淺談3DGIS在智能公交場站管理系統中的應用

張瑩 沈峰

摘 要 在深入調研智能公交場站管理系統需求的基礎上，提出了智能公交場站管理系統框架，并對系統構建中的關鍵技術進行了研究。在松江區公共交通智能化應用示范項目子系統3D場站管理系統的實際運用中，系統中的關鍵技術之一3DGIS技術得到了驗證，證明了利用3DGIS可很好的解決智能公交場站規劃管理可視化、定量化等技術難題，通過3DGIS技術虛擬空間位置、虛擬仿真決策場景等，可以使智能公交場站可視化信息管理更加科學規范。

關鍵詞 智能公交場站；3D場站；3DGIS

A BRIEF DISCUSSION ON THE APPLICATION OF 3DGIS IN INTELLIGENT BUS STATION SYSTEM

Zhang Ying，Shen Feng，

3/F New Energy Building，No.505 Wuning Road，Shanghai China 200063

Abstract Based on the in-depth investigation of the requirements of the intelligent bus station management system， this paper puts forward the framework of the intelligent bus station management system and studies the key technologies in the system construction. In the actual application of Songjiang District Public Transportation Intelligent Application Demonstration Project Subsystem 3D Station Management System， 3DGIS technology， one of the key technologies in the system has been verified， proving that 3DGIS can solve the technical problems of visualization and quantification of intelligent bus station planning and management. Through 3DGIS technology， virtual spatial location， virtual simulation decision-making scene and so on， the visual information management of intelligent bus station can be made more scientific and standardized.

Key words Intelligent Bus Station； 3D Station； 3DGIS

引言

隨著經濟的高速發展，城市交通車輛快速增長，城市道路擁堵現象越來越嚴重。這樣的大背景下改善發展公共交通，緩解城市交通擁堵、降低能源消耗、改善交通環境成為急需解決的大問題。城市智能公交是城市交通的主體，創建一個好的智能化公交管理系統使整個城市交通有序高效規范運作是解決大、中城市目前交通問題的首選措施。

智能公交是運用最先進的3S（RS+GPS+GIS）技術、3G/4G通信技術等，結合公交特有業務，有針對性建設出的公交智能管理系統，該系統包含對線路、車輛進行規劃調度，實現智能排班、信號優先、場站管理、票務管理等特殊業務功能。該系統能提高公交車輛的利用率、運輸率，能通過建設完善的視頻監控系統實現對公交車內、站點及站場的實時監控管理。智能公交是智慧城市公共交通發展的趨勢，對緩減交通擁堵節約人力、資源等問題上有著重大的變革意義。

在我國政府的大力推廣下，2011年交通運輸部下發《關于開展公交都市建設示范工程有關事項的通知》，正式啟動“公交都市”建設示范工程。許多大中型城市都在開展不同規模的智能公交建設，多地運用先進的視頻技術、傳感技術等優化升級，研發了智能公交智能化場站管理子系統。以往的智能公交場站管理系統不能很好地與營運、機務、安全、人事等業務系統緊密結合，部分信息孤島化，不能按常規整合到平臺中進行一體化協調管理。基于松江區公共交通智能化應用示范項目子系統3D場站管理系統，本文提出了一種新的城市公交智能化公交場站管理系統架構，以為運營決策者、運營管理者以及乘客提供可視化信息化管理與服務為理念，開發了具有實時可視化公交場站場內車輛監控、設備監控、泊位引導、泊位狀態監控、能耗監控與分析等重要功能系統，為提高智能公交場站管理質量，規范公交車在場站內的業務行為及能源分配等提供支撐。

1 應用需求分析

智能公交場站管理系統最基本的功能是將公交停車場管理與車輛運、管、維、保結合在一起，實現公交車在停車場內各個環節的實時監控和關鍵數據采集管理以及場內能源管理等，從而規范公交車在場站內的業務行為及能源分配等，做到業務流程化，質量標準化，資源節省化。

