城市新區三維可視化平臺設計及應用實踐

金和平 潘軍 韋昌輝 卞林 韋嵬 盧涵宇

摘要：針對現代化城市新區開發存在人員復雜、數據更新不及時、管理難度大等諸多問題。本文分析了貴安新區城市建設的應用需求，以貴安新區三維地理信息和社會經濟信息為基礎，開發一個多維度、高效化、科學化及精準化的貴安新區三維可視化平臺。實現了“一庫一平臺N應用”等功能，能夠為管理者提供全方位的信息和決策支持，優化了管理體系和結構，提高了管理水平和效率，有利于貴安新區數字城市建設。

關鍵詞：城市新區 ;三維可視化;平臺設計;應用實踐

中圖分類號：TP274 ? ? ? ? ? ?文獻標識碼：A

文章編號：1009-3044（2020）17-0022-03

近年來，隨著經濟及城市化進程的快速發展，老城區通常無法滿足城市擴張的需求，為吸引人口政策及解決城市發展的需求，大城市一般采用開發城市新區進行解決。而城市新區的開發往往伴隨著大量的工作及急速增長的數據，傳統的手段難以勝任;研制城市新區三維可視化平臺，解決開發城市新區所面臨的問題，具有十分重要的現實意義[1-4]。

隨著我國城市化的發展，城市新區建設面臨人員復雜、數據更新不及時、開發進度管理難等諸多問題。為解決實際面臨的問題，越來越多的學者將大數據、云計算、人工智能及GIS三維可視化應用在各行各業管理中。李金標等[1]以3DMine、Unity3D軟件為依托，利用Web3D技術實現了礦山資源儲備量動態變化三維可視化平臺，實現了礦業信息話及非專業管理人員對礦山的高效管理;譚傜月等[2]設計了一個交互式Web端可視化應用系統，解決了勘探生產系統對空間信息表征不足及過于依賴控件開發的問題。余紅民等[3]以化工園區現狀提出建設三維可視化的化工園區綜合運維管理平臺，該平臺在集成GIS、BIM及物聯網等技術后實現了園區物業管理服務、信息化決策及節能管理等一系列智能化管理，提高了工作效率;李志煒等[4]開發了海洋環境數據三維可視化系統，重點解決了海洋環境可視化表達、特征提取及應用拓展等需求，實現了海洋多源信息的集成和可視化。以上研究說明三維可視化系統應用廣泛，有很好的研究意義和經濟價值。

本文針對城市新區開發遇到的問題，將三維地理信息和社會經濟信息綜合集成，將決策支持系統構架在地理空間信息基礎上，以地理信息系統作為基礎對話界面，來設計實現一個多維度、高效化、科學化及精準化的城市新區三維可視化平臺，為管理者提供全方位的信息和決策支持，實現“一庫一平臺N應用”等功能。

1需求分析

貴州省貴安新區是由國務院批復設立的第八個國家級新區，承載著西部地區重要經濟增長極、內陸開放型經濟新高地、生態文明示范區三大戰略定位，先后獲批國家大數據綜合試驗區、國家大數據產業集聚區、中國南方數據中心示范基地。

圍繞“高端化、綠色化、集約化”發展思路，貴安新區不斷推進數字城市建設的先行，2019年4月正式啟動 “一云一網一平臺”協同中心建設。旨在推動大數據全產業鏈、全治理鏈、全服務鏈融合，為國家實施大數據戰略積累經驗、探索路子做出示范。為此，開發的三維可視化平臺將考慮如下信息。

（1）城市新區的開發往往是在空白土地區域上建一座新城，規劃尤其是土地資源科學合理充分利用顯得尤為重要，特別是西南地區地勢起伏大的貴安新區，平面二維空間數據往往滿足不了需要，需充分利用三維地理空間數據。

（2）新區開發先期重點在于基礎設施、市政管網及園區建設，面貌變化快且大，不僅這些建設過程的管控迫切需要三維地理空間數據的支撐，而且新區城市管理需要快速頻繁地更新空間地理信息以滿足城市運營的需要。

