三维地理信息系统在智慧城市中的应用前景研究

童严文，雷海智，逯宏伟

（1.青海省水文地质及地热地质重点实验室；2.青海省水文地质工程地质环境地质调查院）

三维地理信息系统在智慧城市中的应用前景研究

童严文1,2，雷海智1,2，逯宏伟1,2

（1.青海省水文地质及地热地质重点实验室；2.青海省水文地质工程地质环境地质调查院）

随着信息科技的深入发展，智慧城市已经成为当前城市管理的发展趋势。论文对三维地理信息系统进行解析，探讨其在智慧城市中的应用前景，为城市管理与发展提供有价值的参考。

智慧城市；三维地理信息系统；应用前景

1 三维地理信息系统的基础理论

三维地理信息系统，是指在计算机系统的支持下，对地球空间中的地理数据进行采集和储存，并经过系统软件的运算和分析之后，以三维立体的形式进行展示。因此，三维地理信息系统实际分为三个层级。

1.1 数据层

三维地理信息系统对于地理数据的管理，首先起到一个工具箱的作用，其作为地理数据信息的数据库，容纳了所采集的海量空间数据信息，并提供了相对应的操作功能、索引功能等数据处理功能。三维地理信息系统，通过对各类数据的汇集和管理，构建了系统处理数据和展示信息的基础。

1.2 逻辑层

三维地理信息系统中的海量数据，是不可能通过人工的形式进行统筹分析。人工处理只能针对个别情况、关键信息进行定点查找和分析，而对于无法计量的数据库，只能通过系统强大的后台处理功能，在设定好相应的运算法则和逻辑规则的前提下，进行自动化分析，并得出人们所关心和关注的情报。

1.3 应用层

三维地理信息系统，不是仅仅是为了采集、储存和处理，其核心价值在于服务于运用。只有将系统中的数据信息所体现的情况反映出来，交由使用者结合实际进行进一步分析，才能为相关的决策提供依据和参考，从而展现信息系统的实用性。三维地理信息系统，势必要发挥其可视化的特点，通过将数据信息及所形成的分析以三维立体虚拟场景的形式进行演示，可以使人们直观地了解整体情况，从而对相关决策进行调整和决定。

2 三维地理信息系统在智慧城市中的应用

智慧城市的理念，是在信息和通信技术迅猛发展的背景下，逐渐成长起来的。一方面，随着信息化的深入推进，信息技术中对于感知、定位、识记、传输等元素，以及远超人类能力的信息存储、计算、分析等功能，使其在城市发展与管理过程中占据了越来越重要的地位。另一方面，随着人们生活水平的不断提高，温饱问题已经不再是困扰着城市居民的首要问题，而对于生活质量和居住环境的要求，逐渐成为人们日益关注的焦点。在此形势下，以信息化为主导、网络技术和物联网技术为基础的智慧城市发展理念逐渐成为了主流趋势，开创了城市建设与发展的新纪元[1]。

2.1 展示地理空间

对于地理空间的展示，是三维地理信息系统应用最广也是最基础的领域。最为基本的运用，就是利用三维地理信息系统，将城市的现状和未来的规划，构建出设计好的虚拟3D场景，使城市的参观者和投资者能够清楚地了解城市的具体情况和未来走势，并与城市的管理者达成一定的共识，或者提出有价值的整改建议，使每个人都成为城市管理与发展的重要一份子。如通过对街景或区域，通过虚拟3D场景的方式展示出来，使城市的管理决策者能够清晰地了解到城市的整体布局和变化情况，在身临其境的情况下，亲身感受和认识城市的发展与变化，从而为下一步的决策部署做准备。

2.2 提供定位参考

信息技术和通信技术的综合运用，人们感受最深的一项就是定位技术。通过对人们的手机、地址等进行定位，可以精准地寻找到每一个人的具体位置。精准定位，既方便了个人对自己在城市中位置的了解，从而更加熟悉并融入所在的城市，还有利于搭建个人与他人之间的位置联系，从而为物流、通讯等提供便利条件。在三维地理信息系统中，不仅仅是针对个人的定位，更重要的是对城市内人群的集体定位，然后通过定位和行踪轨迹，对人群的聚集地、人流的方向等进行全面细致的分析，从而为城市更好地管理和改善提供决策参考。

