三維地理信息公共服務平臺建設

吳掠桅，王芙蓉，崔　蓓，諸敏秋

(南京市城市規劃編制研究中心，江蘇 南京 210008)

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三維地理信息公共服務平臺建設

吳掠桅，王芙蓉，崔蓓，諸敏秋

(南京市城市規劃編制研究中心，江蘇 南京 210008)

三維地理信息公共服務平臺是地理信息公共服務平臺的重要組成和延伸。本文主要闡述了三維地理信息公共服務平臺的建設方法和思路，并對三維地理信息公共服務平臺建設的總體框架、建設內容及關鍵技術等方面進行了思考和設計。本文的思路和方法可以為各地區或部門的三維地理信息公共服務平臺建設提供參考和依據，并可以為三維地理信息的服務共享提供技術支撐，滿足日益增長的測繪地理信息共享應用需求。

三維；地理信息；公共服務平臺；共享

地理信息公共服務平臺是依托已有測繪地理信息數據，通過在線方式提供測繪地理信息共享、服務和應用的信息平臺。隨著各級政府對“數字城市”“智慧城市”等建設的推進，地理信息公共服務平臺在推動空間信息資源整合利用、提升測繪保障服務能力方面發揮著越來越重要的作用。目前，地理信息公共服務平臺注重對二維地理信息的共享。而三維地理信息同樣是測繪地理信息的重要組成部分，并且具備對空間表達更加真實、生動的獨特優勢。因此，將公共服務平臺的建設理念應用于三維地理信息，建立三維公共服務平臺進行服務共享，有著不可忽略的需求驅動。

一、平臺設計與實現

1. 建設思路與目標

三維地理信息公共服務平臺的設計思路是遵循公共服務平臺“分建共享、協同服務”的原則，以服務的形式對三維地理信息進行發布和共享，解決目前三維地理信息應用中存在的“煙囪式”建設模式難以突破、三維基礎平臺壁壘長期存在等問題，達到降本增效的目的，并最終作為三維部分，與已有的二維部分共同形成功能全面完整的地理信息公共服務平臺。

相比二維，三維地理信息公共服務平臺的具體建設內容未有統一規范指導，且三維服務接口沒有公認的標準。在此前提下，三維地理信息公共服務平臺應以“統一、開放、共享”為建設目標，即通過統一平臺對三維地理信息進行管理和提供調用，嘗試突破基礎三維平臺的開放式服務共享，并最終形成三維地理信息的共建共享機制，互通有無，有效整合三維地理信息資源。

2. 總體框架

總體框架是對三維地理信息公共服務平臺架構的總體設計，遵循分層組織的原則，共分為支撐層、數據層、平臺層和應用層4個部分。其中，支撐層包括平臺建設和運行所需要的軟硬件、標準規范及信息安全方面的支撐；數據層主要為平臺提供所需的二、三維空間數據支持；平臺層實現平臺的主體功能，包括三維數據的管理、三維服務的管理、平臺的運行維護，以及三維數據的可視化、查詢和分析；應用層主要是基于平臺為各類三維應用提供數據和功能支撐。平臺總體框架如圖1所示。

3. 建設內容

(1) 標準規范

標準規范是三維地理信息公共服務平臺建設的基礎和依據，需根據實際情況，采取直接引用和自行制定相結合的辦法，形成三維地理信息公共服務平臺一系列標準規范，如圖2所示。

1) 三維建模技術規程。在《城市三維建模技術規范》(CJJ/T 157—2010)、《三維地理信息模型數據產品規范》(CH/T 9015—2012)、《三維地理信息模型生產規范》(CH/T 9016—2012)等國家、行業標準規范的基礎上，根據平臺建設需求，在紋理、貼圖、模型格式、坐標系及可視化表達等方面進行進一步細化，形成平臺的三維建模技術規程。

圖1　三維地理信息公共服務平臺總體框架

圖2　三維地理信息公共服務平臺標準規范

2) 三維數據庫建庫規范。三維數據庫建庫規范是為了建立系統化的三維數據入庫流程，統一三維數據庫的管理更新機制，增進數據一致性并應對不同部門之間可能存在數據屬性格式不統一的問題。在《三維地理信息模型數據庫規范》(CH/T 9017—2012)等相關規范基礎上，可從三維源數據庫、三維表現數據庫等角度進行深入制定，形成平臺的三維數據庫管理規范。

3) 三維地理信息數據脫密規范。基于國家現行的涉密數據發布政策及地理信息數據脫密處理方法，制定三維地理信息公共服務平臺中三維數據的脫密處理規范，采用剔除、替換、修改等各種方式的脫密處理，使三維地理信息公共服務平臺的三維數據可以直接在政務外網中進行發布和共享。

4) 三維地理信息服務接口規范。為實現三維地理信息公共服務平臺數據的服務方式發布，保證各個節點提供的服務能夠協同提供統一的服務，需制定三維地理信息服務接口規范。三維服務接口規范應包括三維模型數據服務接口規范、三維地形數據服務接口規范、三維場景服務接口規范及三維地圖API接口規范等具體內容。

(2) 基礎數據

1) 現狀建筑體塊模型。根據二維現狀建筑基底輪廓GIS數據直接生成現狀建筑三維體塊模型，并與二維現狀GIS數據保持基本一致。體塊建筑高度根據二維現狀建筑基底輪廓GIS數據層數或高程屬性生成。

2) 精細模型。在平臺建設范圍內進行人工精細三維建模，所生產的精細模型數據形式為3ds Max模型和JPG、PNG紋理，并且模型細節需嚴格依據已制定的三維建模技術規范，以保證生產數據的標準性和規范性。