（3）新區開發前期一般征拆任務重，征地拆遷的建筑物和耕地等實物的快速精確定位和精準計算需要三維地理空間信息的采集分析計算。

（4）新區開發往往以經濟發展和招商為第一要務，三維空間信息可以更好地支持潛在投資商對土地和配套設施的精準理解分析。

（5）新區初期產業運營企業入住人員變化大，做到高質量配套服務和社會治理難度大，企業、人員、辦公生活設施三維空間分布及可視化顯得尤為必要。

2 城市新區三維可視化平臺

針對貴安新區開發遇到的人員復雜、數據更新不及時、開發進度管理難等問題，本系統以地理信息系統為基礎，綜合集成三維地理信息和社會經濟信息，開發設計一個多維度、高效化、科學化及精準化的貴安新區三維空可視化平臺，如圖1所示。系統由信息化基礎設施、三維空間地理信息系統數據庫、應用開發與集成系統、三維空間可視化綜合指揮系統四個部分組成。平臺系統功能主要有：協同應急指揮調度、一屏多用、會商可見、城市部件管理直觀、征安控違數據對比、定位和突發事件處置、招商引資遠程看地看數據、以房管人、企業信息管理等功能模塊;系統平臺已實現“一庫”（地理信息資源庫）、“一平臺”（三維可視化城市管理平臺）、N應用（貴安新區各職能部門應用）。

同時，為便于貴安新區三維空間可視化平臺的建設及應用的方便，將其建設為“一屏共享、四端協同”的綜合系統，開發端僅能對系統進行加工不能直接讀取的政務數據;會議端用于與各職能部門的數據協同，方便部門實現遠程協同;管理端用于管理者查詢、輔助決策;執行端用于采集一線信息和執行指揮中心指令。同時為促進該平臺對政府服務部門政務流程的改進，該系統通過對城市數據進行采集后，以大數據分析技術及三維空間可視化的平臺進行多維度數據融合，反向作用于政務流程再造。

3城市新區三維可視化平臺應用

3.1協同應急指揮調度

過去在面臨緊急時間的時候，主要存在：（1）不能快速了解現場情況;（2）需多方了解現場情況，應急處置時效性不高及信息不全;（3）容易因處理不及時造成的大量傷亡損失等問題。為此，城市新區三維可視化平臺能夠解決之前的問題，使得緊急救援“快、好、省”獲得最佳救援時間：（1）現場實景三維結合共享數據，快速響應并有效部署;（3）現場情況直觀可視，三維沙盤快速形成應急方案，效率高;（4）大幅縮短應急響應時間，減少損失，將事件的影響降到最低，如圖2所示。

3.2一屏多用促提升

在以往城市管理中，由于監管不及時，發現問題慢;傳統人工巡查執法效率低、取證難;需要大量編員等問題造成過多的資源浪費及問題處理慢等問題。而城市新區三維可視化平臺在城市管理中能夠實現：（1）一屏多用共享視頻資源，時刻宏觀監控，快速有效出勤;（2）一屏多用共享數據資源，針對性強，取證容易;（3）少投入并節省30%以上巡查人員和現場巡查時間。能夠有效提升資源利用及工作效率。如圖3所示。

3.3 會商內容可視

以往會議過程中，不能快速明了會議標的現場情況，資料調取煩瑣。需多方了解現場情況，較難掌握現場關聯情況，導致效率低。本平臺可實現：（1）現場實景三維結合共享數據，形成標的統一，決策迅速;（2）現場情況直觀可視，方便全方位、多維度掌握整體信息;（3）將實地情況和相應數據呈現到會場，節省30%以上的時間。如圖4所示。

3.4 城市部件管理更直觀

城市新區部件多而雜，對實時狀態的了解延遲，維修響應速度慢，現有的管理模式很難應對不斷增加的部件，管理難度大，部件維護管理成本較大、因部件維修不及時造成了大量損失，應用本平臺后，讓部件實時信息直觀可視，實現快速查看和管理，及時維修，針對城市部件形成系統有效的管理，提高維保效率，減少90%因部件損壞造成的損失，節省部件管理維護成本。如圖5所示。

