三维GIS及其在智慧城市中的运用研究

沙俊松　蒋金秀

摘 要： 本文在研究中以基于三维GIS的智慧城市为核心，简单介绍三维GIS，分析三维GIS在智慧城市中的运用，列举实际案例，发挥出GIS在智慧城市中的价值和实践方式，推动智慧城市的建设和发展，并为相关 研究人员提供一定的借鉴和帮助。

关键词： 三维GIS;智慧城市;运用

【中图分类号】P208 【文献标识码】A 【文章编号】1674-3733（2020）08-0219-02

随着技术水平和社会发展水平的提升，数字城市逐渐过渡为智慧城市，这二者有很大的区别，数字城市主要是通过多分辨率、多空间、多尺寸对城市进行三维描述，实现城市过去、现状、未来的数字化虚拟呈现;智慧城市就是通过互联网+和智能应用形成以用户创新、大众创新、协同创新为主的可持续发展体系，特别是在移动新技术的应用下，赋予智慧城市信息化特征。三维GIS技术是智慧城市建设中的重要技术，对城市地理信息进行整合和应用，呈现城市数字化布局，推动智慧城市的建设与发展。在这样的环境背景下，探究三维GIS及其在智慧城市中的运用具有非常重要的现实意义。

1 三维GIS的应用优势

三维GIS在实际应用中，具有两大优势：一是信息承载与表达能力，在智慧城市建设中，要依赖于城市硬件环境和网络环境组建的城市信息化体系，特别是在数字地球理念推出后，智慧城市建设中需要解决实体信息如何有效转变成数据信息。传统方式以二维地理信息数据为主，二维地理信息数据+GIS信息，就由平面坐标转变成三维空间坐标，大大提高了数据承载与表达能力。从这一层面上看，三维GIS技术的应用，为智慧城市建设中的各个使用功能的实现提供有力支撑，提高地理信息数据的全面性和精准性，并通过直观化工作平台进行信息管理，保证智慧城市的稳定运行。二是三维可视化功能，这是三维GIS技术的一大优势，借助三维建模与信息处理技术，在计算机界面上呈现数据信息，构建真是的地理信息模型，使得管理者可以更加直观掌握地理信息和城市空间布局，了解各个区域地形地貌特征，便于数据分析与管理。

2 三维GIS在智慧城市中的运用途径

2.1 构建三维GIS空间数据库模型

智慧城市建设和发展中，必须依赖于城市信息的自动化采集手段，且可以对这些新信息进行远程控制。在传统三维空间数据模型中，无法呈现出完整的城市空间布局，形成宏观规划管理和微观精细化管理的冲突。三维GIS可以有效的解决这一问题，构建三维GIS空间数据库模型，将地面数据以数据库模型的方式保存和表现，再利用三维GIS软件转化数据，为智慧城市建设提供数据模型。在实际应用中，三维GIS可以根据室内外情况进行多粒度对象表达，形成室内外、地上、地下的多维度GIS模型。

2.2 构建三维GIS技术可视化模型

在智慧城市建设中，需要聚集大量数据以支撑虚拟地球应用系统的运行，对三维空间模型数据进行高校组织管理，使其分布均匀，而如何将三维GIS技术由局部至城市范围应用是当前三维GIS技术可视化模型构建的难点，形成两方面管理瓶颈：一是三维GIS技术可视化模型内承载的数据量较大，空间内部数据分布不均，结构化二维纹理数据和非结构化三维结合数据耦合一起，使得数据过于密集，造成数据动态储存障碍;二是在三维空间数据分析和可视化应用中，由于计算密集，造成复杂空间数据操作和服务器性能不协调。对此，在解决和管理中，可以选择一次性装载数据组织管理模型，统一模型表示与数据结构的标准，控制不同格式模型转化造成的空间浪费。同时，积极开发三维GIS专用数据组织模式，形成空间索引结构，制定动态化调度机制，解决这两个问题，保证系统运行效率。

2.3 建设高性能三维GIS可视化系统

在智慧城市建设中，三维GIS数据具有可视化与真实性特征，更加关注人机交互中的响应速度和低延迟性，达到逼真的场景效果。针对城市范围应用领域而言，由于数据量较大且分布不均，无法真正实现实时性与逼真性，使得可视化应用中始终存在场景复杂性和场景绘制之间的冲突。对此，针对这一问题，运用高性能三维GIS可视化系统，依托于三维空间数据组织管理进行数据动态化调度，优化城市范围的三维空间数据动态装载，剔除十余种的复杂遮挡物，通过 GPU/CPU协同技术，实现复杂三维场景的绘制，满足可视化要求。

3 案例分析

3.1 智慧城市建设项目

某市高铁新城建设项目依托遵义东站而建，向内无缝对接高铁站、长途客运站、城市公交枢纽、轻轨站点，向外辐射遵义境内800万人口及周边城市，形成泛遵义、跨城际的城市商业新核心项目。高铁新城项目是集大型综合商业、特色休闲娱乐、商务商贸办公、生态品质家居、特色旅游等多功能于一体的城市旗舰综合体，具有深远的社会意义及拉动地区经济的积极意义，打造“创新、便捷、安全、綠色”的智慧新城，持续释放遵义高铁新城品牌价值，延展品牌影响力。

3.2 三维GIS系统设计和建设

（1）基础地图数据库建设

如表1所示，为基础地图数据库建设中各个要素表示情况。在设计和建设中，基础地图要具备在线浏览、标注、搜索等功能，以此为设计要求，对矢量数据进行内容选取，呈现出

数据集，通过符号化处理和图面整饰等处理方法后，的形成重点突出、色彩协调、符号形象、图面美观的各类地理底图，可用于在线浏览、专题标图，也可供用户下载后打印输出或作为文档插图。

如图1、图2所示，分别为三维GIS精细化地图，图一为手绘地图，用以展示地图细节，图2则是GIS精细化地图，精度要求高，能实现园区精确定位，所反映的园区设备更加精细。

（2）导航路网数据库建设

导航路网数据库建设的目的是为园区建立可进行路径分析查询和导航的道路数据网，在实际建设中那个，以道路网图层建立、转弯限制图层建立为核心，反映出园区道路网络，其中，转弯限制图层同样为线图层，用以表达所有有交通限制的道路段。借助导航数据，实现园区的精确导航，包括寻找最佳线路，计算步行和车行时间等。

参考文献

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[2] 倪家明，刘春林，罗秀，王博昊，李佳阳，李京荣，胥瑶.三维GIS技术在智慧城市中的探究与应用[J].智能建筑与智慧城市，2019（07）：36-38.

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