基于B/S的城市社会治理三维可视化系统设计与实现

赵军，周圣川，宫丽玮，胡振彪，王海银

(1.青岛市勘察测绘研究院，山东 青岛 266032； 2.青岛市西海岸基础地理信息中心有限公司，山东 青岛 266000)

1 引 言

社会治理是指政府、社会组织、企事业单位、社区以及个人等多种主体通过平等的合作、对话、协商、沟通等方式，依法对社会事务、社会组织和社会生活进行引导和规范，最终实现公共利益最大化的过程[1]。当前，智慧城市发展方兴未艾，各城市社会治理工作也正有条不紊地进行当中，传统的二维平台已不再满足社会治理精细化的需求；同时，三维平台良好的直观展示效果和精细化模型体现，正在成为可视化平台的主流[2，3，4]。例如，对于楼-房-人信息的联动查询，二维平台的展示不够形象、具体，而三维平台可以将建筑物位置、形状、楼层数、房间所在楼层及相关住户形象精细、准确地体现出来，想要表达的信息和用户希望看到的信息，通过三维模型的挂载，信息的展示一览无余。

本文基于CityMaker三维平台开发青岛市市北区城市社会治理三维可视化系统，给出了系统开发的技术路线和数据组织方法，实现了社会治理专题数据在三维层面的管理与显示，真三维可视化效果显著，改善了用户体验，丰富了三维视角下的智慧城市社会治理管理方式，提高了相关部门社会治理管理水平[5，6]。

2 系统总体设计

2.1 城市社会治理三维可视化系统简介

系统主要目标是：建设城市三维地形、三维场景数据，形成三维数据库；在系统中以“所见即所得”的方式对城市内的各类建筑、道路等基础设施以及监控、应急资源等公共基础设施进行查询浏览，以三维视角开展社会治理工作；为城市辅助规划、应急指挥调度、公共资源管理等相关领域提供基础服务。

随着信息化时代的推进，民众对二维世界的可视化渐渐形成视觉疲惫，建设形象、直观的城市社会治理三维可视化系统是当前智慧城市社会治理工作开展的主要工作之一，有利于提高群众参与社会治理工作的热情，还可以较好地服务于城市规划，为领导决策提供辅助支持。

2.2 功能设计

城市社会治理工作的开展是以民众为中心，通过提高社会治理水平，提升群众满意度。结合民众社会治理关注热点，系统应具备以下功能：

(1)支持对三维场景的缩放、漫游、平移等浏览操作，可以直观展示城市内部场景，具备步行模式、漫游模式等交互式漫游操作。

(2)系统三维GIS分析功能，包括直线测距、水平测距、垂直测距、坐标查询等，为社会治理提供辅助支持。

(3)支持地名地址查询，在三维场景中形象展示定位搜索结果。

(4)在三维场景中对民众关注的社会治理专题数据进行交互式查询，主要包括视频探头、油气合建站、危化品单位、加气站、加油站、危化品运输、经营企业等。一键式点击调取目标元素的信息给用户，使用户能快速获取位置、负责人、联系方式及相关治理属性等信息。

(5)系统具备热点区域定位功能，可以在三维场景的任意位置添加用户当前视点，随时按需定位至该视点所在的位置，满足对三维视点的增加、删除、修改等操作。

(6)充分发挥三维平台的优势，具备楼-房-人信息查询，可以非常形象地了解目标楼房具有的楼层数、单元数、房间数、各房间信息及居住人信息，实现关联查询。

3 技术实现

3.1 框架介绍

CityMaker是智慧城市三维可视化平台，针对城市规划，提供覆盖规划设计、展示、评估、管理的全方位服务[7，8]。通过CityMaker三维地理信息平台，可以叠加显示城市面貌、城市治理专题、危险源、监控视频等各种智慧城市专题大数据。

依托CityMaker搭建基础框架平台，进行城市社会治理三维可视化系统的建设，主要考虑到CityMaker平台的优势如下：

(1)平台发展定位准确，模型制作精细。CityMaker主要面向智慧城市三维应用，可以很好地服务于社会治理工作，实现对“楼-房-人”的精细操作查询，符合当前社会治理精细化的要求。

(2)具有良好的数据服务分发体系。对于三维地形、模型数据的使用，CityMaker提供Server工具，“数据-服务-框架-应用”四位一体，保障了三维数据加载、使用的高效和稳定性。

