基于3DGIS的城市社会管理平台解决方案

邱儒琼，聂小波，张 丹

（1.湖北省基础地理信息中心，湖北 武汉 430074；2.中国地质大学（武汉），湖北 武汉430074）

基于3DGIS的城市社会管理平台解决方案

邱儒琼1,2，聂小波1，张 丹1

（1.湖北省基础地理信息中心，湖北 武汉 430074；2.中国地质大学（武汉），湖北 武汉430074）

分析了城市社会管理平台的数据需求和功能需求，阐述了如何基于基础地理信息数据库和专题信息资源，运用计算机技术、3DGIS技术等现代科技手段，构建城市社会管理三维平台，对其他城市建立基于3DGIS的城市社会管理平台具有借鉴意义。

社会管理；城市网格化；3DGIS；解决方案

城市是一定区域经济、政治、文化、信息和服务的中心，是社会重要的组成单元，在国民经济和社会发展中发挥着主导作用[1]。随着我国城市高速发展，人口、住房等城市社会问题日益凸显，城市社会管理需要将城市建设和社会发展紧密结合起来，促进城市的健康发展，协调社会管理全局[2]。近年来，城市网格化管理依托数字城市技术，结合现代城市管理理论，创建了数字化、网格化城市管理新模式[3]。3DGIS作为城市网格化管理的关键技术之一[4]，不仅突破了空间信息在二维平面内单调展示的束缚，而且为空间分析和信息判读提供了更好的途径，也为各行业提供了更直观的辅助决策支持[5,6]。

本文以鄂州社会管理三维平台原型为例，整合各类基础地理信息数据以及社会管理专题资源，探索了基于3DGIS的多种技术集成的城市社会管理平台的关键技术、总体架构和相应功能。

1 需求分析

1.1 数据需求

鄂州社会管理三维平台数据涉及基础地理信息数据和专题数据。基础地理信息数据包括影像数据、高程数据、矢量数据、注记数据和三维模型等。其中，影像数据采用SPOT卫星影像和鄂州正射影像图成果等；高程数据采用湖北1∶5万DEM数据等；矢量数据包含鄂州境界及县区级行政区划（面）等；注记数据包含鄂州县区级行政区划名称等；专题数据包括房产信息和人口信息等；数据坐标系统采用1980西安坐标系，经纬度坐标。

1.2 功能需求

鄂州社会管理三维平台功能主要包括三维浏览、图层管理、地名定位等，同时提供距离量算、面积量算、坐标量算、日照分析、视域分析、通视分析、剖面分析等功能。另外，信息查询能够实现“以人查房、以房查人”等功能。

1.3 总体目标

平台建设的总体目标是构建一个数字城市社会管理三维平台产品，以数字城市基础地理信息数据及专题资源为支撑，运用计算机技术、3DGIS技术等现代科技手段，实现基于真实地理世界的三维景观，重现真实的城市原貌，从而为政府部门的网格化管理与决策提供强有力的三维地理信息支撑，提高管理质量和效率，实现城市的可持续发展。

2 技术路线

2.1 关键技术

1）数字地球技术。数字地球是对真实地球及其相关现象统一的数字化重现和认识。主要是采用数字化的手段，嵌入海量地理数据，实现多分辨率、三维地球描述，即“虚拟地球”。本平台基于先进的数字地球技术，以三维虚拟地球为展现平台，结合高分辨率航片影像、卫星遥感影像、数字高程模型、城市三维模型、注记数据、社会管理专题数据等，建立了直观、立体、全方位的信息管理系统，实现了在计算机屏幕上全局、真实地再现城市三维景观。

2）多源数据无缝集成技术。随着计算机、传感器、图像处理等技术的快速发展，地理信息数据的获取方式越来越多元化，形成多种格式的原始数据。本系统平台通过对基础地理信息数据和专题数据等多源数据进行分析，充分利用已有的基础地理及社会管理专题数据资源，建立了多源数据的空间索引，使得各种类型数据密切关联，实现了多种数据之间的无缝集成、相互检索和综合利用。

3）海量数据动态加载技术。海量数据动态加载即为GIS空间数据可视化，包括空间数据组织与调度、空间数据可视化、过程模拟、探索性分析等过程。其中，核心是组织与调度，主要解决海量空间数据的简化模式和快速调度。空间数据的调度，关键在于数据的索引与检索，空间索引的性能优劣直接影响到GIS系统的效率和生命周期。本项目中，通过综合采用分布式存储技术、金字塔分级技术、瓦片预生成技术、图像压缩技术、动态加载技术等，实现了对海量影像数据、数字高程模型数据、三维模型数据等的高效管理和动态加载。

