湖北省公共应急服务三维地理信息平台应用

杨 丽，李 兵，聂小波，黄 蕾

（1．湖北省测绘成果档案馆，湖北 武汉430074）

湖北省位于我国中部地区，存在水旱灾害、气象灾害、地质灾害、食品安全、事故灾害、重大动物与植物疫情等重大风险隐患，因此，加快应急地理信息服务平台建设，健全湖北省测绘应急保障工作机制，有效整合我省测绘资源，提高测绘应急保障能力，具有重要意义[1-3]。湖北省公共应急服务三维地理信息平台的建设主要是运用空间信息技术，结合计算机及数据库技术，以湖北省地理信息公共平台及“数字城市”地理空间框架成果数据为基础，集成重点类型应急专题信息，构建湖北省应急三维地理信息平台，实现地理信息数据共建共享、基础地理及应急专题信息的三维展示、分析和集成服务，为湖北省政府部门处置突发事件提供三维空间信息服务和辅助决策支持。

1 系统总体设计

1.1 总体架构

湖北省公共应急服务地理信息平台三维子系统采用5层架构：支撑层、数据层、逻辑层、应用层和用户层，如图1所示。其中，支撑层主要提供网络支持和计算机硬软件平台；数据层用于管理海量基础地理信息数据和应急专题信息数据；逻辑层提供三维浏览、图层管理、空间量测等模块；应用层则为用户终端，提供三维辅助决策可视化和用户交互等功能；用户层则面向不同的政府部门用户。

1.2 功能设计

根据系统功能需求，将系统功能实现主要划分为8大功能模块，如图2所示。

1）三维浏览模块。采用先进的图像压缩和调入技术，实现三维地形场景的无缝调度，提供三维场景手动漫游、按既定路线飞行漫游等多种三维浏览方式，可在三维场景中前进、后退，改变行走方向，升高、降低视点以及快速定位。

2）图层管理模块。提供图层管理功能，可添加、删除各种类型场景数据（影像、矢量、地名、三维实体模型数据等），可设置各种图层可见状态。

3）空间量测模块。根据用户要求，提供三维场景中距离量算、面积量算、坐标查询和高程查询等三维量测功能，满足用户的地理空间分析需要。

4）信息查询模块。可根据应急资源名称快速查询应急专题信息，方便用户在进行应急管理工作时进行快速应急资源位置定位。

5）地名搜索模块。在数据库中搜索和显示与地名匹配的所有记录，对各个记录可在三维场景中快速定位。

6）坐标定位模块。提供三维场景坐标快速定位功能，用户通过输入已知的坐标（经纬度），即可在三维场景中快速定位。

7） 数据库访问模块。提供数据库链接、查询等功能，为其他功能模块从数据库中查询不同数据信息提供支持。

8）其他功能模块。提供鹰眼显示、全屏显示和数据加载功能，提供音频、视屏、网页等多种多媒体格式数据播放功能。

1.3 数据库设计

系统数据主要包括矢量数据、数字高程模型数据、影像数据、三维实体模型数据、地名数据、多媒体信息数据和应急专题信息数据7个部分。结合数据特点，并参考相关标准规范，将系统综合信息数据库划分为矢量数据库、三维模型数据库、地名数据库、多媒体信息数据库及应急专题信息数据库5个子数据库。由于各子数据库数据源主要是省级平台及“数字城市”框架数据成果体系的最新现势成果数据，因此，综合信息数据库中，只对现势库进行设计和建设。

数据库体系中，矢量数据库主要包括省级平台1∶25万、1∶5万矢量核心要素数据及部分“数字城市”大比例尺矢量核心要素数据。三维模型数据库分为地形模型数据库和要素模型数据库2部分，其中，地形模型数据库细分为影像数据库和数字高程模型数据库，分别存储三维场景中需使用到的影像数据和数字高程模型数据。为提高三维场景浏览速度，所有数据以金字塔形式进行分级存储。地名数据库存储不同比例尺的行政区划、交通、水系、山脉等名称信息数据，以及“数字城市”中涉及到的大比例尺地名数据（标志物、兴趣点名称数据等）。多媒体信息数据库包括网页、音频、视频等信息数据。应急专题信息数据库主要包括危险源数据、防护目标数据、保障资源数据3大类。整个数据库逻辑体系如图3所示。

