寧波東錢(qián)湖智慧地理信息系統(tǒng)建設(shè)研究

薛濤 ，王艷軍

(1.武漢大學(xué)資源與環(huán)境科學(xué)學(xué)院，湖北武漢 430079; 2.寧波市測(cè)繪設(shè)計(jì)研究院，浙江寧波 315042)

1 引言

為了更好地推進(jìn)和服務(wù)寧波智慧城市建設(shè)，管理和開(kāi)發(fā)利用基礎(chǔ)地理信息資源，建立公益性、基礎(chǔ)性和前瞻性的空間數(shù)據(jù)基礎(chǔ)設(shè)施，為社會(huì)經(jīng)濟(jì)的各個(gè)方面提供統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)的、精確的、權(quán)威的基礎(chǔ)地理信息資源，為其他專(zhuān)業(yè)信息系統(tǒng)建設(shè)和各種地圖產(chǎn)品的綜合開(kāi)發(fā)利用提供統(tǒng)一的基礎(chǔ)平臺(tái)［1～2］，寧波市東錢(qián)湖旅游度假區(qū)實(shí)施了智慧地理信息系統(tǒng)建設(shè)。其核心是一個(gè)滿(mǎn)足東錢(qián)湖區(qū)域政府及社會(huì)各行業(yè)需要，適應(yīng)廣泛地理空間信息要求的基礎(chǔ)空間數(shù)據(jù)庫(kù)，形成集基礎(chǔ)空間數(shù)據(jù)的采集、更新、處理、分析和業(yè)務(wù)辦公于一體的由軟件、硬件、數(shù)據(jù)、網(wǎng)絡(luò)以及人員構(gòu)成的高效信息平臺(tái)，以測(cè)繪與規(guī)劃專(zhuān)業(yè)領(lǐng)域?yàn)橹攸c(diǎn)突破口，切入測(cè)繪數(shù)據(jù)共享、規(guī)劃信息管理等業(yè)務(wù)工作實(shí)際需求，建立完整的信息系統(tǒng)平臺(tái)。

東錢(qián)湖智慧地理信息系統(tǒng)，主要集成管理包括規(guī)劃編制成果、建設(shè)工程規(guī)劃審批信息、基礎(chǔ)測(cè)繪成果在內(nèi)的庫(kù)的地理空間資源體系，面向業(yè)務(wù)建立規(guī)劃成果信息管理系統(tǒng)，以城市三維仿真平臺(tái)和移動(dòng)服務(wù)應(yīng)用為規(guī)劃方案評(píng)審、移動(dòng)辦公執(zhí)法和領(lǐng)導(dǎo)決策提供科學(xué)支撐。

2 東錢(qián)湖智慧地理信息建設(shè)概述

為加強(qiáng)規(guī)劃與測(cè)繪的信息化管理工作，推進(jìn)智慧地理信息的建設(shè)，按照寧波智慧城市的總體部署，寧波市東錢(qián)湖旅游度假區(qū)實(shí)施了東錢(qián)湖智慧地理信息系統(tǒng)。區(qū)域原有的基礎(chǔ)地形圖和政務(wù)電子地圖均分測(cè)區(qū)跨年度施測(cè)，數(shù)據(jù)零散和雜亂，歷年城市規(guī)劃成果數(shù)據(jù)主要以紙質(zhì)文件方式存儲(chǔ)和手工管理，給成果的調(diào)閱和使用帶來(lái)很大困難，空間地理信息的集成管理和共享缺乏有效機(jī)制［3］。

為解決以上問(wèn)題，需要建立完整統(tǒng)一的智慧地理信息系統(tǒng)，充分利用原有的基礎(chǔ)測(cè)繪數(shù)據(jù)和制作城市三維精細(xì)模型，實(shí)現(xiàn)測(cè)繪與規(guī)劃信息的集成、互操作和共享，為規(guī)劃業(yè)務(wù)、領(lǐng)導(dǎo)決策和移動(dòng)辦公提供服務(wù)。

3 智慧地理信息系統(tǒng)框架設(shè)計(jì)