4）友好实用的信息查询功能。本平台中，通过三维拾取和交互技术，提供了方便实用的信息查询功能，通过该功能，可以查询地表的三维坐标，如经度、纬度、高度等；还可查询各种专题信息，包括房产及其人口信息等；通过地名搜索，可以在各种行政区划间快速定位。

5）强大的空间分析功能。GIS空间分析是其区别于其他信息系统的重要标志，是GIS系统的核心功能。本系统中，集成了大量复杂的三维空间分析算法，通过这些算法，提供了多种实用的三维空间分析功能，主要包括视线分析、日照分析、剖面分析等。运用这些功能，实现了对城市社会管理的高效辅助。

2.2 总体架构

平台总体框架如图1所示。

图1 鄂州社会管理平台总体架构图

2.3 运行环境

1）软件环境。操作系统：WinXP/Windows7；三维软件：Skyline Runtime 6.1；数据库软件：Access 2003。

2）硬件环境。处理器：Intel多核，主频3.2 G以上；内存：4 G；硬盘：500 G；显卡：显存512 M以上。

3）网络环境。采用C/S应用模式，运行于局域网。

2.4 功能设计

根据系统功能需求，将系统功能实现主要划分为10大功能模块，如图2所示。

1）三维浏览模块。可以通过鼠标，在三维场景中完成地图放大、缩小、漫游等操作。

2）图层管理模块。可以设置各种图层可见状态。

3）空间量测模块。可以在三维场景中进行距离量算、面积量算、坐标查询等操作。

4）信息查询模块。可以实现以人查房、以房查人等多种社会管理信息查询功能。

图2 系统功能模块组成图

5）地名查询模块。输入地名，可以得到与输入地名相匹配的所有记录。

6）日照分析模块。可以模拟日照在某一天之内的动态变化，分析特定建筑物的阴影对其他建筑物的影响。

7）视域分析模块。可以分析从视点出发的视域范围内建筑物对视线的遮挡情况，得到视域范围内可见区域范围和不可见区域范围。

8）通视分析模块。模拟人眼沿视线观察的物体，来分析场景中两点或多点之间的可见性，并在地图上显示视线是否可见。

9）剖面分析模块。沿所绘制的断面线纵剖地形，从而得到断面图以及相关的信息。

10）其他功能模块。可以实现全屏显示等功能。

2.5 数据库设计

平台数据库设计如图3所示。

图3 系统平台数据库设计图

3 建设成果

鄂州社会管理三维平台系统实现了三维浏览、图层管理、空间量测、信息查询、地名查询、坐标定位、日照分析、视域分析、通视分析、剖面分析等功能，可以为政府部门提供决策支持，主界面如图4所示。信息查询模块能够实现“以人查房、以房查人”等功能，界面如图5和6所示。

图4 鄂州社会管理三维平台主界面

图5 “以房查人”根据房屋查询功能界面

图6 “以人查房”根据人查询房屋界面

4 结 语

三维地理信息系统是近几年来国内外信息产业界关注的热点，随着技术的发展，其在数字城市领域中的应用也越来越广泛，越来越深入[7]。鄂州社会管理三维平台系统作为城市社会管理三维平台，采用基于Skyline的三维地理信息平台构建，提供了信息搜索、空间分析、快速定位、辅助管理等功能，具有支持海量地理信息数据、无缝集成多源数据、三维可视化效果好等诸多特点，能够为政府部门、企业、各专业领域用户提供性能优、成本低、扩展性好的城市社会管理平台解决方案。对于创新和优化数字城市各行各业信息化管理理念、方法、机制，推进地理信息的社会化应用具有借鉴意义。

[1] 王倩.城市网格化管理中应急事件的分析与对策研究[D].西安:西安建筑科技大学,2009

[2] 张岚,隋佰玲.城市社会管理及其新模式探讨[J].城市观察,2012(2):119-127

[3] 邱春霞,张亚南.城市网格化管理系统平台初步设计[J].西安科技大学学报, 2008,28(1):96-99

[4] 罗康,张驰月.基于GIS的城市网格化管理关键技术研究[J].科技资讯,2011(25):44-45

[5] 王海霞,尚士友,岳继雄,等.乌拉特国家级自然保护区三维GIS平台的设计[J].内蒙古农业大学学报:自然科学版,2011,32(3):153-156

[6] 曾银龙,贾跃,朱炼.面向服务的城市三维GIS框架及应用研究[J].江苏城市规划,2011(4):28-33

[7] 邱儒琼,聂小波.基于Web的3DGIS研究[J].测绘科学,2011,36(2):10-11

[8] 聂小波,李兵,王雪艳,等.基于移动互联网的定位服务平台建设[J].地理空间信息,2014,12(4):23-26

P208

B

1672-4623（2015）01-0176-04

10.3969/j.issn.1672-4623.2015.01.059

邱儒琼，硕士，高级工程师，主要从事地理信息系统等的科研和应用工作。

2014-04-28。