城市新区三维可视化平台设计及应用实践

金和平 潘军 韦昌辉 卞林 韦嵬 卢涵宇

摘要：针对现代化城市新区开发存在人员复杂、数据更新不及时、管理难度大等诸多问题。本文分析了贵安新区城市建设的应用需求，以贵安新区三维地理信息和社会经济信息为基础，开发一个多维度、高效化、科学化及精准化的贵安新区三维可视化平台。实现了“一库一平台N应用”等功能，能够为管理者提供全方位的信息和决策支持，优化了管理体系和结构，提高了管理水平和效率，有利于贵安新区数字城市建设。

关键词：城市新区 ;三维可视化;平台设计;应用实践

中图分类号：TP274            文献标识码：A

文章编号：1009-3044（2020）17-0022-03

近年来，随着经济及城市化进程的快速发展，老城区通常无法满足城市扩张的需求，为吸引人口政策及解决城市发展的需求，大城市一般采用开发城市新区进行解决。而城市新区的开发往往伴随着大量的工作及急速增长的数据，传统的手段难以胜任;研制城市新区三维可视化平台，解决开发城市新区所面临的问题，具有十分重要的现实意义[1-4]。

随着我国城市化的发展，城市新区建设面临人员复杂、数据更新不及时、开发进度管理难等诸多问题。为解决实际面临的问题，越来越多的学者将大数据、云计算、人工智能及GIS三维可视化应用在各行各业管理中。李金标等[1]以3DMine、Unity3D软件为依托，利用Web3D技术实现了矿山资源储备量动态变化三维可视化平台，实现了矿业信息话及非专业管理人员对矿山的高效管理;谭傜月等[2]设计了一个交互式Web端可视化应用系统，解决了勘探生产系统对空间信息表征不足及过于依赖控件开发的问题。余红民等[3]以化工园区现状提出建设三维可视化的化工园区综合运维管理平台，该平台在集成GIS、BIM及物联网等技术后实现了园区物业管理服务、信息化决策及节能管理等一系列智能化管理，提高了工作效率;李志炜等[4]开发了海洋环境数据三维可视化系统，重点解决了海洋环境可视化表达、特征提取及应用拓展等需求，实现了海洋多源信息的集成和可视化。以上研究说明三维可视化系统应用广泛，有很好的研究意义和经济价值。

本文针对城市新区开发遇到的问题，将三维地理信息和社会经济信息综合集成，将决策支持系统构架在地理空间信息基础上，以地理信息系统作为基础对话界面，来设计实现一个多维度、高效化、科学化及精准化的城市新区三维可视化平台，为管理者提供全方位的信息和决策支持，实现“一库一平台N应用”等功能。

1需求分析

贵州省贵安新区是由国务院批复设立的第八個国家级新区，承载着西部地区重要经济增长极、内陆开放型经济新高地、生态文明示范区三大战略定位，先后获批国家大数据综合试验区、国家大数据产业集聚区、中国南方数据中心示范基地。

围绕“高端化、绿色化、集约化”发展思路，贵安新区不断推进数字城市建设的先行，2019年4月正式启动 “一云一网一平台”协同中心建设。旨在推动大数据全产业链、全治理链、全服务链融合，为国家实施大数据战略积累经验、探索路子做出示范。为此，开发的三维可视化平台将考虑如下信息。

（1）城市新区的开发往往是在空白土地区域上建一座新城，规划尤其是土地资源科学合理充分利用显得尤为重要，特别是西南地区地势起伏大的贵安新区，平面二维空间数据往往满足不了需要，需充分利用三维地理空间数据。

（2）新区开发先期重点在于基础设施、市政管网及园区建设，面貌变化快且大，不仅这些建设过程的管控迫切需要三维地理空间数据的支撑，而且新区城市管理需要快速频繁地更新空间地理信息以满足城市运营的需要。

（3）新区开发前期一般征拆任务重，征地拆迁的建筑物和耕地等实物的快速精确定位和精准计算需要三维地理空间信息的采集分析计算。

（4）新区开发往往以经济发展和招商为第一要务，三维空间信息可以更好地支持潜在投资商对土地和配套设施的精准理解分析。

（5）新区初期产业运营企业入住人员变化大，做到高质量配套服务和社会治理难度大，企业、人员、办公生活设施三维空间分布及可视化显得尤为必要。

2 城市新区三维可视化平台

针对贵安新区开发遇到的人员复杂、数据更新不及时、开发进度管理难等问题，本系统以地理信息系统为基础，综合集成三维地理信息和社会经济信息，开发设计一个多维度、高效化、科学化及精准化的贵安新区三维空可视化平台，如图1所示。系统由信息化基础设施、三维空间地理信息系统数据库、应用开发与集成系统、三维空间可视化综合指挥系统四个部分组成。平台系统功能主要有：协同应急指挥调度、一屏多用、会商可见、城市部件管理直观、征安控违数据对比、定位和突发事件处置、招商引资远程看地看数据、以房管人、企业信息管理等功能模块;系统平台已实现“一库”（地理信息资源库）、“一平台”（三维可视化城市管理平台）、N应用（贵安新区各职能部门应用）。

同时，为便于贵安新区三维空间可视化平台的建设及应用的方便，将其建设为“一屏共享、四端协同”的综合系统，开发端仅能对系统进行加工不能直接读取的政务数据;会议端用于与各职能部门的数据协同，方便部门实现远程协同;管理端用于管理者查询、辅助决策;执行端用于采集一线信息和执行指挥中心指令。同时为促进该平台对政府服务部门政务流程的改进，该系统通过对城市数据进行采集后，以大数据分析技术及三维空间可视化的平台进行多维度数据融合，反向作用于政务流程再造。