東錢(qián)湖智慧地理信息系統(tǒng)，主要按照三層架構(gòu)模式設(shè)計(jì)，即數(shù)據(jù)層、服務(wù)層和應(yīng)用層，如圖1所示。

圖1 東錢(qián)湖智慧地理信息系統(tǒng)框架

數(shù)據(jù)層是系統(tǒng)的基礎(chǔ)層，負(fù)責(zé)對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)的存儲(chǔ)組織和訪問(wèn)控制。本層提供了對(duì)外統(tǒng)一的數(shù)據(jù)發(fā)布標(biāo)準(zhǔn)和訪問(wèn)方式，具體集成了包括基礎(chǔ)地形數(shù)據(jù)、遙感影像數(shù)據(jù)、三維仿真數(shù)據(jù)等地理空間數(shù)據(jù)和規(guī)劃審批數(shù)據(jù)、規(guī)劃編制成果數(shù)據(jù)和建設(shè)工程數(shù)據(jù)等規(guī)劃專(zhuān)題數(shù)據(jù)，并分別建立相應(yīng)數(shù)據(jù)庫(kù)管理［4］。

服務(wù)層基于數(shù)據(jù)層為前端應(yīng)用層各種應(yīng)用系統(tǒng)提供了一系列的標(biāo)準(zhǔn)服務(wù)接口。根據(jù)不同系統(tǒng)的共性需求，實(shí)現(xiàn)了對(duì)公共服務(wù)的統(tǒng)一管理和集成，并通過(guò)不同的調(diào)用方式提供應(yīng)用服務(wù)［5～6］。服務(wù)層作為數(shù)據(jù)層和應(yīng)用層的中間層，包括的主要內(nèi)容為針對(duì)各類(lèi)數(shù)據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)化與整合、數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換、地理信息支撐中心、系統(tǒng)管理輔助、數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)發(fā)布、數(shù)據(jù)掃描錄入、三維模型渲染和系統(tǒng)維護(hù)中心等。

應(yīng)用層涵蓋了系統(tǒng)需要建設(shè)的三個(gè)系統(tǒng)平臺(tái)，具體是二維規(guī)劃成果信息管理系統(tǒng)、三維仿真規(guī)劃應(yīng)用系統(tǒng)以及智慧規(guī)劃移動(dòng)服務(wù)應(yīng)用系統(tǒng)。其中:二維規(guī)劃成果信息管理系統(tǒng)，針對(duì)歷年規(guī)劃審批數(shù)據(jù)、規(guī)劃編制數(shù)據(jù)和建設(shè)工程等檔案文件數(shù)據(jù)提供方便的在線查詢(xún)?yōu)g覽、調(diào)閱和檢索功能。三維仿真規(guī)劃應(yīng)用，是采用三維仿真技術(shù)，結(jié)合規(guī)劃業(yè)務(wù)實(shí)際需求，以三維直觀生動(dòng)的形式實(shí)現(xiàn)對(duì)東錢(qián)湖新城核心區(qū)1.64 km2的城市三維精細(xì)化模型的管理。智慧規(guī)劃移動(dòng)服務(wù)應(yīng)用，是在移動(dòng)設(shè)備(如iPad)中實(shí)現(xiàn)控制性詳細(xì)規(guī)劃、土地利用總體規(guī)劃圖、各類(lèi)規(guī)劃編制成果圖、區(qū)域內(nèi)重點(diǎn)項(xiàng)目分布圖的隨遇便攜式瀏覽、查詢(xún)、錄入和整合。應(yīng)用層是面向用戶(hù)級(jí)別的層，滿(mǎn)足規(guī)劃管理、規(guī)劃審批和地理信息的多樣化應(yīng)用需求，負(fù)責(zé)與用戶(hù)產(chǎn)生交互行為，并且傳送用戶(hù)的行為指令到基礎(chǔ)數(shù)據(jù)服務(wù)層。

3.1 基礎(chǔ)數(shù)據(jù)整理及規(guī)劃數(shù)據(jù)庫(kù)

