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1、三维城市基础地理信息平台设计与研发 徐地保 曹泉根 羌鑫林 江苏省测绘工程院 江苏省测绘工程院 江苏省测绘工程院 高级工程师 高级工程师 助理工程师摘要三维城市基础地理信息平台，可以为城市规划管理提供准确直观的基础数据平台，提供形象、直观、动态的服务，管理者可以全面、迅捷、直观地了解规划设计方案效果，并审查设计理念及指标的合理性，且民众可以通过该平台参与到调查准备、方案编制、分析评议及实施监督等一系列工作中，有利于提高公众参与度，提高城市规划管理的开发性。一直以来，三维系统采用渲染模式实时表现，对系统及硬件的效率要求极高，在运行城市级三维模型时遇到极大困难。该系统研发采用多级缓存预处理方法，以
2、空间换取效率，对矢量数据、三维场景、三维模型都采用了缓存预压制方法，有效解决了大数据量的网络访问传输问题，从而保证了城市级乃至国家级三维平台的高效运行。关键词：三维城市、地理信息一、概述数字城市建设已经成为城市发展的主题，而GIS是城市空间信息表达和管理的主要工具手段。长期以来，基于GIS的各类城市空间信息管理系统层出不穷，但多见平面二维模式，三维城市地理信息平台还比较少见。建设三维城市基础地理信息平台，可以为城市规划管理提供准确直观的三维基础数据平台，提供形象、直观、动态的服务，为城市规划的管理者全面、迅捷、直观地了解规划设计，审查设计理念及指标的合理性，提供了实用的工具，进一步推进城市规划
3、管理工作。三维城市基础地理信息平台集成了全要素地形图、数字正射影像图、数字高程模型、城市三维建筑物模型、城市规划审批的专业信息等内容，建立基础三维空间数据库，采用Web Service空间信息服务技术，提供相应数据服务、查询分析服务，从而开发面向规划专向应用、基于三维地理信息平台的规划管理与决策支持系统。一方面，可以使规划部门在三维可视化平台上，进行规划设计方案的效果展示、对比、评估，进行各类地理信息数据的定位、查询、统计及分析，辅助科学的分析与决策。另一方面，通过三维数据的网络发布，降低了民众参与城市规划的门槛，可以让民众参于到调查准备、方案编制、分析评议、实施监督等规划过程中来。二、平台设
4、计2.1平台总体结构平台采用SOA架构，依次分为网络层、数据层、服务层和应用层。网络层主要是计算机网络及硬件平台；数据层包括二维矢量数据、影像数据、三维模型数据及规划业务数据等数据库，数据层负责为服务层提供数据支持，同时为以后新的应用需求留下接口，可以进一步扩展；服务层负责对应用提供数据服务、功能服务；应用层在服务层提供服务的基础上，结合基本业务对数据及功能的需求，开发各类业务应用系统。计算机网络及硬件平台二维矢量数据多级影像数据三维模型数据数据规划业务数据二维数据服务影像数据服务三维数据服务业务数据服务规划成果展示城市规划管理辅助规划公众参与网络层数据层服务层应用层图1 平台总体结构图2.2
5、平台功能实现1、搜索功能平台提供多种搜索方法可以使用户快速查询感兴趣的目标。2、浏览路线定制按照用户需求，设定浏览路径。用户可以在场景中任意添加路径并设置飞行高度和速度。可以设定观察点，在浏览过程中对详细观察的兴趣点重点关注。3、规划分析平台提供空间距离量测、水平距离量测、垂直距离量测、地表距离量测、平面面积量测、地表面积量测、坡度坡向计算、日照分析、挖填方分析、挖洞分析、两点通视、扇面通视、危险域分析、水淹分析、流域分析、剖面分析、最佳路径等一些列的分析功能，使其能够辅助规划决策。4、场景控制用户可以在场景中进行行为模拟，可以前后左右移动、快跑，到达部分三位模型内部观看，达到身临其境的效果。
6、5、规划过程公众参与平台提供规划过程公众参与功能，用户可以随时查询自己感兴趣区域的信息，并且可以自己尝试对规划方案的修改或者进行多种规划方案的优选，使公众可以更好的了解规划方案。6、平台设置通过此模块可以添加用户、设置用户权限，实现平台的访问控制。三、关键技术3.1基于Web Service的空间信息服务该平台提供基于WebService的空间信息服务，具体包括：提供基于SOAP和XML的三维空间信息Web Services服务，包含三维空间数据的存取、交换、空间分析和空间运算、空间信息查询等空间信息服务。空间应用服务器是Web Services中操作数据的中心，负责响应数据访问请求并将结果以
7、合适的数据格式返回到浏览器端。空间应用服务器可以将地理数据翻译成不同形式的可视数据，如：栅格、矢量、属性表、地理元数据等。3.2 海量数据的多级压缩三维GIS中所涉及影像资源不仅丰富而且数据量都非常大，在目前的硬件条件下，按照常规的可视化技术实现海量数据的实时可视化几乎是不可能的，采用合适的影像存储和管理技术至关重要。因此采取金字塔数据分级压缩存储策略，通过对浏览层次的优选，大大加快了三维数据的浏览速度。另一方面，平台将三维模型数据压缩，达到更快速的网络传输，从而实现在线实时浏览精细三维模型的真实场景。3.3三维场景的分级加载浏览城市三维模型具有数据类型丰富、数据量大等特点，通过对三维场景及模
8、型数据分类建立空间索引，提高场景及模型的浏览速度。在当前浏览视口，根据浏览飞行的速度、高度等参数，由整体到局部、由近及远、由大到小的加载数据，确保浏览速度的同时，保证用户感兴趣的信息不会丢失。3.4多级缓存技术与传统的网络服务不同，三维GIS网络服务伴随着海量的空间数据和相关属性数据，其包含的数据类型有影像、矢量、模型、多媒体等。在当前情况下，各种数据类型的良好组织与效率成为网络服务的难题。缓存技术是网络加速技术和本地优化技术中最活跃的研究领域之一，它在因特网上有着非常广泛的应用，特别是在各种大型的数据和信息服务中，能有效的提高各种请求的处理效率。平台中不但对二维矢量数据采用了缓存处理，对三维
9、场景、三维模型也采用了缓存技术，有效的解决了大数据量的网络传输问题。四、结语三维城市基础地理信息平台的建设是数字城市建设的重要组成部分，其所提供的形象、直观、动态的服务具有传统二维模式不具备的优势，在城市规划管理展示、对比、评估及公众参与方面具有一定作用，建设三维城市规划信息系统，对改变传统城市规划模式。促进城市合理规划，实现城市可持续性发展具有重要意义。参考文献1.任宝宏,刘东贤,李学军. 城市规划管理信息系统的设计与实现J.信息技术与信息化开发与应用,2007(3).2.曾忠平,李宗华,赵中元,卢新海. 城市规划管理信息系统的设计与实现J.城市勘测. 2007,29(5):2630.3.陈述彭，鲁学军，周成虎.地理信息系统导论M.北京:科学出版社,1999.