3城市新区三维可视化平台应用

3.1协同应急指挥调度

过去在面临紧急时间的时候，主要存在：（1）不能快速了解现场情况;（2）需多方了解现场情况，应急处置时效性不高及信息不全;（3）容易因处理不及时造成的大量伤亡损失等问题。为此，城市新区三维可视化平台能够解决之前的问题，使得紧急救援“快、好、省”获得最佳救援时间：（1）现场实景三维结合共享数据，快速响应并有效部署;（3）现场情况直观可视，三维沙盘快速形成应急方案，效率高;（4）大幅缩短应急响应时间，减少损失，将事件的影响降到最低，如图2所示。

3.2一屏多用促提升

在以往城市管理中，由于监管不及时，发现问题慢;传统人工巡查执法效率低、取证难;需要大量编员等问题造成过多的资源浪费及问题处理慢等问题。而城市新区三维可视化平台在城市管理中能够实现：（1）一屏多用共享视频资源，时刻宏观监控，快速有效出勤;（2）一屏多用共享数据资源，针对性强，取证容易;（3）少投入并节省30%以上巡查人员和现场巡查时间。能够有效提升资源利用及工作效率。如图3所示。

3.3 会商内容可视

以往会议过程中，不能快速明了会议标的现场情况，资料调取烦琐。需多方了解现场情况，较难掌握现场关联情况，导致效率低。本平台可实现：（1）现场实景三维结合共享数据，形成标的统一，决策迅速;（2）现场情况直观可视，方便全方位、多维度掌握整体信息;（3）将实地情况和相应数据呈现到会场，节省30%以上的时间。如图4所示。

3.4 城市部件管理更直观

城市新区部件多而杂，对实时状态的了解延迟，维修响应速度慢，现有的管理模式很难应对不断增加的部件，管理难度大，部件维护管理成本较大、因部件维修不及时造成了大量损失，应用本平台后，让部件实时信息直观可视，实现快速查看和管理，及时维修，针对城市部件形成系统有效的管理，提高维保效率，减少90%因部件損坏造成的损失，节省部件管理维护成本。如图5所示。

3.5 征安控违数据对比

通过历史数据和即时数据做比对，结合三维地图特性，对违章建筑进行精准分析，在数据中心进行自动运算在地图上找出差异，将结果提交相关职能部门作为决策数据支撑。达到从时间上、空间上为城市建筑的监测与管理工作实现有据可依、有证可查，能有效降低相关部门的管理成本和执法难度，减少在征安控违执法时引起的社会矛盾。如图6所示。

3.6定位和突发事件处置

建立基于影像的城市三维系统，构建真实、准确的虚拟场景，通过输入位置的信息，实现模糊查询，找出要查询的位置信息，突破平面瓶颈，实现空间定位。通过智能分析案件事发地点定位出位置信息，与摄像头、警力、应急资源、派出所等周边资源进行匹配和综合分析，及时掌控现场的相关情况，为事件处置提供辅助参考信息。（数据完善可实现真正智能匹配、响应、分析）提高公安，交通，消防等相关部门对突发事件的反应速度。对突发性或群体性事件的指挥调度工作提供信息支撑。如图7所示。

3.7招商引资远程看地看数据

过去在招商引资过程中面临着必须亲临现场，项目落地周期慢;寻找项目落地地点的数据信息分散零碎;多部门陪同，看地耗时多等问题，而城市新区三维可视化平台在招商引资的应用上能够实现远程调用系统接口，快速浏览三维实景查看相应招商数据;看地看数据更便捷，提高互动效应;节省50%以上的时间，省心省钱省人力。如图8所示。

3.8以房管人

开发的系统如图6所示。通过以房管人的区域管理、精准查询、信息录入等功能模块能够实现对各级行政管理区域进行精准划分和管理辖区人口数量、类型统计分析，对单个人员精确的定位实现以人查房、以房管人，查看并管理人员基础信息和家庭成员信息，对重点监控人口在地图上查看其分布区域、类型及定位监控的目的。人口信息绑定对应地址，落实管辖部门，实时更新数据，保证数据的鲜活，更直观地查看人口密度。提高相关部门的管理效率，从而实现将有限的管理人员和资源合理匹配于全区地域范围内。如图9所示。

3.9企业信息管理

通过在三维地图上将企业的注册地址进行精准定位，并关联企业详细信息，解决企业注册地址和工作地址信息不对称问题，提高工商、税务、消防等有关部门工作精准度，能有效杜绝企业骗取登记的情况，避免皮包公司的出现，为征信体系建设中发挥重要作用。

4结语

针对现代化城市新区开发的实际需求，本文分析了城市新区三维可视化的需求，以地理空间信息为基础，综合集成三维地理信息和社会经济信息，开发了一个多维度、高效化、科学化及精准化的，能够提供全方位的信息和决策支持的城市新区三维可视化平台。该平台实现贵安新区一库一平台N应用三维数字城市功能，也是数字中国的整体推进的有效探索，有利于城市新区建设的管理和决策。

参考文献：

[1] 李金标，陈思，刘人萍，等.基于Web3D的矿山资源储量动态变化三维可视化平台[J].工业技术创新，2019，6（6）：47-51.

[2] 谭傜月，张余强，何小海，等.基于WebGL的勘探地形及探井信息三维可视化系统设计[J].现代计算机，2020（3）：99-103.

[3] 余红民.三维可视化综合运维管理系统在化工园区管理中的应用[J].化工管理，2019（34）：10-11.

[4] 李志炜，傅军，韩洪祥.海洋环境数据三维可视化系统设计与实现[J].海洋测绘，2019，39（6）：68-72.

【通联编辑：光文玲】