西宁市三维城市共享平台建设与应用

郭德福，张福存，陈兴芳

(西宁市测绘院，青海 西宁 810001)

1 引 言

近年来，西宁市大力推动“智慧西宁”建设，围绕“智慧民生，幸福西宁”，全力推进智慧城市各项工作。目前西宁市在建设自己综合业务系统时也存在一些不足，比如数据无法共享、服务无法共享、表现形式不够直观、数据存放不规范等情况，无法挖掘和应用大数据价值，容易产生数据安全及资源浪费问题。因此，建立一个可视化程度高、现势性强、共享安全的三维城市共享平台势在必行。

2 系统设计

2.1 实现目标

该平台实现以下目标：建立完善的基础地理空间数据和三维模型数据标准体系，实现数据和服务的一体化管理，支撑专题地理信息的应用。建立地理信息资源目录系统，规范基础信息和政务信息的采集，然后根据各局委办部门职责和已有数据信息情况，在部门分类目录的基础上，建立主题目录。以目录服务为服务基准，提升地理信息资源的利用率，同时实现与政府部门的信息资源、综合业务系统等相互挂接、交互与集成，从而为资源的获取、共享提供有效且安全的整合手段，对于即将开发的新数据资源，在一定范围内进行标准上、宏观上的统一规划。

整合行政服务资源和基础地理信息，基于SOA架构模式和ESB服务总线的总体架构，建立多级别机制，例如转发服务器和应用服务器，支持分布式部署，实现数据前置交换及实时共享，建成西宁市三维城市共享平台。

2.2 项目建设总体框架

本项目建设主要包括标准规范体系、数据资源体系建设、西宁市三维城市共享平台系统建设(政务版共享服务平台、公众版共享服务平台)，示范应用系统建设(西宁市国土资源综合管理系统、三维规划管理辅助系统)，项目建设总体框架如图1所示。其中，标准规范体系主要是保障项目顺利实施的一套技术规范；信息资源数据库是对基础地理信息数据、专题地理信息数据和公共专题数据进行收集、整理并分类建库；共享平台主要是对数据资源进行科学管理，同时为各类应用提供功能服务和数据服务。

图1 项目建设总体框架

2.3 平台体系结构

平台体系结构由基础层、数据层、服务层和应用层四部分组成，平台体系结构如图2所示。

图2 平台体系结构

基础层：基础层主要是由基础软件、基础硬件和网络体系构成，以数据层为基础，为服务提供各种引擎，主要由地图引擎、地名地址匹配引擎、ArcGIS Server等引擎为服务层提供支撑。

数据层：数据库存储采用Oracle11g，依据存储数据的属性和种类，数据层包含了三维共享所需的所有二维基础地理数据库、影像数据库、三维数据库等。

服务层：服务接口层由目录服务、地址匹配服务、ArcGIS Server服务、政务信息图层服务、元数据服务、二维图片、安全认证等服务组成。服务层通过引擎层提供的引擎并整合平台中的所有服务于资源服务系统中，由平台运维系统进行统一的权限管理。

应用层：主要包括政务门户网站、公众版天地图西宁、示范应用系统等。通过服务层提供的资源服务，可满足应用层的各种数据需求，还可以进行搭建所需的应用系统。

2.4 西宁市三维城市共享平台功能设计与实现

西宁市三维城市共享平台为组件式开发系统，各个模块相对独立，主要由运维管理系统、资源服务系统、平台门户系统、数据管理系统、资源目录系统构成。

(1)运维管理系统：运维管理系统主要是三维共享平台的一个综合管理系统，保障系统安全运行，运维管理系统包括安全管理、门户系统管理、资源服务中心、日志巡查、监控管理和健康巡检等内容。

(2)资源服务系统：资源服务系统包括本地服务和远程服务，其中本地服务通过内网进行数据调用，为保证数据本身的安全，远程服务通过调用加密地址转发的形式。

(3)平台门户系统：平台门户包括新闻中心、资源应用、开发中心、个人中心和常见问题等，通过首页菜单导航，系统自动跳转到相应模块界面。

(4)数据管理系统：数据管理系统主要是实现配置管理、数据导入和导出、数据库管理、图层打包、服务发布和地址库管理等工作。

(5)资源目录系统构成：资源目录系统可实现目录管理、资源管理、统计分析等功能。

西宁市三维城市共享平台提供地理信息数据在线浏览功能，目前已收集数据包括主城区三维数据、各时序西宁市DOM，地理国情注释、国土数据、规划数据、教育局学区划片数据、电子地图、平价蔬菜店分布、二维管线、地质灾害、卫片执法、勘测定界、采矿权管理及西宁市DEM。数据集采用统一的西宁市独立坐标系，高程基准为1956黄海高程系。该平台基于上述地理信息数据，叠加专题要素，可实现直观简单的数据分析，同时提供地址匹配功能、地图标绘功能和空间分析功能。如图3所示，为已进行数据整合并发布的数据，通过图层控制方法，西宁市2016年教育划片数据与2016年西宁市DOM数据套合，从而直观展示西宁市学校分区情况。

