三維管線與智慧市政建設管理 - pipegis.kcg.gov.tw¸‰維管線與智慧市政建設管理... · 高雄市3d公共管線發展現況與課題管線資料庫缺漏與補正

三維管線與智慧市政建設管理

Applications on Three-DimentionalPipeline and Smart City Management

郝振宇

逢甲大學/地理資訊系統研究中心

International Symposium on Road Excavation and Underground Pipeline Burying in Kaohsiung City, 2018

公共管線推動發展

成立「公共管線資料庫分組」

頒布「公共管線資料庫標準制度」

函頒「公共設施管線交換資料標準（GML格式）」

針對3D重新頒佈「公共設施管線資料標準」

強化並落實管線圖資更新及補正計畫

營建署－3D 管線資料展示示範計畫

構想

• 公共設施管線資料庫完整建置並推動管線圖資更新維護作業後，即能逐步取得管線埋

深資料，並可呈現更擬真之地下 3D 管線佈設情形，未來即可做為道路及工程管理業

務最佳之輔助工具。本示範係以示範單位提供之真實資料進行系統示範，以模擬管線

於地表下之佈設情形。

示範範圍

• 新北市、臺中市、臺南市、高雄市、基隆市、嘉義市、新竹縣及屏東縣。


高雄市3D公共管線發展現況與課題

管線資料庫缺漏

與補正

資料作業程序與

標準長期營運與推動

透過資料補正作業，達到資訊完整性與輔助3D推動

透過建立資料標準SOP與配套機制，強化資料完整性與正確性

透過開發3D管線維護管理平台，擴大資料面向之管理與應用


智慧城市內涵

Digital

Communication

ElectronicWireless

Information

Intelligent

CitySmart City

• 智慧城市思維：以人為本、信息為輔、工具為副、決策為主。

• 以資通訊科技為核心，串聯物與物、人與物之間的網路。

• 藉以網路服務傳遞城市內的各項服務、訊息，提升企業與市民的便利與幸福感。

5


智慧城市核心要素

政府

產業

人民• 民眾表達資料需求• 促進公民參與• 民眾回饋

• 活絡產業經濟• 資料加值應用• 創造就業機會• 培育資訊人才

• 資料流通整合• 公開資訊• 大數據分析• 發展便民服務


智慧城市基礎設施

智慧城市營運管理

Step1-信息整合

Step2-資訊服務

Step3-資訊決策分析

智慧分享

智慧決策建設管理

災害防救

交通管理

公共管線

智慧城市生活應用服務

都市規劃

智慧城市發展目標與架構

智慧合作

7


智慧市政建設管理平台市政管理

多元水情資訊整合防災預警

工程案件管理空間資訊都市排水災害管理

地下管線三維管理

樹木數位空間化管理

open source 地圖伺服器Geoserver

外單位圖資彙整

府內圖資彙整其他資訊整合

RFID樹木電子身分證

樹木養護管理

都市綠帶分布

2D與3D資訊同步

挖掘案件管理

模擬開挖

建構多維度市政管理


空間資訊輔助智慧城市規劃

2

• 應用於城市規劃，從各個方面的領域，從設計到管理，從前期資料收集整理到後期成果出圖，從小範圍的詳細規劃到大的區域規劃，從綜合性的總體規劃到專業性的單項規劃，同時能監控城市發展狀況，及制訂城市發展策略。