基礎(chǔ)數(shù)據(jù)整理及規(guī)劃數(shù)據(jù)庫(kù)是東錢(qián)湖智慧地理信息系統(tǒng)的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)資源，提供各類(lèi)數(shù)據(jù)服務(wù)，即圖1的數(shù)據(jù)層。規(guī)劃成果數(shù)據(jù)庫(kù)包括規(guī)劃審批數(shù)據(jù)、規(guī)劃編制成果數(shù)據(jù)和建設(shè)工程數(shù)據(jù)。規(guī)劃審批數(shù)據(jù)主要為規(guī)劃選址意見(jiàn)書(shū)、規(guī)劃用地許可證、規(guī)劃設(shè)計(jì)條件等;規(guī)劃編制成果數(shù)據(jù)為總體規(guī)劃、控制性詳細(xì)規(guī)劃、修建性詳細(xì)規(guī)劃和其他專(zhuān)項(xiàng)規(guī)劃等幾大類(lèi)數(shù)據(jù);建設(shè)工程審批數(shù)據(jù)主要是分為區(qū)重點(diǎn)工程項(xiàng)目、政府投資項(xiàng)目、普通項(xiàng)目、征地項(xiàng)目等幾類(lèi)，包括選址意見(jiàn)書(shū)、用地規(guī)劃許可證、規(guī)劃設(shè)計(jì)條件、建設(shè)工程規(guī)劃方案、工程規(guī)劃許可證、規(guī)劃驗(yàn)收等6個(gè)過(guò)程數(shù)據(jù)信息。

規(guī)劃成果數(shù)據(jù)庫(kù)的建設(shè)主要通過(guò)掃描、加工和整理錄入到規(guī)劃數(shù)據(jù)庫(kù)中。規(guī)劃成果數(shù)據(jù)庫(kù)建庫(kù)的總體思路是:將具有法律效力約束和對(duì)于日后規(guī)劃管理在應(yīng)用上有指導(dǎo)性意義的規(guī)劃編制圖進(jìn)行整合入庫(kù)(SDE庫(kù))，其他規(guī)劃圖及規(guī)劃類(lèi)文件的瀏覽采取路徑調(diào)檔方式實(shí)現(xiàn)，歷年規(guī)劃審批數(shù)據(jù)、規(guī)劃編制數(shù)據(jù)和建設(shè)工程規(guī)劃數(shù)據(jù)的紙質(zhì)形式掃描數(shù)字化以文件方式保存，相關(guān)的規(guī)劃元數(shù)據(jù)進(jìn)行錄入、數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化整理和數(shù)據(jù)入庫(kù)。

3.2 面向業(yè)務(wù)的規(guī)劃成果信息化管理

規(guī)劃成果信息化管理系統(tǒng)，是面向規(guī)劃業(yè)務(wù)管理需要的信息化系統(tǒng)，即圖1應(yīng)用層中的“規(guī)劃成果信息管理系統(tǒng)”，提高規(guī)劃成果檔案的方便快捷查找和利用。系統(tǒng)集成1∶500基礎(chǔ)地形圖管理、規(guī)劃審批成果管理、規(guī)劃編制成果管理和建設(shè)工程規(guī)劃管理等規(guī)劃成果數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)歷年規(guī)劃選址意見(jiàn)書(shū)、用地規(guī)劃許可證和建設(shè)工程規(guī)劃許可證等數(shù)據(jù)的管理、調(diào)閱和查詢(xún)，主要包括以下子模塊:分類(lèi)信息、數(shù)據(jù)掃描、數(shù)據(jù)錄入、數(shù)據(jù)瀏覽、成果調(diào)閱、綜合檢索、統(tǒng)計(jì)分析和系統(tǒng)幫助。規(guī)劃成果信息化管理系統(tǒng)的功能設(shè)計(jì)如圖2所示:

3.3 三維仿真規(guī)劃應(yīng)用

三維仿真規(guī)劃應(yīng)用，著重以真三維多視角方式科學(xué)支持多規(guī)劃方案的必選，對(duì)應(yīng)圖1應(yīng)用層中的“三維仿真規(guī)劃應(yīng)用”。系統(tǒng)提供地理信息三維可視化平臺(tái)所需的影像、矢量、地形等空間數(shù)據(jù)和三維建筑物模型數(shù)據(jù)的處理、組織、管理和維護(hù)功能;地理信息三維可視化服務(wù)子模塊作為三維客戶(hù)端，側(cè)重于多源、多尺度地理信息的三維瀏覽和查詢(xún)功能。主要功能如下:

(1)數(shù)據(jù)組織與管理子模塊

該子模塊主要負(fù)責(zé)海量影像、地形、三維城市模型等數(shù)據(jù)的預(yù)處理、壓縮和組織，提供數(shù)據(jù)存儲(chǔ)訪問(wèn)的接口，分為數(shù)據(jù)庫(kù)訪問(wèn)接口和文件系統(tǒng)數(shù)據(jù)訪問(wèn)接口。

數(shù)據(jù)處理與壓縮，提供對(duì)數(shù)據(jù)格式、坐標(biāo)變換、投影變換等數(shù)據(jù)處理功能，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)壓縮存儲(chǔ)。三維模型和地形(DEM)數(shù)據(jù)中金字塔結(jié)構(gòu)，則將處理好的海量地形數(shù)據(jù)進(jìn)行分塊和分層處理，建立連續(xù)多分辨率金字塔結(jié)構(gòu)的三維模型和地形數(shù)據(jù)服務(wù)庫(kù)。

(2)地理信息三維可視化服務(wù)子模塊

圖2 規(guī)劃成果信息管理系統(tǒng)功能設(shè)計(jì)

該子模塊實(shí)現(xiàn)海量影像、地形、三維模型、地名數(shù)據(jù)等實(shí)時(shí)瀏覽、信息查詢(xún)。主要包括:場(chǎng)景的縮放和漫游，支持多分辨率影像數(shù)據(jù)、地形數(shù)據(jù)的連續(xù)放大，縮小;圖層控制功能;經(jīng)緯度的定位。

3.4 智慧規(guī)劃移動(dòng)服務(wù)應(yīng)用

智慧規(guī)劃移動(dòng)服務(wù)應(yīng)用，是基于3GWIFI網(wǎng)絡(luò)在移動(dòng)終端(如iPad)上可方便瀏覽各類(lèi)地理數(shù)據(jù)及規(guī)劃專(zhuān)題信息的客戶(hù)端軟件，是智慧城市建設(shè)在規(guī)劃業(yè)務(wù)領(lǐng)域中的擴(kuò)展應(yīng)用，整合二維、2.5維、政務(wù)電子地圖等基礎(chǔ)空間數(shù)據(jù)，拓展移動(dòng)辦公業(yè)務(wù)形式，方便規(guī)劃管理人員隨時(shí)隨地、快速瀏覽與查詢(xún)各類(lèi)規(guī)劃信息，提高規(guī)劃現(xiàn)場(chǎng)調(diào)研工作效率。主要包括以下功能:

支持多種地理數(shù)據(jù)，如政務(wù)電子地圖數(shù)據(jù)、影像數(shù)據(jù)、2.5維數(shù)據(jù)等，可在各類(lèi)地圖數(shù)據(jù)中進(jìn)行自由切換，方便地圖瀏覽和漫游;綜合查詢(xún)各類(lèi)數(shù)據(jù)，一鍵式搜索平臺(tái)中所有信息(如地名、地址、規(guī)劃等)，搜索結(jié)果疊加在電子地圖、影像數(shù)據(jù)上，并實(shí)現(xiàn)分類(lèi)顯示縮略信息;提供完備的后臺(tái)配置，新增數(shù)據(jù)只需按照一定規(guī)則處理，即可進(jìn)入平臺(tái)，無(wú)需額外開(kāi)發(fā);并根據(jù)用戶(hù)權(quán)限，擁有不同級(jí)別的數(shù)據(jù)訪問(wèn)能力和的功能模塊。

4 應(yīng)用系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)

