三維地理信息平臺——方舟

湘茜 馬瑞 楊喆

成果概況

方舟平臺（ 3DGIS-Ark）是長江空間信息技術工程有限公司（武漢）自主研發的二三維一體化GIS平臺。平臺采用了B/S與C/S雙架構體系，可高效集成海量的影像、高程、矢量、三維建筑物模型、傾斜攝影、激光點云、BIM、視頻、文本等多源數據，提供多源數據全方位的可視化管理、信息查詢、專業模型分析等服務，提供了一系列COM組件，可根據用戶需求輕松實現專業定制化應用。方舟平臺已廣泛應用于數字水利水電工程、流域規劃與管理、數字地下管網、智慧國土、智慧城市等領域。

方舟平臺以WebGL、OpenGL為底層基礎，設計并實現了三維封裝層（優化的OSG技術），三維數據訪問層、GIS服務層、控件服務層、業務應用層。

平臺由八大子系統組成，分別為三維地形地貌生成子系統（方舟TerrBuilder）、三維模型數據處理子系統（方舟DataCompos-er）、地形地貌編輯子系統（方舟TerrEditor）、BIM數據處理與集成子系統（方舟BimData）、三維激光點云處理與分析子系統（方舟PCL）、數據加解密子系統（方舟DataCipher）、三維地理信息集成瀏覽與分析子系統（方舟Explorer）和城市三維地下綜合管網管理子系統（方舟Pipe）。平臺產品系列構成了一套集信息加工、處理、集成、發布、應用的全鏈條體系。

技術創新

（1）海量多元數據有效集成：平臺支持線劃數據、影像數據、高程數據、三維模型數據（BIM、3DMax、DWG、激光點云、傾斜攝影等）、文本、視頻等海量、多類型數據的集成。

（2）數據管理一體化：平臺采用動態交互的可視化手段，實現了地上地下一體化、室內室外一體化、宏觀微觀一體化、二維三維一體化的數據管理與全空間任意瀏覽。

（3）數據加載動態化：平臺可實時加載與調整不同分辨率、不同時相的地形、影像數據。

（4）三維場景無縫融合：平臺實現了三維建筑物模型與三維地形的自動無縫鑲嵌。

（5）室內碰撞漫游：平臺通過實時碰撞檢測和快速碰撞響應，實現了支持海量空間數據的室內碰撞漫游。

（6）平臺三維模型可剖分：平臺可對三維模型進行剖分，用于地形斷面繪制分析、斷面三維立體切割等。

（7）專業分析模型集成：平臺可將專業數學模型與已有的基礎空間分析功能進行深度集成。

（8）平臺數據具有開放性：平臺基于插件的工作機制，可完成多種類型的數據交換。

（9）平臺提供跨平臺、跨語言的二次開發SDK，可快速實現相關行業定制化應用開發。

推廣應用

（1）以三峽為核心的水庫群投運后防洪形勢展示系統

以方舟為三維地理信息平臺，以長江流域水利工程等專題數據、三峽庫區專題數據、航空、航天遙感及基礎地理數據成果為數據基礎，構建了長江流域數字沙盤。在此基礎上，開發構建了防洪形勢展示系統。 系統可在三維交互式的環境中直觀地展現長江流域地形地貌、水系等基礎地理信息與重點水利工程、水雨情等水利專題信息，還可通過開發的多個互動演示功能模塊來展現長江防洪體系的歷史、現狀與未來發展，同時，利用現有防汛設施條件，對1954年、1998年大洪水進行洪水推演模擬，切實增強長江流域洪水應急反應能力與提高風險管理水平。

（ 2）小浪底庫區及樞紐區三維地理信息管理系統

充分利用3DGIS、空間數據庫、虛擬現實等技術，結合多源異構數據融合和三維可視化等技術，開發了小浪底庫區及樞紐區三維地理信息管理系統。系統在三維交互式數字地圖環境中直觀地展現小浪底庫區地形、地貌、水系、道路等基礎信息，集成了庫區滑坡信息、庫周地質災害信息、地震監測信息、水文信息及泥沙監測等信息，實現了二維空間的單（監測）點和單（視準）線分析，以及三維空間中觀測斷面和整體（整個建筑物）的綜合分析，立體展示監測成果，便于庫區管理者準確掌握小浪底水利樞紐庫區周邊狀況，為全面實現數字小浪底奠定了基礎。

（3）蘭州大學數字校及地下管線信息管理系統

融合二三維GIS、空間數據庫、虛擬現實、物聯網等技術，以三維地理信息平臺一方舟為基礎，開發了蘭州大學數字校園及地下管線信息管理系統。系統形象直觀地展示了地下管線的空間排布及其周圍區域的地理環境，實現了對地下管線的查詢、統計和分析，以及參數化建模等功能，提供了安卓和IOS主流手機端的GPS定位、管線查詢展示等功能，并利用物聯網技術對地下管線進行實時運營監控，及時發現和處理問題地下管線存在的安全問題，為地下管線資源的統籌利用和科學布局、管線占用審批等工作提供了科學、準確、直觀的參考。

（4）糯扎渡水電站三維地理信息管理系統

充分利用三維可視化技術，結合虛擬現實等現代高新技術，在構建水利水電三維地理信息平臺的基礎上，開發了糯扎渡水電站三維地理信息管理系統，為初步實現數字糯扎渡奠定了堅實的基礎。系統可再現糯扎渡樞紐工程實景實貌，支持便捷的地形分析、量算，提供監測數據與圖形數據的導入、輸出等功能，管理人員可在三維場景中快速掌握庫區環境，快速查詢大壩安全監測信息，信息管理方式實現了由二維向三維的提升，為提高糯扎渡水電站管理工作效率提供了技術支撐。