(3)框架具有良好的可扩展性。CityMaker提供相对丰富的二次开发接口，保障了系统的自主性和扩展开发[9，10]。

3.2 系统技术设计与实现

开发平台框架采用CityMaker 7.0。服务器建立三个数据库：三维基础数据库、专题数据库和地名地址库。三维基础数据库存储TED和FDB格式的三维基础数据，由CityMaker Server管理发布；专题数据库存储GDB格式的社会治理专题数据，由ArcGIS Server管理、发布；地名地址库存储地名地址数据，发布地名地址服务接口，系统设计如图1所示。

图1 系统设计流程图

根据社会治理目标的需求，系统功能主要划分为三维GIS分析、视点管理、地名地址查询、图层控制、专题查询、楼房人关联分析六个功能模块。部分主要功能实现如下：

(1)视点管理

系统通过对当前视野的保存定位，实现视点管理；用户可以实时加载任意视野，保存当前感兴趣的视点区域，方便后期直接定位显示，同时支持视点的实时删除，提供视点管理的全面功能和人性化设计。

视点数据表结构 表1

设计数据库存储的视点数据表结构如表1所示，name存储视点名称，x、y、z记录场景相机当前三维坐标，heading、tilt和roll组成相机的欧拉角，分别记录相机的左右摇摆角、上下俯仰角和倾斜角。根据视点定位公式：

ICamera：：LookAt(IVector3*Position，DOUBLEDistance，IEulerAngle*Angle)

还需要参数相机与视点距离Distance，根据用户体验测试，本文统一设定为 250 m作为最佳相机与视点距离。实现流程如图2所示：

图2 视点管理设计流程图

通过_g.camera.getCamera()函数进行当前视点的获取，使用PostgreSQL进行视点信息的入库和管理，开发service服务接口进行前后台的交互和查询，通过__g.camera.lookAt()函数进行选中视点的定位。

效果图如图3所示。

(2)专题查询

系统实现对目标专题图层的精确显示和属性信息查询，以危险源为例，可以准确查看危险源的种类、所属单位、存在问题、安全间距、负责人及联系电话等，从三维层面宏观了解各危险源分布情况和详细的属性信息。

图3 视点管理效果图

借助ArcGIS Server发布WFS服务，以专题服务的形式在三维平台渲染显示。由于专题符号并不随服务附带显示，因此，在加载专题服务时，本文通过在前端基于SVG实时渲染配图的形式加载显示各专题图层.效果如图4所示。

图4 三维专题查询结果表

(3)楼房人关联分析

系统实现对目标楼房的高亮和属性信息显示，可显示目标楼房的所有房间信息列表，通过房间信息，可切换显示当前房间居住人员信息，完成从楼到房再到人的关联式查询，将人员信息落到三维地图上，形象、直观，实现社会治理的精细化和精准化服务，这在对特殊人群的管理上效果尤为显著，极大辅助了相关部门工作的有效开展。

楼房信息表、房间信息表、人员信息表通过模型id、楼宇id、房间id外键建立数据记录间的“1对1”和“1对n”关联关系，从而实现楼房人的属性关联查询。

三维场景建筑物模型底面只有模型id属性，因此需要同附带建筑物详细属性信息的二维建筑面进行属性合并挂接。本文通过面要素几何位置匹配的方式，进行两个面信息的挂接；然而，三维模型压平获取的底面要素与实际的二维建筑面要素并不完全重合。本文设计在合并过程中添加重合率字段，计算面要素之间的重合率，本文筛选面与面重合率达到90%以上，认为完全重合，实现属性挂接，将合并后的属性数据入库，开发Web Service服务接口。整个流程如图5所示。

图5 信息挂接流程图

系统实现结果如图6所示。

图6 楼座信息查询示意图

4 结 语

系统实现了市北区三维场景的浏览、专题的叠加查询，针对社会治理主题，较好地实现了危险源专题大类的“一张图”式三维展示查询；同时基本“楼房人”模型，在网页端三维平台实现了楼房人信息的联动查询，真正实现了自然人落户到房、落户到楼的管理理念，对城市社会治理工作的有效开展起到了积极的推动作用。不足之处是系统在三维规划分析层面的功能有待研究，同时，系统运行效率和界面UI也有待继续优化。