3DCity-Engine平臺在智慧城市管理中的應用

隨著智慧城市建設的不斷擴展和深入，3DGIS技術逐漸登上歷史舞臺，它可以應用在數(shù)字城市、城市綜合管線管理、數(shù)字礦山、電力、水力、應急、海洋、軍事等多個行業(yè)。基于3DCity-Engine形成的三維軟件平臺是新一代大型三維空間地理信息軟件平臺，在智慧城市管理中得到了很好的應用。

隨著智慧城市建設的不斷擴展和深入，3DGIS技術逐漸登上歷史舞臺。從二維向三維升級是城市化的要求。測繪地理信息發(fā)展“十二五”總體規(guī)劃綱要提出“構建數(shù)字中國，監(jiān)測地理國情，發(fā)展壯大產(chǎn)業(yè)，建設測繪強國”總體戰(zhàn)略。到2015年，全國所有的地級城市和縣級城市都將完成地理信息公共平臺的建設，推進數(shù)字中國的建設，為智慧城市的發(fā)展打下堅實的基礎。

地理信息涉及廣泛的空間相關信息，如高程、衛(wèi)星遙感、道路交通、POI（餐飲商店等興趣點）、城市部件、地下管網(wǎng)以及各種與地理位置相關的社會事件等。在大規(guī)模城市三維建模完成的基礎之上，二維電子地圖向三維電子地圖升級，最終實現(xiàn)城市的三維可視化管理就是必然的大趨勢，也是城市智能交通發(fā)展的必然選擇。貝爾信的3DCity-Engine的軟件平臺正是在此背景下應運而生的。

3DCity-Engine的軟件平臺

3DCity-Engine三維引擎是貝爾信軟件公司所有三維軟件系統(tǒng)的的三維渲染核心部分，基于Direct3D和C++開發(fā)，高效穩(wěn)定。采用可編程Vertex頂點和Pixel像素的Shaders著色技術實現(xiàn)實時反射、實時折射、動態(tài)陰影等高品質、逼真的實時渲染3D圖像，支持HDR（高動態(tài)光照渲染）。模型數(shù)據(jù)使用貝爾信軟件公司自主知識產(chǎn)權的CGM文件格式，該文件格式以地址索引可快速定位和加載有關數(shù)據(jù)資源，為動態(tài)加載模型資源提供高效支持，通過動態(tài)加載和管理模型資源以及LOD等技術，3DCity-Engine實現(xiàn)了在PC機上進行城市級的海量模型場景的加載和渲染，以保持運行流暢。

基于3DCity-Engine三維引擎形成的三維軟件平臺是新一代大型三維空間地理信息軟件平臺，其功能強大、三維表達尺度全面，實現(xiàn)了地上、地表、地下、水下信息一體化集成表達，可以在國防軍事信息化、石油石化、電力、數(shù)字海洋、安全應急、林業(yè)、地礦、地理教學等領域廣泛應用。具有大范圍、海量、多源（包括DEM、DOM、DLG、三維模型等）數(shù)據(jù)一體化管理和快速三維實時漫游功能，支持三維空間查詢、分析和運算?？莎B加常規(guī)二維GIS軟件、CAD等數(shù)據(jù)，可方便快速完成由二維GIS系統(tǒng)向三維的擴展，建立三維空間地理信息系統(tǒng)。

經(jīng)過不斷的探索和實踐，該軟件平臺在眾多行業(yè)和領域得到了重要的應用，如數(shù)字城市、城市綜合管線管理、礦山、智能電力、智能水力，應急系統(tǒng)等，并且實地應用到了天津智慧和平區(qū)、數(shù)字礦山、深圳機場、株洲神農(nóng)城等落地項目中，得到了實踐的肯定和證明。

3DCity-Engine的行業(yè)應用

1、數(shù)字城市

“數(shù)字城市”以計算機技術、多媒體技術和大規(guī)模存儲技術為基礎，以寬帶網(wǎng)絡為紐帶，運用遙感、全球定位系統(tǒng)、地理信息系統(tǒng)、遙測、仿真-虛擬等技術，對城市進行多分辨率、多尺度、多時空和多種類的三維描述，即利用信息技術手段把城市的過去、現(xiàn)狀和未來的全部內容在網(wǎng)絡上進行數(shù)字化虛擬實現(xiàn)。隨著GIS技術、三維技術、數(shù)據(jù)庫技術、物聯(lián)網(wǎng)技術和其它信息技術的高速發(fā)展，“數(shù)字城市”和“智慧城市”建設將會在中國越來越多的開展起來。

2、城市綜合管線管理

地下管線歷來是城市的“血管”和“神經(jīng)”，地下管線涉及給水、雨水、污水、燃氣、電力、路燈、有線電視、工業(yè)等十多種地下管線，形成了一張錯綜復雜的地下管線網(wǎng)絡，傳統(tǒng)的二維管理方式難以準確、直觀地顯示地下電力管線交叉排列的空間位置關系。

