浅谈3DGIS在智能公交场站管理系统中的应用

张莹 沈峰

摘 要 在深入调研智能公交场站管理系统需求的基础上，提出了智能公交场站管理系统框架，并对系统构建中的关键技术进行了研究。在松江区公共交通智能化应用示范项目子系统3D场站管理系统的实际运用中，系统中的关键技术之一3DGIS技术得到了验证，证明了利用3DGIS可很好的解决智能公交场站规划管理可视化、定量化等技术难题，通过3DGIS技术虚拟空间位置、虚拟仿真决策场景等，可以使智能公交场站可视化信息管理更加科学规范。

关键词 智能公交场站；3D场站；3DGIS

A BRIEF DISCUSSION ON THE APPLICATION OF 3DGIS IN INTELLIGENT BUS STATION SYSTEM

Zhang Ying，Shen Feng，

3/F New Energy Building，No.505 Wuning Road，Shanghai China 200063

Abstract Based on the in-depth investigation of the requirements of the intelligent bus station management system， this paper puts forward the framework of the intelligent bus station management system and studies the key technologies in the system construction. In the actual application of Songjiang District Public Transportation Intelligent Application Demonstration Project Subsystem 3D Station Management System， 3DGIS technology， one of the key technologies in the system has been verified， proving that 3DGIS can solve the technical problems of visualization and quantification of intelligent bus station planning and management. Through 3DGIS technology， virtual spatial location， virtual simulation decision-making scene and so on， the visual information management of intelligent bus station can be made more scientific and standardized.

Key words Intelligent Bus Station； 3D Station； 3DGIS

引言

随着经济的高速发展，城市交通车辆快速增长，城市道路拥堵现象越来越严重。这样的大背景下改善发展公共交通，缓解城市交通拥堵、降低能源消耗、改善交通环境成为急需解决的大问题。城市智能公交是城市交通的主体，创建一个好的智能化公交管理系统使整个城市交通有序高效规范运作是解决大、中城市目前交通问题的首选措施。

智能公交是运用最先进的3S（RS+GPS+GIS）技术、3G/4G通信技术等，结合公交特有业务，有针对性建设出的公交智能管理系统，该系统包含对线路、车辆进行规划调度，实现智能排班、信号优先、场站管理、票务管理等特殊业务功能。该系统能提高公交车辆的利用率、运输率，能通过建设完善的视频监控系统实现对公交车内、站点及站场的实时监控管理。智能公交是智慧城市公共交通发展的趋势，对缓减交通拥堵节约人力、资源等问题上有着重大的变革意义。

在我国政府的大力推广下，2011年交通运输部下发《关于开展公交都市建设示范工程有关事项的通知》，正式启动“公交都市”建设示范工程。许多大中型城市都在开展不同规模的智能公交建设，多地运用先进的视频技术、传感技术等优化升级，研发了智能公交智能化场站管理子系统。以往的智能公交场站管理系统不能很好地与营运、机务、安全、人事等业务系统紧密结合，部分信息孤岛化，不能按常规整合到平台中进行一体化协调管理。基于松江区公共交通智能化应用示范项目子系统3D场站管理系统，本文提出了一种新的城市公交智能化公交场站管理系统架构，以为运营决策者、运营管理者以及乘客提供可视化信息化管理与服务为理念，开发了具有实时可视化公交场站场内车辆监控、设备监控、泊位引导、泊位状态监控、能耗监控与分析等重要功能系统，为提高智能公交场站管理质量，规范公交车在场站内的业务行为及能源分配等提供支撑。

1 应用需求分析

智能公交场站管理系统最基本的功能是将公交停车场管理与车辆运、管、维、保结合在一起，实现公交车在停车场内各个环节的实时监控和关键数据采集管理以及场内能源管理等，从而规范公交车在场站内的业务行为及能源分配等，做到业务流程化，质量标准化，资源节省化。