整合空間資訊於智慧城市應用架構

3

智慧城市基礎設施

智慧城市營運管理

Step1-空間資訊整合

Step2-空間資訊服務

Step3-空間資訊決策分析

智慧合作智慧分享智慧決策建設管理

災害防救

交通醫療管理

公共管線

智慧城市生活應用服務

都市規劃


執行落實

• Demo Site建置

• 資訊整合/跨域合作

• 區域典範轉移

亮點挖掘

• 智慧城市意象形塑

• 媒體/網站/專訪宣傳

• ICF國際獎項申請

• 多元構面分析

• 規劃目標架構

• 擬定策略方案計畫

策略計畫擬定資源蒐集

• 資訊應用系統

• 施政目標

• 重大計畫

城市行銷

解決方案藍圖

規劃

深度盤點

空間資訊應用服務智慧城市

臺中智慧城市智慧營運中心市政資訊平台高雄都市規劃食安APP

智慧城市核心價值

以資通訊科技為核心，串聯物與物、人與物之間的網絡。藉以網路服務傳遞城市內的各項服務、訊息，提升企業與市民的便利與幸福感。

智慧城市目標

智慧治理

智慧環境智慧教育

智慧交通智慧醫療

決策分析

智慧應用

滾動檢討

資訊整合

自行車環島市政平台亮點計畫_平板版

4


新趨勢_ AI、Linked Data、語意網

5



國外鏈結資料技術發展與示範應用案例彙整

國土資訊系統核心及九大領域共通語彙的建立

建立核心資料集知識本體與資料模型

規劃鏈結層(linked data proxy)語意搜尋(semantic search)機制

發展多維度鏈結資料分析示範系統，建立由下至上的資料使用典範

• 發展人工智慧為基礎空間資料檢索系統

6

建立一個由下至上的資料使用典範

鏈結資料



7

底層資料建立

概念建立/案例分析

鏈結資料Linked Data

知識本體Ontology

資料伺服器SPARQL

endpoint

國內外發展分析

資料處理技術資料應用案例

應用服務開發互動語意推理

LineBot API空間小助手

Chrome Ext. AI語意分析

應用服務與標準推廣

資料整合推廣/

資源流通

鏈結資料推動圖資資產管理

圖資資產管理流程導入

環境圖資資產生命週期定義

圖資資產宣導與推動

圖資共享與協作機制


AI 引爆關注潮

媒體聲量趨勢：AI vs. Big Data

在AlphaGo打敗棋王李世乭後，人工智慧成為媒體的熱門話題。科技巨頭紛紛投入研發、併購新創企業與AI人才爭奪大戰

微軟收購加拿大多倫多以自然語言處理的深度學習技術為重點之人工智慧（AI）新創企業Maluuba（2017.1）

Samsung收購Siri創造者所創立的人工智慧（AI）新創公司Viv Lab (2016.10)

Google AlphaGo AI在圍棋對奕首戰，打敗棋王李世乭

福特10億美元收購Argo AI 佈局無人駕駛

頂尖AI人才強奪大戰開打：吳恩達、李飛飛、陸奇

Big DataAI or artificial intelligence


最早的定義：麻省理工學院約翰·麥卡錫在1956年的達特矛斯會議上提出的：「人工智慧就是要讓機器的行為看起來就像是人所表現出的智慧行為一樣。」

Goldman Sachs的定義：AI是一門利用在電腦或智慧型機器上模擬智慧行為的科學。亦即電腦或智慧型機器能夠展現類似人類的行為特徵，包括：知識、推理、常識、學習與決策。

感知認知

決策執行

人

何謂人工智慧(Artificial Intelligence）？

Machine Learning：機器學習是人工智慧的一個分支，透過演算法使得機器能從大量歷史數據中學習規律，從而對新的樣本做智慧辨識或對未來進行預測

Deep Learning：深度學習是機器學習的一個分支，一般使用人工神經網絡，透過建構網路、設定目標、開始學習，人類要做的事情就是給他「規則」跟海量的學習資料，告訴機器什麼答案是對的，中間的過程完全不用操心，機器便會輸出一群數值，並從這裡面找出一個最好的結果，也就是機器運算出來的最佳解。


