规划二三维网络综合管理平台的设计与实现

罗雁 ，孙立志，李峰

(天津市测绘院，天津 300381)

1 引 言

本平台是天津市规划局下属的一个分局根据自身业务需求建设的一个真实的应用平台。天津市规划局数据资源包含总体规划数据，专项规划数据如:消防规划数据、住房建设规划数据、城市化远景规划数据、空间管制规划数据、排水系统规划数据、津南道路竖向规划及其他专项规划，控规全覆盖，规划控制线，管线数据、地名数据、用地数据等。这些数据随着城市建设的扩大，数据量变的剧增，急需建设标准统一、内容完备、动态更新的“规划资源一体数据库”。

规划业务都是按照一定的流程流转的，在每个流程节点中都伴有空间信息和业务信息数据。将这些业务信息数据按照规划流程在二维地理信息平台中展示出来，并提供查询、统计、预览、定位、对比、管理等功能。结合三维平台技术优势，将规划数据和地下管线建模，形象逼真地展示给用户，并提供三维查询、分析等功能。结合二三维优点［1，2］，建设统一的“规划二三维网络综合管理平台”，智能化辅助实现规划局业务［3］。

2 平台关键技术

2.1 规划资源一体数据库

规划资源一体数据库是将所有规划数据按照统一的标准存储在数据库中。数据库中的数据不但可以进行无缝集成浏览、查询、统计、还可进行动态更新维护，保证数据库的实时性。数据的动态更新要保证数据的历史可回溯性、现势数据的完整性和实时性。同时在数据库更新后，前端用户可以实时看到最新的数据。

2.2 动态切片技术

在规划业务中，常常使用CAD 技术进行绘图。但将CAD 图叠加在网络GIS 系统中进行显示，常常需要专业人员进行CAD 图形转换，加载到平台数据库后才能浏览，十分复杂和繁琐［4］。

本系统采用动态切片技术，省去这种复杂的操作，使前端用户将CAD 图通过上传就可以直接在当前系统中进行浏览。动态切片技术是将CAD 图直接发送到后台服务器中，服务器接收数据后，利用CAD 编程技术将CAD 图动态的输出成不同比例尺下的切片，通过切片服务从而直接浏览CAD 数据。

2.3 网络三维GIS 技术

三维GIS 是将现实世界建模，并进行360°无死角浏览。三维GIS 需要加载的数据量大，加大了网络三维技术难度［5］。现有的网络三维GIS 系统多是采用ActiveX 控件的形式来表现，通过javascript 脚本与服务进行交互［6］。本平台是通过将开源OpenSceneGraph(OSG)平台封装成控件形式，通过浏览器来展示三维数据。

3 平台设计

3.1 平台总体框架

天津市规划局二三维网络综合管理平台采用面向服务架构模式设计。服务是一个个原子个体，通过数据库连接池与数据库通信，并为前端提供服务接口。这既保障前端用户不能直接操作数据库，维护数据的安全性，又简便平台的开发和维护［7，8］。平台的总体架构如图1所示。

图1 平台总体架构

3.2 主要功能

系统实现了二维GIS 和三维GIS 中常用的功能，如放大、缩小、漫游、书签、图例、图层控制，规划业务相关的查询、统计、项目管理、项目查询、方案对比等一系列规划相关功能。系统详细功能组织图如图2所示。

图2 平台功能组织图

3.3 实现过程

面向服务架构模式简便用户的平台实现过程。前端开发人员调用服务的接口与服务进行通信，从而不用管服务的实现。服务端开发人员只要按照系统设计的接口，实现相应的功能，不必担心前端的设计。整个系统通过服务这种原子式的形式搭建，即剥离的前端开发人员和服务端人员服务，既降低了交互难度，又实现系统的松散耦合。图3以平台中管线碰撞功能为例，介绍实现过程。

图3 管线碰撞实现过程

4 平台实现

4.1 开发环境

本系统采用面向服务的架构模式，数据库采用Oracle11g，通过C#语言进行服务开发，通过Flex 和Javascript技术进行前端界面开发。平台主要使用OpenSceneGraph技术进行三维平台开发，主要开发平台如表1所示。