3.5 征安控違數據對比

通過歷史數據和即時數據做比對，結合三維地圖特性，對違章建筑進行精準分析，在數據中心進行自動運算在地圖上找出差異，將結果提交相關職能部門作為決策數據支撐。達到從時間上、空間上為城市建筑的監測與管理工作實現有據可依、有證可查，能有效降低相關部門的管理成本和執法難度，減少在征安控違執法時引起的社會矛盾。如圖6所示。

3.6定位和突發事件處置

建立基于影像的城市三維系統，構建真實、準確的虛擬場景，通過輸入位置的信息，實現模糊查詢，找出要查詢的位置信息，突破平面瓶頸，實現空間定位。通過智能分析案件事發地點定位出位置信息，與攝像頭、警力、應急資源、派出所等周邊資源進行匹配和綜合分析，及時掌控現場的相關情況，為事件處置提供輔助參考信息。（數據完善可實現真正智能匹配、響應、分析）提高公安，交通，消防等相關部門對突發事件的反應速度。對突發性或群體性事件的指揮調度工作提供信息支撐。如圖7所示。

3.7招商引資遠程看地看數據

過去在招商引資過程中面臨著必須親臨現場，項目落地周期慢;尋找項目落地地點的數據信息分散零碎;多部門陪同，看地耗時多等問題，而城市新區三維可視化平臺在招商引資的應用上能夠實現遠程調用系統接口，快速瀏覽三維實景查看相應招商數據;看地看數據更便捷，提高互動效應;節省50%以上的時間，省心省錢省人力。如圖8所示。

3.8以房管人

開發的系統如圖6所示。通過以房管人的區域管理、精準查詢、信息錄入等功能模塊能夠實現對各級行政管理區域進行精準劃分和管理轄區人口數量、類型統計分析，對單個人員精確的定位實現以人查房、以房管人，查看并管理人員基礎信息和家庭成員信息，對重點監控人口在地圖上查看其分布區域、類型及定位監控的目的。人口信息綁定對應地址，落實管轄部門，實時更新數據，保證數據的鮮活，更直觀地查看人口密度。提高相關部門的管理效率，從而實現將有限的管理人員和資源合理匹配于全區地域范圍內。如圖9所示。

3.9企業信息管理

通過在三維地圖上將企業的注冊地址進行精準定位，并關聯企業詳細信息，解決企業注冊地址和工作地址信息不對稱問題，提高工商、稅務、消防等有關部門工作精準度，能有效杜絕企業騙取登記的情況，避免皮包公司的出現，為征信體系建設中發揮重要作用。

4結語

針對現代化城市新區開發的實際需求，本文分析了城市新區三維可視化的需求，以地理空間信息為基礎，綜合集成三維地理信息和社會經濟信息，開發了一個多維度、高效化、科學化及精準化的，能夠提供全方位的信息和決策支持的城市新區三維可視化平臺。該平臺實現貴安新區一庫一平臺N應用三維數字城市功能，也是數字中國的整體推進的有效探索，有利于城市新區建設的管理和決策。

參考文獻：

[1] 李金標，陳思，劉人萍，等.基于Web3D的礦山資源儲量動態變化三維可視化平臺[J].工業技術創新，2019，6（6）：47-51.

[2] 譚傜月，張余強，何小海，等.基于WebGL的勘探地形及探井信息三維可視化系統設計[J].現代計算機，2020（3）：99-103.

[3] 余紅民.三維可視化綜合運維管理系統在化工園區管理中的應用[J].化工管理，2019（34）：10-11.

[4] 李志煒，傅軍，韓洪祥.海洋環境數據三維可視化系統設計與實現[J].海洋測繪，2019，39（6）：68-72.

【通聯編輯：光文玲】