基于3DGIS的城市社會管理平臺解決方案

邱儒瓊，聶小波，張 丹

（1.湖北省基礎地理信息中心，湖北 武漢 430074；2.中國地質大學（武漢），湖北 武漢430074）

基于3DGIS的城市社會管理平臺解決方案

邱儒瓊1,2，聶小波1，張 丹1

（1.湖北省基礎地理信息中心，湖北 武漢 430074；2.中國地質大學（武漢），湖北 武漢430074）

分析了城市社會管理平臺的數據需求和功能需求，闡述了如何基于基礎地理信息數據庫和專題信息資源，運用計算機技術、3DGIS技術等現代科技手段，構建城市社會管理三維平臺，對其他城市建立基于3DGIS的城市社會管理平臺具有借鑒意義。

社會管理；城市網格化；3DGIS；解決方案

城市是一定區域經濟、政治、文化、信息和服務的中心，是社會重要的組成單元，在國民經濟和社會發展中發揮著主導作用[1]。隨著我國城市高速發展，人口、住房等城市社會問題日益凸顯，城市社會管理需要將城市建設和社會發展緊密結合起來，促進城市的健康發展，協調社會管理全局[2]。近年來，城市網格化管理依托數字城市技術，結合現代城市管理理論，創建了數字化、網格化城市管理新模式[3]。3DGIS作為城市網格化管理的關鍵技術之一[4]，不僅突破了空間信息在二維平面內單調展示的束縛，而且為空間分析和信息判讀提供了更好的途徑，也為各行業提供了更直觀的輔助決策支持[5,6]。

本文以鄂州社會管理三維平臺原型為例，整合各類基礎地理信息數據以及社會管理專題資源，探索了基于3DGIS的多種技術集成的城市社會管理平臺的關鍵技術、總體架構和相應功能。

1 需求分析

1.1 數據需求

鄂州社會管理三維平臺數據涉及基礎地理信息數據和專題數據。基礎地理信息數據包括影像數據、高程數據、矢量數據、注記數據和三維模型等。其中，影像數據采用SPOT衛星影像和鄂州正射影像圖成果等；高程數據采用湖北1∶5萬DEM數據等；矢量數據包含鄂州境界及縣區級行政區劃（面）等；注記數據包含鄂州縣區級行政區劃名稱等；專題數據包括房產信息和人口信息等；數據坐標系統采用1980西安坐標系，經緯度坐標。

1.2 功能需求

鄂州社會管理三維平臺功能主要包括三維瀏覽、圖層管理、地名定位等，同時提供距離量算、面積量算、坐標量算、日照分析、視域分析、通視分析、剖面分析等功能。另外，信息查詢能夠實現“以人查房、以房查人”等功能。

1.3 總體目標

平臺建設的總體目標是構建一個數字城市社會管理三維平臺產品，以數字城市基礎地理信息數據及專題資源為支撐，運用計算機技術、3DGIS技術等現代科技手段，實現基于真實地理世界的三維景觀，重現真實的城市原貌，從而為政府部門的網格化管理與決策提供強有力的三維地理信息支撐，提高管理質量和效率，實現城市的可持續發展。

2 技術路線

2.1 關鍵技術

1）數字地球技術。數字地球是對真實地球及其相關現象統一的數字化重現和認識。主要是采用數字化的手段，嵌入海量地理數據，實現多分辨率、三維地球描述，即“虛擬地球”。本平臺基于先進的數字地球技術，以三維虛擬地球為展現平臺，結合高分辨率航片影像、衛星遙感影像、數字高程模型、城市三維模型、注記數據、社會管理專題數據等，建立了直觀、立體、全方位的信息管理系統，實現了在計算機屏幕上全局、真實地再現城市三維景觀。

2）多源數據無縫集成技術。隨著計算機、傳感器、圖像處理等技術的快速發展，地理信息數據的獲取方式越來越多元化，形成多種格式的原始數據。本系統平臺通過對基礎地理信息數據和專題數據等多源數據進行分析，充分利用已有的基礎地理及社會管理專題數據資源，建立了多源數據的空間索引，使得各種類型數據密切關聯，實現了多種數據之間的無縫集成、相互檢索和綜合利用。

3）海量數據動態加載技術。海量數據動態加載即為GIS空間數據可視化，包括空間數據組織與調度、空間數據可視化、過程模擬、探索性分析等過程。其中，核心是組織與調度，主要解決海量空間數據的簡化模式和快速調度。空間數據的調度，關鍵在于數據的索引與檢索，空間索引的性能優劣直接影響到GIS系統的效率和生命周期。本項目中，通過綜合采用分布式存儲技術、金字塔分級技術、瓦片預生成技術、圖像壓縮技術、動態加載技術等，實現了對海量影像數據、數字高程模型數據、三維模型數據等的高效管理和動態加載。

4）友好實用的信息查詢功能。本平臺中，通過三維拾取和交互技術，提供了方便實用的信息查詢功能，通過該功能，可以查詢地表的三維坐標，如經度、緯度、高度等；還可查詢各種專題信息，包括房產及其人口信息等；通過地名搜索，可以在各種行政區劃間快速定位。