3、數(shù)字礦山

利用三維可視化信息技術，建立礦綜合管理與展示三維可視化信息系統(tǒng)。運用強大的三維GIS技術、數(shù)據(jù)處理及多媒體綜合信息查詢等多項功能，將礦井復雜的井巷工程、生產(chǎn)系統(tǒng)、瓦斯與設備監(jiān)測及生產(chǎn)與地測信息通過三維圖形逼真地表現(xiàn)出來，對于相關的過程進行三維模擬展示，使公司和生產(chǎn)礦井的安全生產(chǎn)管理者和各職能部門能夠直觀、快速、全面地了解礦井安全生產(chǎn)狀況和相關信息，為礦井的安全生產(chǎn)管理、監(jiān)督檢查以及應急響應提供決策支持。

4、 電力

運用三維可視化技術和空間信息技術構筑一個“數(shù)字電網(wǎng)”，能夠實時、直觀地了解電網(wǎng)的各類信息，輔助工作人員進行業(yè)務管理和決策，從而實現(xiàn)對電網(wǎng)科學、有效的管理，提高電網(wǎng)管理質量和運行效率、降低運營成本，實現(xiàn)了電力工程的智能化管理。

5、水力

“數(shù)字水利”是一個以空間信息為基礎，融合各種水文模型和水利業(yè)務的專業(yè)化系統(tǒng)平臺，是對真實水文水利過程的數(shù)字化重現(xiàn)。運用數(shù)學模型和計算機技術對自然系統(tǒng)進行仿真模擬的技術，對天氣系統(tǒng)、水流運動、水環(huán)境變化都能進行各種尺度的實時模擬，為準確揭示和把握水資源運動規(guī)律提供了先進的技術手段。

6、應急

在洪水、臺風、地震、火災、爆炸、化學品泄露、交通事故、恐怖襲擊等重大突發(fā)公共事件面前，如何實現(xiàn)全面檢測監(jiān)控，并快速、動態(tài)的全面了解現(xiàn)場，如何根據(jù)現(xiàn)場實時情況疏散人群、組織救援、協(xié)調各方資源提供應急保障。一般來說，突發(fā)事件都發(fā)生在一個特定空間環(huán)境內，應急指揮救援也依賴于這一空間環(huán)境，所以引入空間信息理論和計算機應用技術相結合的地理信息系統(tǒng)（GIS）來解決這一矛盾就勢在必行。

7、海洋

“數(shù)字海洋”是對海洋進行的虛擬現(xiàn)實展示，它由海量、多分辨率、多時相、多類型海洋空間數(shù)據(jù)構建，在充分利用遙感、地理信息系統(tǒng)和全球定位系統(tǒng)技術，并與評價和應用模型相結合的基礎上，運用數(shù)字化、可視化、網(wǎng)絡化的信息表達方式，將海洋自然形態(tài)、海洋相關社會和經(jīng)濟活動狀態(tài)以及發(fā)展趨勢進行展現(xiàn)。傳統(tǒng)地理信息軟件缺乏海面及水下縱深描述與展示的功能，3DCity-CUBEGIS可以結合衛(wèi)星遙感影像數(shù)據(jù)能夠實現(xiàn)對海底三維地形的起伏和結構進行準確快速的瀏覽展示，并以VR技術對海面光照與海水流動效果進行真實模擬，從而達到模擬真實海水的視覺效果，實現(xiàn)了地面、海上、海底、空中的四維一體化管理。

8、軍事

三維戰(zhàn)場環(huán)境仿真，就是利用計算機三維視景仿真技術和虛擬現(xiàn)實技術，根據(jù)現(xiàn)實或想象構造一個生動的、效果真實、直觀的三維虛擬場景，用戶可以在其中任意漫游，甚至根據(jù)仿真需要改變場景。結合運用數(shù)據(jù)庫技術、多媒體技術，還可以將戰(zhàn)場信息數(shù)據(jù)庫融合于三維虛擬場景中，用戶可以在三維可視化環(huán)境中進行構建復雜的戰(zhàn)場環(huán)境，可將無形的作戰(zhàn)能力可視化，將有形的實體裝備形象化，對目標物進行交互操作，查詢、分析、統(tǒng)計和輔助決策工作。

結束語

智慧的城市管理是智慧城市建設的核心，城市的各個角落中，地理信息無處不在。3DCity-Engine正是利用強大的計算機技術，將城市場景虛擬現(xiàn)實化，以便給決策者提供決策的依據(jù)。隨著智慧城市建設的不斷深入，3DCity-Engine將會得到更廣泛和更具深度的應用。