚至无法使用所需的设备。

如果智能城市的可达性和包容性无法获得高度优先,那么在执行智能城市计划时,这些项目可能会落入无法广泛执行的风险,并限制了普罗大众采纳智能城市的范围。

要使智能城市成功繁荣,人口的技术和社会能力必须与先进科技相匹配,不仅要充分利用,还要熟练地操作和管理各种运行城市的系统。

发展中国家和那些正在转变为发达国家的,例如马来西亚,实现智能城市的常见障碍是缺乏资格和经验丰富的人力资源,尤其是在数据科学、工程和城市规划的领域。

市民和利益相关者的数字素养和意识的鸿沟将阻碍任何实质的进展。

为了克服这些人为障碍,有关方面应为所有人提供相关而全面的教育、培训和指导计划,同时根据各个领域和经济的新进展,认真审查内容大纲。

智能市民社区至关重要

扩大格局来看,一座智能城市需要智能社区来运行,这意味着教育和培养不同的个人,使他们能够应付智能城市的社会及营运水平。

在包容性的基础上,这理论上将产生一座由数字、永续和宜居性驱动的智能城市。

不管这座智能城市是从无到有人工建造的,还是从现有的城市按部就班转化而来,智能的市民和社区仍至关重要。

在拥抱新事物之余,还需要保护旧事物,以保留城市的身份,这个身分是建立在城市的历史和文化遗产的基础上。缺乏了这个身分,任何智能城市都会陷入典型的现代城市面貌,只有玻璃和钢铁。

保护旧事物的措施在重新设计和重组现有建筑和基础设施时,增加了另一层复杂性。

在解决诸多问题时,例如经济可负担性、供应过剩、社会问题和气候变化,城市规划者、政策制定者和领导人应该注意那些能够增加机会,又能为经济增长定下基础的政策工具。

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