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AI風潮來襲關注層級拉高至政府部門

英國政府科學辦公室《 AI：未來決策制訂的機會與影響》

AI 引爆關注潮

白宮《為AI的未來做好準備》

2016.10.12 2016.10.12 2016.12.21

《美國國家AI研究與發展策略規劃》

《AI：自動化與經濟》

2016.12.21

中國

《烏鎮指數》發表中國在AI能力

2016年發改委、科技部、工業和資訊化部、中央網信辦聯合制定《「互聯網+」人工智慧三年行動實施方案》

2017年中國科技部「科技創新2030重大專案」已將「人工智慧2.0」納入

人工智慧納入推動國家科技推動方案


AI的崛起與影響

11

第二次AI寒冬圖靈測試

正式提出

第一次AI寒冬機器學習興起

深度學習爆發

深度學習機器學習專家系統邏輯推理

第一波AI 第二波AI 第三波AI

驅動的關鍵：現代演算法、大數據與硬體運算能力核心條件的大幅改善與雲端技術加速

2012年以來，深度學習技術引領AI領域的發展

深度學習技術引領AI的發展International Symposium on Road Excavation and Underground Pipeline Burying in Kaohsiung City, 2018

AI的崛起與影響

12

8年前瑞銀集團（UBS）的交易大廳現在瑞銀集團（UBS）的交易大廳


零售

＄540億美元/每年節省成本＄410億美元/每年新增收入

• 圖像產品的搜索• 透過大數據增強推薦引擎功能• 設置銷售、庫存與客戶偏好• 改進線上搜尋與客戶支持• 預測產品需求，並優化訂價

能源

＄1,400億美元/累計節省成本

• 透過結合地質與生產數據，簡化專案辨識與規劃

• 提高設備可靠性，減少井場所需多餘設施與工具

• 減少下游行業設備維護停機時間

醫療健康

＄540億美元/每年節省成本

• 增加開發新藥的成功率• 透過分析歷史數據，改善照護演算

• 降低程序成本

金融＄340-430億美元/美國每年節

省成本與新增收入• 透過衝擊市場的數據收集，提前辨識警訊與執行交易

• 透過衛星影像圖，進行經濟/市場預測（石油庫存、零售業的運輸影像）

• 辨識信用風險/關閉可能違規的帳戶

• 監控電子郵件

農業

AI帶來的影響-產業經濟 (2025E)

＄200億美元/目標市場

• 優化種子種植、施肥、灌溉、噴灑和收穫

• 對水果與蔬菜進行收摘及分揀，降低勞動成本

• 根據音頻數據的變化，辨識牲畜的存活

資料來源：Goldman Sachs（2016）

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科技部AI推動主軸International Symposium on Road Excavation and Underground Pipeline Burying in Kaohsiung City, 2018

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AI 生態系統圖

深度學習Deep Learning

預測分析Predictive Analytics

展望分析Prescriptive Analytics

電腦視覺Computer Vision

語音辨識Speech Recognition

AI核心技術（水平）

應用端（垂直）

情緒辨識Emotional

Recognition

機器人Robotics

手勢運算gesture computing

擴增實境/混合實境 AR/MR

HCI 新應用

醫療健康Healthcare

商業Commerce

廣告與行銷Ad & Marketing

網路安全Cybersecurity

物聯網/產業物聯網 IoT/IIoT

商業智慧/分析Business Intl &

Analytics

金融科技與保險Fintech＆ Insurance

銷售與顧客關係管理 Sales & CRM

汽車科技AUTO Tech

個人助理Personal Assistance

教育科技Education Tech

人力資源科技HR Tech

媒體與娛樂Media &

Entertainment

農業科技Agriculture

法律Legal

旅遊科技Travel Tech

實體安全Physical Security

社交Social

不動產Real Estate

監理科技Reg Tech

採礦Mining

企業功能與產業新應用

支援技術/角色AI晶片 AI Chips

開放原始碼Open Source

資料來源：參考CB Insights 與shivon zilis 相關資料，本文整理。 4

機器學習系統Machine Learning Systems

自然語言處理/產生NL Prcessing/Generation

文本分析Text Mining

IT與雲端服務IT ＆ Cloud Service

運動Sports

雜項Misc.