图3 平台展示西宁市2017年教育划片数据分布情况

3 示范应用

3.1 国土资源综合管理系统

西宁市国土资源综合管理系统增加三维数据方面的功能，弥补西宁市国土资源“一张图”系统没有三维数据及功能的缺失。国土资源综合管理系统是基于三维共享平台的一个二维专题应用平台，该平台集成了所有与国土资源相关的专题数据和基础地理信息数据。专题数据已有建设用地报批、土地管理数据、历史勘测定界、采矿登记数据、卫片执法数据以及地质灾害等数据，基础数据主要是电子地图和DOM数据。

国土资源综合管理系统功能比较丰富，可实现公众查询应用服务、资源管理、业务辅助分析等功能。其中公众查询应用服务能够进行综合搜索、地质灾害查询、矿产资源查询；资源管理即为地图浏览功能，可进行图层控制；业务辅助分析是一个专题统计分析功能，主要包含土地利用现状、地价统计、矿产资源、地质灾害、查询分析、土地利用规划等分析功能，国土资源综合管理系统业务辅助分析功能展示如图4所示。

图4 国土资源综合管理系统辅助分析功能展示图

3.2 三维规划管理辅助系统

三维规划管理辅助系统是基于三维共享平台的一个三维专题应用平台，结合高精度的城市三维实景数据，以虚拟三维实景为技术路线，搭建一个集规划方案研究、规划三维成果展示、在建项目预览及规划项目审批等于一体的规划管理系统，旨在提高城市规划的科学性和精细化管理水平。

(1)构建二三维实景数据集

该系统集二维三维、地上地下数据于同一场景中，实现可视化程度高、现势性强的城市三维实景，地下二维管线与地上三维实景数据在三维规划管理辅助系统中集中展示如图5所示。

图5 二三维地上地下实景数据效果图

(2)三维分析

三维分析功能主要包括坡度坡向分析、等高线分析、淹没分析和拆迁分析，拆迁分析效果图如图6所示。

图6 拆迁分析效果图

(3)三维量测

三维量测可实现水平量测、垂直量测、空间量测和面积量测，通过三维量测，可增强三维地图的可读性，进而为规划管理者提供科学辅助，如图7所示：

图7 空间量测效果图

4 系统建设创新

4.1 二维管线数据在城市共享平台中三维显示

在进行三维管线生成之前要准备好二维管线.mdb数据，需要生成管线数据所在区域的mpt场景，然后利用三维管线生产插件进行数据处理。需要说明的是，在使用三维管线生产插件之前，必须对管线数据的属性字段进行处理，确保字段个数及其他要求与三维管线生产插件的要求相一致，同时要求mpt场景的地形高程要与地形实际相一致。

4.2 三维精细化建模数据与Skyline软件兼容性

西宁市的人工精细建模数据是经过烘焙的模型数据，其烘焙后的效果与Skyline软件不相兼容，所以原有的三维精细建模数据需要进行二次处理，确保处理后的模型在西宁市三维城市共享平台中正常显示，以下为处理方法：

(1)清除壳材质与Lighttingmap贴图，选择带有lighttingmap材质的物体，运行脚本“清除LightMap.ms”清除。

(2)中文名称处理。单个物体为中文名称的，直接选择物体改名字即可；多个物体为中文名称的，则选择全部中文物体，在3ds Max工具栏选择Tools-Rename Objects，设置好基础名称以及编号后点击Rename。

(3)找到中文名称的贴图所在的物体，更改贴图名称为英文，重新赋予到材质球贴图。

(4)模型单面问题原始数据中带alpha通道贴图的物体(如树木、栏杆等)均为单面建模，须制作双面模型。

(5)选择物体使用脚本“优化材质.ms”优化材质，清空多余材质球。

(6)裁切与completemap烘焙。

4.3 MVC框架应用

MVC(Model View Controller)即为模型(model)—视图(view)—控制器(controller)的缩写。用一种业务逻辑、数据、界面显示分离的方法组织代码，将业务逻辑聚集到一个部件里面，在改进和个性化定制界面及用户交互的同时，不需要重新编写业务逻辑。MVC被用于映射传统的输入、处理和输出功能在一个逻辑的图形化用户界面结构中，MVC框架如图8所示。

图8 MVC框架图

MVC模式同时提供了对HTML、CSS和JavaScript的完全控制。通常控制器负责从视图读取数据，控制用户输入，并向模型发送数据。MVC分层有助于管理复杂的应用程序，因为用户可以在一段时间内专门关注一个方面。例如，用户可以在不依赖业务逻辑的情况下专注于视图设计，同时也让应用程序的测试更加容易。MVC分层同时也简化了分组开发，不同的开发人员可同时开发视图、控制器逻辑和业务逻辑。

5 结 语

三维城市共享平台是一个体系规范、可视化程度高、数据共享性好的平台，未来通过大量基础数据和专题数据的搜集与更新，形成多结构、多方面、现势性强的海量数据。通过三维数据共享平台进行数据分析、应用、共享，挖掘大数据的价值，从而提高数据利用率、消除数据“孤岛”、降低地理信息生产成本，使城市管理更加便捷，城市发展更加智慧。