智能公交場站管理系統以可視化三維形式直觀立體地實現了公交場站空間業務信息的實時監控、管理、統計分析、服務、智能調度、輔助決策等。可視化三維展示并能實時管控場內業務等需實現實時的時空映射場景，引用3DGIS到系統中可以將真實的空間信息映射到電腦里。3DGIS是一個三維的空間地理信息系統。3DGIS能與各種新型技術（物聯網+、BIM、大數據、云計算、區塊鏈等）集成，形成行業特有的核心產品，3DGIS將各種感知數據融合高效精準地定位到虛擬三維場景中，在3DGIS中所有對象的時空信息與現實世界時空信息一一對應。引用3DGIS到智能公交場站系統中，實現了三維虛擬的智能公交場站場景，該場景可以展示三維地球，在球上可以顯示高清影像地圖數據等。基于GIS高精度位置地圖可以對場站和場內對象模型等進行快速定位。在場景中可以放置和查看場站需關注的各種對象信息，如建筑、泊位、設備、車輛等，這些對象信息可以以BIM模型、圖片、標簽文字、點、線、面等各種形式來顯示。分析業務結合感知信息的分析和傳送該場景可以實現各種對象屬性的樣式變化，形成動態場站業務智能管控效果。通過酷炫友好的人機交互界面，本系統可以實現公交場站車輛進出場實時監控、電車充電樁實時狀態監控、視頻監控、場內泊位停靠引導、場內人員進出、能源能耗實時監控等功能。結合3DGIS虛擬現實的技術智能公交場站管理系統直接面對面解決更多問題，有效地提升了企業內部管理。使場內多個主要職能整合，這樣很好的節約和利用了有限的場站資源，使數據的傳遞更加及時，提高了車的使用率、加強了值班安保體系[1]。

2 智能公交場站管理系統架構

智能公交場站管理系統由若干子系統組成，涵蓋公交管理的各個方面。依據運營決策者、運營管理者以及乘客三個服務對象來劃分，智能公交管理系統分為政府指揮決策、企業生產管理、公眾出行服務三大信息管理與服務平臺系統。總體系統架構如圖3-1所示：

智能公交場站管理系統是智能公交管理系統環節中的一個子系統。該系統主要分三個層次：數據采集層、業務邏輯層與應用層。其中數據采集層是整個系統的基礎，該層主要匯聚整理各種多源異構精準可靠的運營數據。業務邏輯層是對基礎數據的分析與處理，根據業務邏輯創建各種業務算法模型。應用層將數據分析層輸出的結果進行管理，分不同傳輸渠道將信息發布應用。結合外部系統協同工作，該系統實現了場站建設管理、監控管理、資源計劃管理、設施管理、車輛泊位管理等業務功能[2]。總體系統架構如圖3-2所示：

3 系統設計及實現

3.1 三個關鍵步驟

根據需求分析，實現智能公交場站管理系統關鍵步驟有三大塊：一、對場站進行精細化建模；二、配置3DGIS引擎，制作3D虛擬仿真場景；三、開發業務功能系統平臺。

（1）精細化建模

本項目需要制作精細化模型，前期需組建團隊對真實場景做基礎數據采集，數據采集主要是對場內需建模的對象進行專業拍攝、量算處理等，團隊根據拍攝處理后的材質、數據等進行精細化建模。這里精細化建模工作量龐大，周期長，前期可將人員全部投入到該過程中。

（2）配置引擎制作仿真場景

第二個關鍵步驟是制作3DGIS虛擬場景。這里用到Skyline，Skyline主要包含3個產品，其中場景制作首先需要用到TerraBuilder，通過應用TerraBuilder將場站位置柵格數據以及高程矢量數據等融合。待場景融合后生成地形格式文件。再通過TerraExplorer加載地形格式文件，并將相應模型數據放到相應地形位置中生成可發布的場景，最后將場景發布到TerraGate平臺中供后續開發平臺調用。

（3） 開發業務平臺功能

最后一個關鍵步驟是開發功能平臺，這里選用了jeesite作為基礎功能平臺，jeesite自帶用戶管理、機構管理、菜單管理等內置功能，這些內置功能可根據需求取舍。通過jeesite可選用菜單功能添加場站管理平臺功能菜單。這里只對3DGIS應用于場站的幾個主要功能做詳細說明，以松江區公共交通智能化應用示范項目子系統3D場站管理系統為案例，按上章描述的功能設計加入智能公交場站主要菜單分別為空間基礎信息、車輛管理、泊位管理、設備管理。功能菜單加好后開始對各子菜單功能頁面做相應功能研發，研發過程中通過調用skyline的二次開發接口來展現3DGIS場站場景并實現各業務功能。

3.2 平臺主要功能詳細設計

松江區公共交通智能化應用示范項目是根據上海市交通委員會的要求，圍繞服務于城市公共交通企業、乘客、行業管理部門等三方需求，建成以信息感知數據采集為支撐，以智慧出行、智慧管理與決策、智慧運營為重點應用的智慧公交體系。松江區公共交通智能化應用示范項目是一個典型的智能公交管理系統。該系統引用了3DGIS技術來實現智能公交場站系統功能，其中主要功能設計如下：

