規劃二三維網絡綜合管理平臺的設計與實現

羅雁 ，孫立志，李峰

(天津市測繪院，天津 300381)

1 引 言

本平臺是天津市規劃局下屬的一個分局根據自身業務需求建設的一個真實的應用平臺。天津市規劃局數據資源包含總體規劃數據，專項規劃數據如:消防規劃數據、住房建設規劃數據、城市化遠景規劃數據、空間管制規劃數據、排水系統規劃數據、津南道路豎向規劃及其他專項規劃，控規全覆蓋，規劃控制線，管線數據、地名數據、用地數據等。這些數據隨著城市建設的擴大，數據量變的劇增，急需建設標準統一、內容完備、動態更新的“規劃資源一體數據庫”。

規劃業務都是按照一定的流程流轉的，在每個流程節點中都伴有空間信息和業務信息數據。將這些業務信息數據按照規劃流程在二維地理信息平臺中展示出來，并提供查詢、統計、預覽、定位、對比、管理等功能。結合三維平臺技術優勢，將規劃數據和地下管線建模，形象逼真地展示給用戶，并提供三維查詢、分析等功能。結合二三維優點［1，2］，建設統一的“規劃二三維網絡綜合管理平臺”，智能化輔助實現規劃局業務［3］。

2 平臺關鍵技術

2.1 規劃資源一體數據庫

規劃資源一體數據庫是將所有規劃數據按照統一的標準存儲在數據庫中。數據庫中的數據不但可以進行無縫集成瀏覽、查詢、統計、還可進行動態更新維護，保證數據庫的實時性。數據的動態更新要保證數據的歷史可回溯性、現勢數據的完整性和實時性。同時在數據庫更新后，前端用戶可以實時看到最新的數據。

2.2 動態切片技術

在規劃業務中，常常使用CAD 技術進行繪圖。但將CAD 圖疊加在網絡GIS 系統中進行顯示，常常需要專業人員進行CAD 圖形轉換，加載到平臺數據庫后才能瀏覽，十分復雜和繁瑣［4］。

本系統采用動態切片技術，省去這種復雜的操作，使前端用戶將CAD 圖通過上傳就可以直接在當前系統中進行瀏覽。動態切片技術是將CAD 圖直接發送到后臺服務器中，服務器接收數據后，利用CAD 編程技術將CAD 圖動態的輸出成不同比例尺下的切片，通過切片服務從而直接瀏覽CAD 數據。

2.3 網絡三維GIS 技術

三維GIS 是將現實世界建模，并進行360°無死角瀏覽。三維GIS 需要加載的數據量大，加大了網絡三維技術難度［5］。現有的網絡三維GIS 系統多是采用ActiveX 控件的形式來表現，通過javascript 腳本與服務進行交互［6］。本平臺是通過將開源OpenSceneGraph(OSG)平臺封裝成控件形式，通過瀏覽器來展示三維數據。

3 平臺設計

3.1 平臺總體框架

天津市規劃局二三維網絡綜合管理平臺采用面向服務架構模式設計。服務是一個個原子個體，通過數據庫連接池與數據庫通信，并為前端提供服務接口。這既保障前端用戶不能直接操作數據庫，維護數據的安全性，又簡便平臺的開發和維護［7，8］。平臺的總體架構如圖1所示。

圖1 平臺總體架構

3.2 主要功能

系統實現了二維GIS 和三維GIS 中常用的功能，如放大、縮小、漫游、書簽、圖例、圖層控制，規劃業務相關的查詢、統計、項目管理、項目查詢、方案對比等一系列規劃相關功能。系統詳細功能組織圖如圖2所示。

圖2 平臺功能組織圖

3.3 實現過程

面向服務架構模式簡便用戶的平臺實現過程。前端開發人員調用服務的接口與服務進行通信，從而不用管服務的實現。服務端開發人員只要按照系統設計的接口，實現相應的功能，不必擔心前端的設計。整個系統通過服務這種原子式的形式搭建，即剝離的前端開發人員和服務端人員服務，既降低了交互難度，又實現系統的松散耦合。圖3以平臺中管線碰撞功能為例，介紹實現過程。

圖3 管線碰撞實現過程

4 平臺實現

4.1 開發環境

本系統采用面向服務的架構模式，數據庫采用Oracle11g，通過C#語言進行服務開發，通過Flex 和Javascript技術進行前端界面開發。平臺主要使用OpenSceneGraph技術進行三維平臺開發，主要開發平臺如表1所示。