智能公交场站管理系统以可视化三维形式直观立体地实现了公交场站空间业务信息的实时监控、管理、统计分析、服务、智能调度、辅助决策等。可视化三维展示并能实时管控场内业务等需实现实时的时空映射场景，引用3DGIS到系统中可以将真实的空间信息映射到电脑里。3DGIS是一个三维的空间地理信息系统。3DGIS能与各种新型技术（物联网+、BIM、大数据、云计算、区块链等）集成，形成行業特有的核心产品，3DGIS将各种感知数据融合高效精准地定位到虚拟三维场景中，在3DGIS中所有对象的时空信息与现实世界时空信息一一对应。引用3DGIS到智能公交场站系统中，实现了三维虚拟的智能公交场站场景，该场景可以展示三维地球，在球上可以显示高清影像地图数据等。基于GIS高精度位置地图可以对场站和场内对象模型等进行快速定位。在场景中可以放置和查看场站需关注的各种对象信息，如建筑、泊位、设备、车辆等，这些对象信息可以以BIM模型、图片、标签文字、点、线、面等各种形式来显示。分析业务结合感知信息的分析和传送该场景可以实现各种对象属性的样式变化，形成动态场站业务智能管控效果。通过酷炫友好的人机交互界面，本系统可以实现公交场站车辆进出场实时监控、电车充电桩实时状态监控、视频监控、场内泊位停靠引导、场内人员进出、能源能耗实时监控等功能。结合3DGIS虚拟现实的技术智能公交场站管理系统直接面对面解决更多问题，有效地提升了企业内部管理。使场内多个主要职能整合，这样很好的节约和利用了有限的场站资源，使数据的传递更加及时，提高了车的使用率、加强了值班安保体系[1]。

2 智能公交场站管理系统架构

智能公交场站管理系统由若干子系统组成，涵盖公交管理的各个方面。依据运营决策者、运营管理者以及乘客三个服务对象来划分，智能公交管理系统分为政府指挥决策、企业生产管理、公众出行服务三大信息管理与服务平台系统。总体系统架构如图3-1所示：

智能公交场站管理系统是智能公交管理系统环节中的一个子系统。该系统主要分三个层次：数据采集层、业务逻辑层与应用层。其中数据采集层是整个系统的基础，该层主要汇聚整理各种多源异构精准可靠的运营数据。业务逻辑层是对基础数据的分析与处理，根据业务逻辑创建各种业务算法模型。应用层将数据分析层输出的结果进行管理，分不同传输渠道将信息发布应用。结合外部系统协同工作，该系统实现了场站建设管理、监控管理、资源计划管理、设施管理、车辆泊位管理等业务功能[2]。总体系统架构如图3-2所示：

3 系统设计及实现

3.1 三个关键步骤

根据需求分析，实现智能公交场站管理系统关键步骤有三大块：一、对场站进行精细化建模；二、配置3DGIS引擎，制作3D虚拟仿真场景；三、开发业务功能系统平台。

（1）精细化建模

本项目需要制作精细化模型，前期需组建团队对真实场景做基础数据采集，数据采集主要是对场内需建模的对象进行专业拍摄、量算处理等，团队根据拍摄处理后的材质、数据等进行精细化建模。这里精细化建模工作量龐大，周期长，前期可将人员全部投入到该过程中。

（2）配置引擎制作仿真场景

第二个关键步骤是制作3DGIS虚拟场景。这里用到Skyline，Skyline主要包含3个产品，其中场景制作首先需要用到TerraBuilder，通过应用TerraBuilder将场站位置栅格数据以及高程矢量数据等融合。待场景融合后生成地形格式文件。再通过TerraExplorer加载地形格式文件，并将相应模型数据放到相应地形位置中生成可发布的场景，最后将场景发布到TerraGate平台中供后续开发平台调用。

（3） 开发业务平台功能

最后一个关键步骤是开发功能平台，这里选用了jeesite作为基础功能平台，jeesite自带用户管理、机构管理、菜单管理等内置功能，这些内置功能可根据需求取舍。通过jeesite可选用菜单功能添加场站管理平台功能菜单。这里只对3DGIS应用于场站的几个主要功能做详细说明，以松江区公共交通智能化应用示范项目子系统3D场站管理系统为案例，按上章描述的功能设计加入智能公交场站主要菜单分别为空间基础信息、车辆管理、泊位管理、设备管理。功能菜单加好后开始对各子菜单功能页面做相应功能研发，研发过程中通过调用skyline的二次开发接口来展现3DGIS场站场景并实现各业务功能。

3.2 平台主要功能详细设计

松江区公共交通智能化应用示范项目是根据上海市交通委员会的要求，围绕服务于城市公共交通企业、乘客、行业管理部门等三方需求，建成以信息感知数据采集为支撑，以智慧出行、智慧管理与决策、智慧运营为重点应用的智慧公交体系。松江区公共交通智能化应用示范项目是一个典型的智能公交管理系统。该系统引用了3DGIS技术来实现智能公交场站系统功能，其中主要功能设计如下：