2 系统实现

本系统充分利用“数字湖北”和“数字城市”地理空间框架建设的成果，以及湖北省应急专题数据库建设成果，集成了覆盖湖北全省的30 m分辨率TM影像数据、2.5 m分辨率SPOT5影像数据，省内16个城市重点地区的高清数字正射影像，全省1∶5万数字高程模型，全省的境界、交通、水系、居民地、注记，及潜江、鄂州、襄阳、荆门4个城市重点城区的三维模型数据和矢量、地名数据，以及湖北省重大危险源、防护目标、保障资源等应急专题信息。

由于三维系统具有数据量大、实时性强、对硬件要求高等特点，本系统采用C/S架构，可提高三维子系统应用效果，提升系统应急辅助决策能力。采用的操作系统为Windows XP，开发语言为VB6.0，UML建模工具为Rational Rose，如图4所示。

系统不仅解决了全省范围内基础地理空间数据集成管理，海量、多尺度遥感影像数据、数字高程模型数据、三维模型数据的高效管理和动态加载等关键技术问题，还针对应急指挥工作的实际需要开发了三维浏览、路线飞行、地名搜索、坐标定位等浏览查询功能，距离量算、面积量算、坐标量算等空间分析功能，以及危险源、防护目标、保障资源等应急专题信息查询功能。

1）浏览查询功能。便于应急指挥工作人员以三维立体的方式浏览全省范围内的地形地貌，掌握省内交通、水系、居民地的分布情况；可通过地名、坐标等信息快速查询到灾害位置，并浏览周边的地理环境；通过路线飞行功能模拟警务巡逻、应急救灾救援路线，为灾前预警分析、灾中应急处置和指挥调度提供辅助决策支持[4,5]。

2）应急专题信息查询功能。便于应急指挥工作人员查看危险源和各类风险隐患的空间分布情况，掌握其危害可能的影响范围等属性信息；查看各类防护目标的空间分布情况及详细信息；查看各类应急保障资源的空间分布及其救灾人力、物资储备状况等属性信息，辅助应急指挥工作人员在发生事故时进行指挥调度、事故处理和相关救援工作[6]。如图5、图6所示，应急指挥工作人员可查询到派出所的警员人数和警车数量，以及森林防火物资储备库的主管部门、负责人姓名和电话、储备物资等基本情况。

3）空间分析功能。可对事故发生区域及其波及范围进行面积量算、前后时相影像对比分析，辅助进行灾情评估；也可通过距离量算功能结合应急专题信息查询功能，辅助选择最佳的医院或消防队进行应急救援工作，以减少人员和财产损失，如图7所示。

3 结 语

本平台将三维可视化技术与地理信息技术相结合，集成了基础地理信息与应急专题信息等多源数据，实现了信息资源共享，促进了湖北省政府部门应急管理信息化建设；提供的空间分析功能和应急专题信息查询功能，可辅助湖北省政府应急部门领导对突发事件进行宏观分析决策。随着平台的投入使用和三维GIS技术的更新发展，其在应急专题信息数据库建设、三维海量数据管理、应急服务特色功能开发上还需进一步的优化与创新。

[1]刘斌,辛海强.省级应急平台体系建设初探[J].地理信息世界,2007(2):27-31

[2]聂小波,邱儒琼,肖昶，等.湖北省公共应急服务地理信息平台应用研究[J].地理空间信息,2011,9(2):43-48

[3]阮红利,袁存忠,吴飞.基于三维地理信息的福建省地震应急指挥系统设计与实现[C].中国测绘学会2007年“信息化测绘论坛”学术年会，长沙，2007

[4]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):25-28

[5]肖金城,王恩泉,胡特彧.三维地理信息应急指挥系统设计[J].测绘科学, 2011,36(2):181-183

[6]周美娟,俞强,杨诗华,等.基于Skyline 的公安三维GIS 展现应用系统[J].测绘科学, 2011,36(3):213-215

[7]袁超,罗灵军.省级应急管理地理信息平台及实现技术研究——以重庆市为例[J].地理信息世界, 2011(1):58-64

[8]骆成凤.新疆维吾尔族自治区突发公共事件应急指挥平台框架设计[J]. 测绘科学, 2008,33(3):143-145