表1 系统开发环境

4.2 功能实现

天津市规划局二三维网络综合管理平台根据规划业务需求，克服网络三维GIS 展示难点，创新性的发布CAD 相关服务，实现图2所有的功能，本文详细介绍其中的几个功能。

(1)联动查询:辅助规划审批

通过某一图层定位后，查询其同一位置其他图层中地块的相关信息。例如消防专项规划对应的地块，查询该地块的控制规划相关信息，如图4所示。这解决了在不同的数据之间来回切换查找的难题。通过数据整理和建立GIS 系统后，大大加快了信息的查询数据。提高了工作效率。

(2)项目档案管理:实现数据文档历史回溯

目前，市政档案等相关数据都是按照文件的形式结合Excel 表格按月份进行存储，如果想找某一个项目的文件，需要回忆在大概某年某月的文件夹中，并在对应的Excel 表中去寻找对应的文件目录。不便于数据的查询和查找。通过该功能，现在可以方便地对数据文件进行存储和查找。可以轻松对所有项目文件进行管理，如图5所示。

图4 联动查询

图5 项目档案管理

(3)图属一体化:快速输出项目情况表

综合业务科提出需要对项目的综合信息进行查询，并生成报表。于是，首先实现了图形数据与属性数据上传的功能。通过将整理好的Excel 表格和对应的SHP，CAD 数据进行上传，从而在项目综合图层中建立了要素。通过该层便可以进行相关的查询与统计，可以显示出项目的综合情况，并可以打印输出相对应的表格。之前需要查询多张Excel 并核对生成的表格，如今可以通过该功能快速地输出打印，并可以在电子地图中定位查询(如图6所示)，提高了工作效率。

图6 图属一体化(各个阶段属性表和各个阶段的图)

(4)建筑方案对比:辅助规划会审

在传统的建筑方案对比阶段，建筑方案的平立剖图是审批的直接依据。但图纸的抽象性影响了审批的效率与速度。因此，该平台中加入了三维模型多屏幕多方案同步对比功能。多个建筑物模型可以同时显示在对应的三维窗口中，并且这些三维窗口可以同步的旋转、缩放。因此各设计方案可以进行360°全方位同步对比，它们在同一地块中的效果可以直观显示，便于审批决策的制定，如图7所示。

图7 建筑方案对比

(5)管线三维空间化:辅助路由设计与审批

传统的管线设计是依据城市工程管线综合设计规范，由人工进行管线路由的选取，但是埋深信息的不直观，给设计工作带来不便。本文二三维平台实现了路由的辅助设计，用户需要选定一定长度的规划路中心线，并指定设计管线距该中心线的距离、管线种类、管径及管线埋深等信息，系统会自动依据规范检查该设计管线与其他管线的碰撞情况。与此同时，设计管线可以自动生成三维模型，并放入实测生成的三维管线模型库，进行三维空间的设计管线展示，便于设计方案的最终审定。

上传具有一定标准的设计管线，上传成功后，系统自动定位至设计管线所在位置。其中，黄白相间的模型即为上传后生成的三维管线，若发生碰撞，会在碰撞处用红色的箭头指示出来，如图8所示。

图8 管线碰撞分析

5 总 结

规划资源一体库整合现有规划数据资源，进行数据预处理并统一入库管理，实现数据共享，提高数据管理水平。规划二三维网络综合管理平台以一体库为基础，解决三维网络GIS 中的难题，创新性地加入CAD相关服务，实现规划业务与GIS 数据的关联显示、查询、统计、分析、管理等，极大提高了规划业务管理水平，实现规划管理职能化。

［1］董杰，王昊．基于GIS 的二三维一体化技术在电力应急中的应用［J］．能源与节能，2011(7):25－27．

［2］王燕．二三维一体化的WebGIS 系统的研究与实现［J］．现代测绘，2011，9(5):46－47．

［3］邵明旭，许惠平，覃如府等．二三维联动的虚拟校园设计与实现［J］．地理信息世界，2008，6(2):73－76．

［4］曾令卫．邓家褆 二三维一体化CAD 系统中工程图纸自动生成技术的研究和实现［J］．计算机工程与应用，2002，38(8)．

［5］万幼，边馥苓．二三维联动的GIS 系统体系结构构建技术［J］．地理信息世界，2008，6(2)．

［6］刘学党，伊尧国．基于WEB 的城市三维地理信息系统构建方法研究［J］．天津城市建设学院学报，2006，12(1)．

［7］陈友华，赵民．城市规划概论［M］．上海:上海科学技术丈献出版社，2005．

［8］唐桢．辅助城市规划设计的三维GIS 的研究与实现——以“广州东部汽车产业基地”为例［D］．广东:中山大学，2010．