（1）空间基础信息

用户访问网站进入3D场站管理模块，系统默认跳转到3D场站管理子菜单空间量算界面，进入该界面，用户可查看到三维地球，并对三维球做放大、缩小、平移、漫游、旋转、更换视角高度等基础操作，该界面自动定位到要管理的场站位置，可查看场站内整个3D环境，可模拟机器人在上面行走，用户可对感兴趣的路、房子、车等进行距离量算、区域面量算，设计删除按钮可删除已量算的线和面。详细功能如下图4-1所示。

（2）车辆管理

用户点车辆管理菜单可进入3D场站场景，直接定位到场外停车楼位置，或实时显示场内车辆状态，通过查询各车辆并定位，实时三维显示各车辆状态信息；可进停车楼各楼层查看实时车辆。详细功能如图4-2所示。

（3）进出场监控

用户点车辆管理菜单可直接定位观察车辆进出场情况，可点击进出场视频在3D场景中查看实时视频监控信息。

（4）泊位管理

用户点泊位管理菜单可直接定位泊位，实时监控场内泊位情况。可进行泊位查询，查看泊位停车状况，分析最近停车路线供车辆进场导航。详细功能如图4-3所示。

（5）设备管理

用户点设备管理菜单可在3D场景中实时查看设备信息，可图层控制设备显示和隐藏，可点击设备查看相关内容；可对设备进行报修告警，点击对于报修按钮进行报修处理等。详细功能如图4-4所示[3]。

4 结束语

经过一段时间的设计研发，本系统所有功能已基本完成，并在松江区公共交通智能化应用示范项目中推广应用，得到了业主的高度认可。总结本次系统设计研发过程，发现影响本系统平台性能的最主要的因素是3D模型的建立，3DGIS引擎限制一定大小的模型导入，当模型过大时场景访问会出现一些故障问题，例如使用ie访问三维场景时如果模型过大，ie浏览器内存不够，常导致崩溃问题出现，这里就要尽量压缩模型制作大小，从模型压缩形式、面数和材质上去解决相应问题，另外采取扩大ie浏览器内存的方式互补缺陷。在业务功能制作过程中有场站室内和室外的监控信息管控，这里为了更加真实展示室内场景，系统选择了两种场景模式来研发，在场外和场内做不同维度位置和时间等信息的匹配切换，实现了更合理的展现效果。

本系统的用户界面友好，3DGIS场景能直观实时、动态地对场站场内信息进行空间操作、查询、管理、监控等，本系统功能稳定，效果酷炫逼真，极大地展现智能公交场站的综合管理业务性能。通过对上海松江公交综合管理平台-3D场站管理系统的实现，可以肯定，3DGIS在智能公交场站系统中的应用很有必要，它能解决智能场站系统人机结合作业的协调性，能即时可视化反馈实时场内信息，快速让人们理解接受，辅助人们快速应对特殊问题-辅助决策等。将3DGIS应用到智能公交场站管理系统中是新型智慧城市的必然产物。目前3DGIS在智能公交场站中的应用还处在摸索状态，需要完成的业务功能需求不多。不久的将来人们会根据3DGIS的特点以及智能场站的更多业务需求来研究设计更加科学实用场景功能，为人们创造更科学友好的系统体验。

智慧城市的发展促进各种技术创新以及各种技术的日益普及，3DGIS结合这些新型技术不断集成创新，形成大智慧3DGIS时空服务平台，该平台服务于各行各业。服务于智能公交智能场站系统供人们使用。除智能场站系统，针对智能公交以及其他各行各业各领域，3DGIS技术都将发挥其独特的关键技术作用，3DGIS将带给人们多维超智能化的新体验。

参考文献

[1] 徐丹，高晓蓉.基于Skyline的三维地形建模实现：以甘肃省政务地理信息平台为例 [J].遥感技术与应用，2011，26（6）：874-878.

[2] 黄梦龙.基于三维GIS的城市规划辅助决策技术研究[J].测绘与空间地理信，2015，（12）：165-167.

[3] 吴志勇，吕萌丽.走向三维的城市规划管理：以广州市为例[J].规划师，2007，23（7）：68-71.

作者简介

张莹（1984-），女，安徽安庆太湖县人；学历：本科，高级软件工程师，研究方向：GIS软件研发。