（1）空間基礎信息

用戶訪問網站進入3D場站管理模塊，系統默認跳轉到3D場站管理子菜單空間量算界面，進入該界面，用戶可查看到三維地球，并對三維球做放大、縮小、平移、漫游、旋轉、更換視角高度等基礎操作，該界面自動定位到要管理的場站位置，可查看場站內整個3D環境，可模擬機器人在上面行走，用戶可對感興趣的路、房子、車等進行距離量算、區域面量算，設計刪除按鈕可刪除已量算的線和面。詳細功能如下圖4-1所示。

（2）車輛管理

用戶點車輛管理菜單可進入3D場站場景，直接定位到場外停車樓位置，或實時顯示場內車輛狀態，通過查詢各車輛并定位，實時三維顯示各車輛狀態信息；可進停車樓各樓層查看實時車輛。詳細功能如圖4-2所示。

（3）進出場監控

用戶點車輛管理菜單可直接定位觀察車輛進出場情況，可點擊進出場視頻在3D場景中查看實時視頻監控信息。

（4）泊位管理

用戶點泊位管理菜單可直接定位泊位，實時監控場內泊位情況。可進行泊位查詢，查看泊位停車狀況，分析最近停車路線供車輛進場導航。詳細功能如圖4-3所示。

（5）設備管理

用戶點設備管理菜單可在3D場景中實時查看設備信息，可圖層控制設備顯示和隱藏，可點擊設備查看相關內容；可對設備進行報修告警，點擊對于報修按鈕進行報修處理等。詳細功能如圖4-4所示[3]。

4 結束語

經過一段時間的設計研發，本系統所有功能已基本完成，并在松江區公共交通智能化應用示范項目中推廣應用，得到了業主的高度認可。總結本次系統設計研發過程，發現影響本系統平臺性能的最主要的因素是3D模型的建立，3DGIS引擎限制一定大小的模型導入，當模型過大時場景訪問會出現一些故障問題，例如使用ie訪問三維場景時如果模型過大，ie瀏覽器內存不夠，常導致崩潰問題出現，這里就要盡量壓縮模型制作大小，從模型壓縮形式、面數和材質上去解決相應問題，另外采取擴大ie瀏覽器內存的方式互補缺陷。在業務功能制作過程中有場站室內和室外的監控信息管控，這里為了更加真實展示室內場景，系統選擇了兩種場景模式來研發，在場外和場內做不同維度位置和時間等信息的匹配切換，實現了更合理的展現效果。

本系統的用戶界面友好，3DGIS場景能直觀實時、動態地對場站場內信息進行空間操作、查詢、管理、監控等，本系統功能穩定，效果酷炫逼真，極大地展現智能公交場站的綜合管理業務性能。通過對上海松江公交綜合管理平臺-3D場站管理系統的實現，可以肯定，3DGIS在智能公交場站系統中的應用很有必要，它能解決智能場站系統人機結合作業的協調性，能即時可視化反饋實時場內信息，快速讓人們理解接受，輔助人們快速應對特殊問題-輔助決策等。將3DGIS應用到智能公交場站管理系統中是新型智慧城市的必然產物。目前3DGIS在智能公交場站中的應用還處在摸索狀態，需要完成的業務功能需求不多。不久的將來人們會根據3DGIS的特點以及智能場站的更多業務需求來研究設計更加科學實用場景功能，為人們創造更科學友好的系統體驗。

智慧城市的發展促進各種技術創新以及各種技術的日益普及，3DGIS結合這些新型技術不斷集成創新，形成大智慧3DGIS時空服務平臺，該平臺服務于各行各業。服務于智能公交智能場站系統供人們使用。除智能場站系統，針對智能公交以及其他各行各業各領域，3DGIS技術都將發揮其獨特的關鍵技術作用，3DGIS將帶給人們多維超智能化的新體驗。

參考文獻

[1] 徐丹，高曉蓉.基于Skyline的三維地形建模實現：以甘肅省政務地理信息平臺為例 [J].遙感技術與應用，2011，26（6）：874-878.

[2] 黃夢龍.基于三維GIS的城市規劃輔助決策技術研究[J].測繪與空間地理信，2015，（12）：165-167.

[3] 吳志勇，呂萌麗.走向三維的城市規劃管理：以廣州市為例[J].規劃師，2007，23（7）：68-71.

作者簡介

張瑩（1984-），女，安徽安慶太湖縣人；學歷：本科，高級軟件工程師，研究方向：GIS軟件研發。