科技巨頭

大學/研究機構


OGC®

ChatBot/LineBOT Appied on City Gov.

Copyright © 2017 Open Geospatial Consortium

Intelligent Chatbot (2/2)International Symposium on Road Excavation and Underground Pipeline Burying in Kaohsiung City, 2018

Text Mining and ChatBot Application

Semantic and Sentiment Analysis on PublicSatisfaction Evaluation

· 民情系統

· 模擬題系統

Raw Data

Collected

Data Is

Processed

Clean

Dataset

Exploratory

Data

Analysis

Models &

Algorithms

Data ProductCommunicate

Visualize ReprotMake Decisions

PublicDashboard

Flood/water level compares to public sentimentbased on Feedbacks

1. 20000+ feedbacks during flood period2. Semantic repository for mandarin,3. Natural Language Processing4. Auto-Classification(satisfied level)


市政建設推動議題分析

18

無特定取向

正向尚待改進

負向

分析來源

「社群網站」、「電子媒體」、「立委質詢」、「統計數據」、「施政報告」

整合FB、Twitter、主流電子媒體等非結構資料，以語意分析萃取施政滿意資訊

無變化

改善尚待改進

負向

政策執行民眾滿意度指標

Social Media as Sensor

政策執行具體指標

Physical Sensors or Statistic

發現/解決政府施政與民眾感受之落差

資料視覺化即時分析

以實際統計、觀測數據為輔助

關鍵字/政策清單重大議題追蹤列管


OGC®

21

2011/0713 2011/1110 First Wave 2011/1110 Second Wave

At Aiyuzi Stream, Shenmu Sta.Debris Flow

EventWire

broken

Max. Hourly

Rainfall

(mm)

Accumulated

Rainfall (mm)

Upstream

Accumulated

Rainfall (mm)

Flow

Rate

(m/s)

Sediment

(m3)

0713 07/13 14:33 10.5 11 21 4.3 4,984

0719 Heavy

Rain07/19 03:19 28 126 314.5 - -

1110 11/10 13:29 17 66 1001.77 5,891

1.07 8,513

Data collection and analysisInternational Symposium on Road Excavation and Underground Pipeline Burying in Kaohsiung City, 2018

創意來源International Symposium on Road Excavation and Underground Pipeline Burying in Kaohsiung City, 2018

然而，影音情境式廣告最大的問題，是無法將內容與廣告有效地串聯用

影音情境式數位廣告

解決問題：解決影音廣告點擊率不到1％、效率很差的問題

情境式數位廣告最佳應用（Google AdSense ）

推斷使用者的位置，語言和關鍵字，來找到最匹配的廣告給使用者

Viscovery 深度學習分

析影片出每分每秒的情

境，包括人臉、圖片/

商標、文字、聲音、動

作、物件、場景資訊等

七大標的


使用技術與分析內容

蒐集大量的影音資訊，辨識影片內容的物件與情境分析，並建立資料庫例如：• 像是找到影片中的汽車品牌時，系統就可藉此從資料庫中找到相關汽

車廣告• 發現影片中的場景是個夜店，亦可找到如酒商以夜店為情境拍攝的廣

告

Viscovery約在2015 年開始導入NVIDIA的 GPU

技術，讓影像分析更具效率


思凱睿克有限公司 SkyREC Inc. 成立時間：2013/9

SkyREC 執行長 KS，畢業於台大土木系，先後創立了三家公司，並加入了安全監控產業，前後累積了18年產品研發設計與15年影像監控產業的經驗。

緣由: 有零售業客戶提出針對實體商店內的消費者行為分析需求。

產品: 利用攝影機和WIFI量測的科學數據，協助零售業者全方位洞察、有效掌握顧客的購物習慣。

核心能力: SkyREC 告訴合作的零售業者他們最關切的顧客行為，包括：店外人潮、店內客流量、店內熱點、顧客動線、冷熱門商品、顧客消費能力、店員結帳及服務效率等，淺顯易懂的每日分析，讓合作業者能夠視自身情況調整店內擺設、上架方式等細節，有系統地提升業者本身的競爭力。。