表1 系統開發環境

4.2 功能實現

天津市規劃局二三維網絡綜合管理平臺根據規劃業務需求，克服網絡三維GIS 展示難點，創新性的發布CAD 相關服務，實現圖2所有的功能，本文詳細介紹其中的幾個功能。

(1)聯動查詢:輔助規劃審批

通過某一圖層定位后，查詢其同一位置其他圖層中地塊的相關信息。例如消防專項規劃對應的地塊，查詢該地塊的控制規劃相關信息，如圖4所示。這解決了在不同的數據之間來回切換查找的難題。通過數據整理和建立GIS 系統后，大大加快了信息的查詢數據。提高了工作效率。

(2)項目檔案管理:實現數據文檔歷史回溯

目前，市政檔案等相關數據都是按照文件的形式結合Excel 表格按月份進行存儲，如果想找某一個項目的文件，需要回憶在大概某年某月的文件夾中，并在對應的Excel 表中去尋找對應的文件目錄。不便于數據的查詢和查找。通過該功能，現在可以方便地對數據文件進行存儲和查找。可以輕松對所有項目文件進行管理，如圖5所示。

圖4 聯動查詢

圖5 項目檔案管理

(3)圖屬一體化:快速輸出項目情況表

綜合業務科提出需要對項目的綜合信息進行查詢，并生成報表。于是，首先實現了圖形數據與屬性數據上傳的功能。通過將整理好的Excel 表格和對應的SHP，CAD 數據進行上傳，從而在項目綜合圖層中建立了要素。通過該層便可以進行相關的查詢與統計，可以顯示出項目的綜合情況，并可以打印輸出相對應的表格。之前需要查詢多張Excel 并核對生成的表格，如今可以通過該功能快速地輸出打印，并可以在電子地圖中定位查詢(如圖6所示)，提高了工作效率。

圖6 圖屬一體化(各個階段屬性表和各個階段的圖)

(4)建筑方案對比:輔助規劃會審

在傳統的建筑方案對比階段，建筑方案的平立剖圖是審批的直接依據。但圖紙的抽象性影響了審批的效率與速度。因此，該平臺中加入了三維模型多屏幕多方案同步對比功能。多個建筑物模型可以同時顯示在對應的三維窗口中，并且這些三維窗口可以同步的旋轉、縮放。因此各設計方案可以進行360°全方位同步對比，它們在同一地塊中的效果可以直觀顯示，便于審批決策的制定，如圖7所示。

圖7 建筑方案對比

(5)管線三維空間化:輔助路由設計與審批

傳統的管線設計是依據城市工程管線綜合設計規范，由人工進行管線路由的選取，但是埋深信息的不直觀，給設計工作帶來不便。本文二三維平臺實現了路由的輔助設計，用戶需要選定一定長度的規劃路中心線，并指定設計管線距該中心線的距離、管線種類、管徑及管線埋深等信息，系統會自動依據規范檢查該設計管線與其他管線的碰撞情況。與此同時，設計管線可以自動生成三維模型，并放入實測生成的三維管線模型庫，進行三維空間的設計管線展示，便于設計方案的最終審定。

上傳具有一定標準的設計管線，上傳成功后，系統自動定位至設計管線所在位置。其中，黃白相間的模型即為上傳后生成的三維管線，若發生碰撞，會在碰撞處用紅色的箭頭指示出來，如圖8所示。

圖8 管線碰撞分析

5 總 結

規劃資源一體庫整合現有規劃數據資源，進行數據預處理并統一入庫管理，實現數據共享，提高數據管理水平。規劃二三維網絡綜合管理平臺以一體庫為基礎，解決三維網絡GIS 中的難題，創新性地加入CAD相關服務，實現規劃業務與GIS 數據的關聯顯示、查詢、統計、分析、管理等，極大提高了規劃業務管理水平，實現規劃管理職能化。

［1］董杰，王昊．基于GIS 的二三維一體化技術在電力應急中的應用［J］．能源與節能，2011(7):25－27．

［2］王燕．二三維一體化的WebGIS 系統的研究與實現［J］．現代測繪，2011，9(5):46－47．

［3］邵明旭，許惠平，覃如府等．二三維聯動的虛擬校園設計與實現［J］．地理信息世界，2008，6(2):73－76．

［4］曾令衛．鄧家褆 二三維一體化CAD 系統中工程圖紙自動生成技術的研究和實現［J］．計算機工程與應用，2002，38(8)．

［5］萬幼，邊馥苓．二三維聯動的GIS 系統體系結構構建技術［J］．地理信息世界，2008，6(2)．

［6］劉學黨，伊堯國．基于WEB 的城市三維地理信息系統構建方法研究［J］．天津城市建設學院學報，2006，12(1)．

［7］陳友華，趙民．城市規劃概論［M］．上海:上海科學技術丈獻出版社，2005．

［8］唐楨．輔助城市規劃設計的三維GIS 的研究與實現——以“廣州東部汽車產業基地”為例［D］．廣東:中山大學，2010．