3) 影像和數字高程模型。為反映地形起伏和地表形態，采用0.5 m分辨率影像數據和1∶10 000數字地面高程模型數據，利用相關工具生成逼真的，反映地形分布、材質及道路走向的三維地形模型。

4) 矢量數據。包括二維的道路中心線、行政區劃及興趣點(POI)等數據，這些數據將作為要素圖層疊置到三維地理信息公共服務平臺中，豐富數據類型，并滿足信息查詢、定位和瀏覽提示的需要。

(3) 三維數據建庫

三維地理信息數據庫是三維地理信息公共服務平臺數據的主要組織和存儲形式。為保證數據存儲并盡可能提高三維地理信息的展示效率，采用源數據庫和表現數據庫兩庫并存的數據庫模式，兩個數據庫結構基本相同，數據共享。表現庫中的數據由源數據庫中的數據通過軟件一鍵同步生成，并進行一定優化，以滿足顯示效率的需要。同時，為滿足數據備份的需要，還設計了歷史庫，采取全部更新和增量更新兩種方式，以保障數據安全性。

(4) 軟件平臺

軟件平臺主要提供三維地理信息的展示和基本應用，同時也提供三維地理信息的共享交換功能及基于平臺二次開發接口進行三維地理信息應用系統的開發。軟件平臺主要包括資源展示子系統、數據庫管理子系統和運維管理子系統。

1) 三維資源展示子系統。資源展示系統是三維地理信息公共服務平臺的門戶和窗口，采用B/S架構，主要功能包括三維場景瀏覽、地圖工具、區域定位、路徑漫游、興趣點查詢、場景特效、圖層目錄、數據加載、查詢分析、熱點管理等功能，可以滿足大部分普通的三維地理信息瀏覽和查詢需求。

2) 三維數據庫管理子系統。三維數據庫管理系統是有效管理三維地理信息的重要工具，與三維數據庫的設計對應，又包括源數據庫管理子系統和表現數據庫管理子系統。各子系統均具備建立和管理多源、多尺度三維地理信息數據庫能力，包含數據監理、數據入庫更新、數據編輯、快速建模、數據導出與分發、歷史庫管理、數據編輯等主要功能，并支持地方坐標系，可進行本地及其他坐標系設置。

3) 三維運維管理子系統。三維運維管理系統實現平臺用戶、服務及功能權限的統一管理，具體包括：用戶的角色及權限管理，三維服務的新建、注冊及運維管理，日志的查看、導出及統計分析，基礎三維平臺的授權管理等功能。

二、關鍵技術

1. 多級數據動態加載技術

三維地理信息相較二維數據數據量大，加載和展示時會大量占用內存、CPU、顯卡等資源，為提高效率，平臺通過多線程處理，利用KLCD、LOD、遮擋剔除等技術，將數據進行多級分類降精處理，當前視野范圍內的三維地理信息通過動態層次加載，實現同等數據量的資源占用優化，保障整體性能提升。目前主要根據外包圍盒計算某個模型對象的大小尺度及最大可視距離，并根據最大可視距離在數據生產時進行多級數據生產，在加載展示時，會根據視點與模型的距離，讀取某一層次的數據文件。圖3為不同距離加載的不同級別數據的示意圖。

圖3　根據距離加載相應級別數據

2. 開放式三維服務接口協議

目前，三維相對二維存在數據量大、渲染技術各異等問題，三維地理信息服務尚未有統一的標準，無法進行三維地理信息的跨三維平臺服務共享。為更好地支持各家平臺的三維系統，除自身內部三維服務接口協議外，還定義了一種公開的三維服務接口協議，第三方平臺系統只要遵循該服務接口協議，就能通過服務獲取到三維地理數據。

可采用公開的第三方三維軟件OSG(open scene graph)作為渲染底層，運用OSG插件技術實現開放式三維服務的接入，為不同三維平臺接入三維地理信息公共服務平臺的三維服務提供技術參考和支撐。

3. 三維服務拆分及聚合技術

當三維地理信息公共服務平臺中的三維服務逐漸增多時，諸如“部分提取某些服務中的數據”這樣的需求就不能夠完全被滿足，三維地理信息公共服務平臺采取了三維服務拆分技術，將大范圍的三維服務按照用戶要求進行服務拆分，并可通過服務聚合功能，可以將n個服務聚合成1個服務，給用戶帶來便利。

平臺設計了邏輯服務，在單個服務發布完成后，用戶通過添加邏輯服務，可以將多個服務組織成一個邏輯服務，也可以將一個服務拆分成幾個服務添加需要的服務進邏輯服務，并重新發布。用戶可根據需要，配置自己的邏輯服務。

三、結束語

三維地理信息公共服務平臺是既有地理信息公共服務平臺不斷發展的下一個臺階，無論是從其自身作為三維地理信息瀏覽展示的平臺，還是作為測繪地理信息基礎設施提供服務，都有著重要的現實意義。隨著信息化和智慧化程度的不斷加深，各行各業對以三維地理信息為主要組成部分的測繪地理信息的應用需求也將進一步深入，三維地理信息公共服務平臺建設的實踐意義必將在快速增長的應用中充分體現。

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The Construction of Platform for Three-dimensional Geoinformation Common Services

WU Lvewei，WANG Furong，CUI Bei，ZHU Minqiu

10.13474/j.cnki.11-2246.2016.0166.

2015-06-02

江蘇省測繪科研項目(JSCHKY201306)

吳掠桅(1984—)，男，碩士，工程師，主要從事智慧城市及地理信息應用方面的研究和工作。E-mail：66076826@qq.com

P208

B

0494-0911(2016)05-0101-03

引文格式： 吳掠桅，王芙蓉，崔蓓，等. 三維地理信息公共服務平臺建設[J].測繪通報，2016(5)：101-103.