實體零售業專用的商情分析系統

https://www.bnext.com.tw/article/38659/BN-2016-02-04-171059-190


https://www.bnext.com.tw/article/38659/BN-2016-02-04-171059-190

實體零售業專用的商情分析系統

解決問題：掌握消費者行為與喜好，提供零售業可減少成本支出，及提升銷售業績


顧客停留駐足越久的商品區，是越能產生銷售的熱點，可以了解進店顧客類型與需求

運用影像、WiFi等多項感測分析技術，無須打擾顧客即可了解消費者行為與喜好


銷售熱點冷熱門商品

透過紅外線攝影機與熱殘留分析，可以立刻看出店鋪內的熱門商品

提供視覺化分析報告（店外人潮、店內客流量、店內熱點、顧客動線、冷熱門商品、顧客消費能力、店員結帳及服務效率等）


相關應用情境

架設在店門外的攝影機可以同時分析店前人潮數量與進店客流量

搭配熱點分析，發現顧客常經過卻不停留的無效空間或商品櫃，隨時加以改善


盾心科技 Umbo CV 成立於 2014年

緣由: 人類不再需要辛苦地 24 小時肉眼盯哨監控。

產品: 事件偵測：辨識衝突、徘徊、翻牆與尾隨。

核心能力: 能夠實際理解畫面中人物的動態行為，而非僅僅追蹤屏幕裡的物件線條或邊框的改變。舉例而言，假設安控機器監控的是學校圍牆的周遭環境，Light 只會在看到有人翻越圍牆時發送警報，單純的貓狗經過或光影的動態變化不會觸發誤報。

AI 安控即時影像辨識盾心科技

https://buzzorange.com/techorange/2017/10/26/umbo-computer-vision/

可分析學習行為的監控攝影機


AI 安控即時影像辨識

事件偵測：辨識衝突、徘徊、翻牆與尾隨

類神經智能網路技術自主訓練，能透過錄影時間與影像空間環境中擷取大量資訊進行解讀與分析，即時辨識異常影像與可疑的行為活動

AI監控能夠實際理解畫面中人物的動態行為

盾心科技International Symposium on Road Excavation and Underground Pipeline Burying in Kaohsiung City, 2018


研發可分析及學習人類行為的攝影機

盾心科技

盾心監控攝影機，學習及監控人類行為

（請點選影片線上播放）


https://www.youtube.com/embed/hovgiJNMLxg

https://www.youtube.com/embed/hovgiJNMLxg

影像辨識International Symposium on Road Excavation and Underground Pipeline Burying in Kaohsiung City, 2018

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Smart Surveillance and Pattern RecognitionInternational Symposium on Road Excavation and Underground Pipeline Burying in Kaohsiung City, 2018

結合 UAV 影像應用International Symposium on Road Excavation and Underground Pipeline Burying in Kaohsiung City, 2018

配合 UAV 影像應用International Symposium on Road Excavation and Underground Pipeline Burying in Kaohsiung City, 2018

AR + BIM on 管線 & 現勘

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智慧工程自動繪製設計圖：結合無人機空拍及3D立體運算技

術，自動繪製施工設計圖，並依據設計圖，推估施工

之時程、預算、材料、機具數量以及人力。

工安監控：結合IoT並透過影像辨識技術，針對工區

潛在危險進行自動化分析，即時偵測機具及人員異常

之動作及狀況，以預防工安意外之發生。

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智慧工程應用International Symposium on Road Excavation and Underground Pipeline Burying in Kaohsiung City, 2018

Next Step of AI Application in GOV.

領域專家共同發想

創新工具應用產官技術合作

官學合作研究模式發展

國家基礎建設國網中心

角色AI TechnologiesSoftware LevelInternational Symposium on Road Excavation and Underground Pipeline Burying in Kaohsiung City, 2018

感謝聆聽


Documents

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