5）強大的空間分析功能。GIS空間分析是其區別于其他信息系統的重要標志，是GIS系統的核心功能。本系統中，集成了大量復雜的三維空間分析算法，通過這些算法，提供了多種實用的三維空間分析功能，主要包括視線分析、日照分析、剖面分析等。運用這些功能，實現了對城市社會管理的高效輔助。

2.2 總體架構

平臺總體框架如圖1所示。

圖1 鄂州社會管理平臺總體架構圖

2.3 運行環境

1）軟件環境。操作系統：WinXP/Windows7；三維軟件：Skyline Runtime 6.1；數據庫軟件：Access 2003。

2）硬件環境。處理器：Intel多核，主頻3.2 G以上；內存：4 G；硬盤：500 G；顯卡：顯存512 M以上。

3）網絡環境。采用C/S應用模式，運行于局域網。

2.4 功能設計

根據系統功能需求，將系統功能實現主要劃分為10大功能模塊，如圖2所示。

1）三維瀏覽模塊。可以通過鼠標，在三維場景中完成地圖放大、縮小、漫游等操作。

2）圖層管理模塊。可以設置各種圖層可見狀態。

3）空間量測模塊。可以在三維場景中進行距離量算、面積量算、坐標查詢等操作。

4）信息查詢模塊。可以實現以人查房、以房查人等多種社會管理信息查詢功能。

圖2 系統功能模塊組成圖

5）地名查詢模塊。輸入地名，可以得到與輸入地名相匹配的所有記錄。

6）日照分析模塊。可以模擬日照在某一天之內的動態變化，分析特定建筑物的陰影對其他建筑物的影響。

7）視域分析模塊。可以分析從視點出發的視域范圍內建筑物對視線的遮擋情況，得到視域范圍內可見區域范圍和不可見區域范圍。

8）通視分析模塊。模擬人眼沿視線觀察的物體，來分析場景中兩點或多點之間的可見性，并在地圖上顯示視線是否可見。

9）剖面分析模塊。沿所繪制的斷面線縱剖地形，從而得到斷面圖以及相關的信息。

10）其他功能模塊。可以實現全屏顯示等功能。

2.5 數據庫設計

平臺數據庫設計如圖3所示。

圖3 系統平臺數據庫設計圖

3 建設成果

鄂州社會管理三維平臺系統實現了三維瀏覽、圖層管理、空間量測、信息查詢、地名查詢、坐標定位、日照分析、視域分析、通視分析、剖面分析等功能，可以為政府部門提供決策支持，主界面如圖4所示。信息查詢模塊能夠實現“以人查房、以房查人”等功能，界面如圖5和6所示。

圖4 鄂州社會管理三維平臺主界面

圖5 “以房查人”根據房屋查詢功能界面

圖6 “以人查房”根據人查詢房屋界面

4 結 語

三維地理信息系統是近幾年來國內外信息產業界關注的熱點，隨著技術的發展，其在數字城市領域中的應用也越來越廣泛，越來越深入[7]。鄂州社會管理三維平臺系統作為城市社會管理三維平臺，采用基于Skyline的三維地理信息平臺構建，提供了信息搜索、空間分析、快速定位、輔助管理等功能，具有支持海量地理信息數據、無縫集成多源數據、三維可視化效果好等諸多特點，能夠為政府部門、企業、各專業領域用戶提供性能優、成本低、擴展性好的城市社會管理平臺解決方案。對于創新和優化數字城市各行各業信息化管理理念、方法、機制，推進地理信息的社會化應用具有借鑒意義。

[1] 王倩.城市網格化管理中應急事件的分析與對策研究[D].西安:西安建筑科技大學,2009

[2] 張嵐,隋佰玲.城市社會管理及其新模式探討[J].城市觀察,2012(2):119-127

[3] 邱春霞,張亞南.城市網格化管理系統平臺初步設計[J].西安科技大學學報, 2008,28(1):96-99

[4] 羅康,張馳月.基于GIS的城市網格化管理關鍵技術研究[J].科技資訊,2011(25):44-45

[5] 王海霞,尚士友,岳繼雄,等.烏拉特國家級自然保護區三維GIS平臺的設計[J].內蒙古農業大學學報:自然科學版,2011,32(3):153-156

[6] 曾銀龍,賈躍,朱煉.面向服務的城市三維GIS框架及應用研究[J].江蘇城市規劃,2011(4):28-33

[7] 邱儒瓊,聶小波.基于Web的3DGIS研究[J].測繪科學,2011,36(2):10-11

[8] 聶小波,李兵,王雪艷,等.基于移動互聯網的定位服務平臺建設[J].地理空間信息,2014,12(4):23-26

P208

B

1672-4623（2015）01-0176-04

10.3969/j.issn.1672-4623.2015.01.059

邱儒瓊，碩士，高級工程師，主要從事地理信息系統等的科研和應用工作。

2014-04-28。