東錢(qián)湖智慧地理信息系統(tǒng)以基礎(chǔ)地理空間數(shù)據(jù)資源體系建設(shè)為基礎(chǔ)，推進(jìn)區(qū)域規(guī)劃與地理信息共享服務(wù)，搭建一套完整的地理信息集成應(yīng)用系統(tǒng)，已實(shí)現(xiàn)移動(dòng)端辦公、三維仿真和規(guī)劃?rùn)n案在線管理等創(chuàng)新工作模式。

智慧規(guī)劃移動(dòng)服務(wù)應(yīng)用，主要是以移動(dòng)終端iPad為載體，實(shí)現(xiàn)政務(wù)電子地圖、土地利用規(guī)劃數(shù)據(jù)、用地控制性規(guī)劃、建設(shè)工程等信息的便攜式調(diào)閱和共享，如圖3所示為在iPad2移動(dòng)設(shè)備在線調(diào)閱?wèn)|錢(qián)湖區(qū)域用地規(guī)劃信息，以實(shí)時(shí)了解每個(gè)地塊的用地規(guī)劃類(lèi)型。

圖3 智慧規(guī)劃移動(dòng)服務(wù)應(yīng)用

三維仿真規(guī)劃應(yīng)用(如圖4所示)，以真三維空間直觀生動(dòng)地展現(xiàn)東錢(qián)湖新城核心區(qū)規(guī)劃方案，結(jié)合周?chē)匦蔚孛箔h(huán)境和道路水系網(wǎng)，支持方案的科學(xué)客觀評(píng)審。

圖4 三維仿真規(guī)劃應(yīng)用

東錢(qián)湖規(guī)劃成果信息化管理，以整理的歷年規(guī)劃審批、編制和建設(shè)工程等數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，結(jié)合基礎(chǔ)地理空間數(shù)據(jù)庫(kù)，實(shí)現(xiàn)各類(lèi)規(guī)劃成果的在線瀏覽、調(diào)閱和檢索。圖5即是在線調(diào)閱?wèn)|錢(qián)湖區(qū)域2009年控制性規(guī)劃信息。

圖5 規(guī)劃成果信息化管理

5 總結(jié)與展望

東錢(qián)湖智慧地理信息系統(tǒng)的建立及其一系列的示范應(yīng)用，是當(dāng)前寧波智慧城市建設(shè)重要的延伸和拓展，也是智慧東錢(qián)湖框架中地理空間定位和資源共享的前提和基礎(chǔ)。通過(guò)東錢(qián)湖智慧地理信息系統(tǒng)，以基礎(chǔ)測(cè)繪和城市規(guī)劃為專(zhuān)業(yè)切入點(diǎn)，梳理與整合了區(qū)域原有的基礎(chǔ)地理空間資源體系，面向業(yè)務(wù)應(yīng)用對(duì)歷年規(guī)劃編制和建設(shè)工程進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化規(guī)范建庫(kù)，實(shí)現(xiàn)信息化規(guī)劃成果檔案管理。同時(shí)，開(kāi)發(fā)建立了三維仿真規(guī)劃應(yīng)用和智慧規(guī)劃移動(dòng)服務(wù)應(yīng)用系統(tǒng)，為規(guī)劃審批和輔助決策提供技術(shù)支撐。

同時(shí)在系統(tǒng)建設(shè)中，也面臨各種問(wèn)題和挑戰(zhàn)，包括:信息化建設(shè)基礎(chǔ)薄弱，歷年規(guī)劃成果數(shù)據(jù)不完整、標(biāo)準(zhǔn)不統(tǒng)一、歸檔不規(guī)范，信息化建設(shè)剛起步;關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān)難度大，規(guī)劃成果數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化、數(shù)據(jù)庫(kù)建設(shè)、大規(guī)模三維場(chǎng)景的快速渲染、海量數(shù)據(jù)的網(wǎng)絡(luò)傳輸和可視化、移動(dòng)平臺(tái)的智慧應(yīng)用等關(guān)鍵技術(shù)實(shí)現(xiàn)和應(yīng)用難度也越來(lái)越大。該系統(tǒng)建設(shè)克服了以上困難，為智慧地理信息系統(tǒng)提供了有益解決方案，可推廣應(yīng)用于智慧區(qū)域及其示范應(yīng)用工程建設(shè)。

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