2.3 协助规划分析

通过三维地理信息系统的统筹规划和场景展示，可以清楚而真实地反映出城市的建设与运行情况，并对于其中居住、消费、交通等情况进行分析，从而协助对城市进行合理规划。在这其中，通过三维地理信息系统的运用，发现城市交通拥堵的部位，并分析出其中的原因，提供缓解交通压力的有效建议，从而提高城市居民出行的效率，是当前系统运用中取得较好成效的正面事例。三维地理信息系统的作用，使交通运输管理部门的管理质量和效率大幅提升，有效地减少了交通问题造成的环境污染，使城市的社会发展与经济、环境效益得到了提升。

3 三维地理信息系统在智慧城市中的应用前景

三维地理信息系统在智慧城市中的现阶段应用，主要集中在场景展示、跟踪定位等初级功能，以及辅助规划设计等简单协助性作用，对于信息数据的综合运用还比较粗浅。在未来的智慧城市建设与发展中，三维地理信息系统应当进一步发挥优势，以其海量的数据系统、高效的分析系统和前瞻的预测系统，对于城市的规划、设计、管理、完善等方方面面提供更多、更加有效的决策建议，甚至可以对相当一部分城市管理环节实现自动化处理，将城市管理提升到更高的层次。

3.1 为人们的生活提供更多的服务

通过三维地理信息系统，充分全面地展示城市中的生活、生产、消费、娱乐等各式建筑的布局，计算出人口密集度与周边配套设施之间的比例关系，从而做出更加优化的规划设计，使人们的工作、生活与消费、娱乐相匹配。既不会造成居民生活区周边缺乏休闲娱乐，降低人们的生活品质和情趣，也不会导致消费娱乐区域扎堆，给出行、停车等交通造成压力，以及减少不必要的同业竞争带来的负面作用。同时，还可以实时掌握人们的宏观动向和城市的特殊变化，对于灾害和事故能够获得第一手资料，从而为风险预警、快速反应、救援救助和证据收集等做出更好的准备。

3.2 为城市的安全管理提供更多的保障

智慧城市就是用更多的信息科技来代替人力进行管理和事件处置，通过融合物联网、地理空间服务等技术，三维地理信息系统可以更快、更准确地采集各类消防、安保等数据，运用相关系统软件加强对城市内消防监控、调配，以及做好突发事件的应急救援协调工作。如在消防工作中，通过对消防泵、报警器、防火门等消防设施进行虚拟3D场景展示，并配套显示其所在的建筑或区域范围，从而更加方便地发现消防隐患和漏洞。同时当灾情发生时，可以更加快速有效地寻找应急处理路径，并协调各有关单位、部门进行协同作战，使问题在最短时间内得到最有效的解决。

3.3 为城市的未来发展提供更好的预测

三维地理信息系统，是对“大数据”理念的实践运用。通过对信息数据的采集和分析，可以更加全面地了解城市内的各行各业、各式各样的情况，并且在时间的推移中不断地更新和补充数据，从而形成对一个城市的空间、时间多维度的记忆。借助大数据的分析技术，可以在某种程度上提供出超出人工所能及的预测，对城市给予准确有效的定位，从而使城市的管理者和决策者作出的决定更加符合实际，尤其是更加适合于城市的长远发展。

4 结束语

随着城市信息化的深入发展，智慧城市已经成为现代城市发展的趋势和方向，必须引起党和政府的高度重视。三维地理信息技术有着其独特的优势和深层的价值，不能仅仅满足于信息采集和场景展示等初级功能，而要进一步发展其“大数据”、信息化的新兴理念与技术，不断地探索和完善三维地理信息系统的功能，使其为城市的建设与发展作出更大的贡献。

[1]金吉.三维地理信息系统在智慧城市中的应用前景研究[J].环球人文地理，2017(10).

The Application Respect Research of 3D Geographic Information System in Smart City

TONG Yan-wen1,2, LEI Hai-zhi1,2, LU Hong-wei1,2

（1.Qinghai Province Key Laboratory of Hydrology Geology and Geothermal Geology; 2.Qinghai Institute of Hydrogeology,Engineering Geology and Environment Geology)

With the further development of information technology, intelligent city has become the development trend of the current urban management. To parse the three-dimensional geographic information system, this paper discusses its application prospect in wisdom city,provide valuable reference for the development of urban management.

smart cities; three-dimensional geographic information system; application prospect