三維地圖：智“繪”武漢

本刊記者｜姜紅德

武漢市在互聯(lián)網(wǎng)上發(fā)布了“數(shù)字東湖”三維模型，宣傳景區(qū)環(huán)境與設(shè)施，吸引旅游，提升景區(qū)知名度

2013年3月12日，國家科技部批復(fù)了武漢市等多家城市作為智慧城市試點，從而拉開了建設(shè)智慧城市的帷幕。據(jù)武漢市經(jīng)信委巡視員李協(xié)軍介紹，作為數(shù)字城市向智慧城市飛躍的基礎(chǔ)之一，武漢市早就集中建設(shè)了數(shù)字武漢空間平臺，集成了全市空間信息資源，實現(xiàn)了城市數(shù)字地圖從二維向三維的技術(shù)提升。2013年7月，武漢智慧時空云信息平臺通過專家驗收，采用云計算、大數(shù)據(jù)、虛擬化等技術(shù)搭建總體框架，實現(xiàn)了公有云和私有云的結(jié)合，包括基礎(chǔ)設(shè)施、服務(wù)平臺層、數(shù)據(jù)層、軟件服務(wù)層、時空數(shù)據(jù)庫層等多個體系以及10多個應(yīng)用平臺，包括應(yīng)急、交通、反恐、防災(zāi)、國土資源規(guī)劃等領(lǐng)域，為智慧武漢提供了支撐服務(wù)。

三維數(shù)字地圖發(fā)展迅速

“三維數(shù)字城市”是城市地理信息和其他城市信息結(jié)合并存儲在計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)上，能供遠(yuǎn)程用戶訪問的一個“虛擬城市”，“虛擬城市”采集的信息內(nèi)容包括各棟大樓、湖泊、綠地、道路的三維全景外觀。

“在數(shù)字武漢上看到的武漢與你現(xiàn)實中看到的基本沒差別”，據(jù)武漢市國土規(guī)劃局信息中心總工程師彭明軍介紹，國內(nèi)或外國游客來武漢，可以把自己辦事、觀光的地點輸入城市三維地圖，得到一個路線，自助式完成在漢旅游。通過將城市時空信息數(shù)字化，建立城市的三維虛擬環(huán)境，對城市空間要素進(jìn)行多維信息管理，可以數(shù)字再現(xiàn)城市發(fā)展歷史、展示城市發(fā)展形象和未來分階段發(fā)展藍(lán)圖，宣傳城市旅游。同時，通過輔助景區(qū)重點項目和重點工程的規(guī)劃審批，提高武漢景區(qū)規(guī)劃決策的科學(xué)性和效率，維護(hù)景區(qū)良好公共空間的可持續(xù)性建設(shè)，提高建設(shè)項目與環(huán)境的適應(yīng)性，增強(qiáng)了項目的獨特個性。比如武漢市在互聯(lián)網(wǎng)上發(fā)布了“數(shù)字東湖”三維模型，宣傳景區(qū)環(huán)境與設(shè)施，吸引旅游，提升景區(qū)知名度，對開展網(wǎng)上招商引資工作，促進(jìn)景區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展提供了一個數(shù)字化互動平臺。

近年來，武漢市國土規(guī)劃局著力描繪智慧城市藍(lán)圖，為“十二五”期間武漢實現(xiàn)跨越發(fā)展、促進(jìn)幸福城市建設(shè)積極服務(wù)。據(jù)了解，武漢市三維數(shù)字地圖系統(tǒng)建設(shè)可歸納為“一套標(biāo)準(zhǔn)、兩個平臺、三項研究和四張圖”?！耙惶讟?biāo)準(zhǔn)”，即三維數(shù)字地圖系統(tǒng)建設(shè)的技術(shù)規(guī)程和三維模型建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)。在三維模型建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)上，編制完成并發(fā)布了國家行業(yè)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)《城市三維建模技術(shù)規(guī)范》，該標(biāo)準(zhǔn)是全球首個實用的三維模型建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)?！皟蓚€平臺”，即三維集成管理平臺和三維決策支持系統(tǒng)。一個實現(xiàn)海量三維模型數(shù)據(jù)的集成管理；一個實現(xiàn)城市建設(shè)活動的三維再現(xiàn)。“三項研究”，即關(guān)鍵技術(shù)研究、應(yīng)用技術(shù)研究和運行機(jī)制研究?！八膹垐D”即框架模型、基礎(chǔ)模型、標(biāo)準(zhǔn)模型及精細(xì)模型。第一張圖主要反映地形地貌，由DEM、DOM、體塊及地名數(shù)據(jù)庫構(gòu)成；第二張圖是基礎(chǔ)模型，建筑分辨率在1.5～2.0米，基本反映建筑外觀，主要用于表現(xiàn)城市基本現(xiàn)狀；第三張圖是標(biāo)準(zhǔn)模型，建筑分辨率在1.0米左右，主要表現(xiàn)城市重點地區(qū)和新建地區(qū)景觀；第四張圖是精細(xì)模型，建筑分辨率為0.3～0.5米，主要用于表現(xiàn)城市標(biāo)志性建筑、歷史建筑等。

目前，武漢市已完成了8494平方公里市域框架模型和主城區(qū)525平方公里精細(xì)模型，三環(huán)線內(nèi)基本全覆蓋，并逐步向開發(fā)區(qū)、遠(yuǎn)城區(qū)延伸。同時，還開展了城市重點區(qū)域、節(jié)點等地下空間三維模型建設(shè)工作，實現(xiàn)了地上、地下空間三維模型的一體化管理。

為智慧城市提供空間數(shù)據(jù)服務(wù)

武漢市用了數(shù)年時間，建立起服務(wù)于城市規(guī)劃設(shè)計與審批，城市建設(shè)和運營管理的二三維數(shù)字城市信息平臺。利用平臺有豐富的數(shù)據(jù)、直觀的表達(dá)和開放性，可以為相關(guān)的領(lǐng)域如應(yīng)急方面、城市交通、網(wǎng)絡(luò)化管理、數(shù)字林業(yè)、國土資源提供了空間數(shù)據(jù)服務(wù)。

三維地圖是智能交通管理中最重要的基礎(chǔ)，智能交通系統(tǒng)的大部分信息都需要在地圖中顯示，包括車道、街道設(shè)備、車輛(加裝車載定位裝置或由監(jiān)控攝像頭拍攝)的位置信息。三維地圖可以將交通線路、周圍環(huán)境甚至是駕駛員視角信息展現(xiàn)到交通管理部門或是車輛駕駛員處。管理部門可根據(jù)道路擁堵情況，動態(tài)調(diào)節(jié)路口紅綠燈變換時間、臨時改變車道通行方向以減少道路使用的不平衡性，滿足交通需求，并通知駕駛員各道路的擁堵情況、給予選路建議；車輛駕駛員可通過車載的道路狀況顯示裝置獲得實時路況信息，合理安排道路選擇。從而最大化發(fā)揮城市道路的使用能力，提高通行效率。

三維地圖也是現(xiàn)有導(dǎo)航地圖最好的升級方向，現(xiàn)有導(dǎo)航地圖主要是平面地圖，配以文字說明，但對于進(jìn)入陌生地段的駕駛員，由于地形不熟，尤其是在道路復(fù)雜，岔道密集的地區(qū)，僅靠平面圖像和文字說明往往找不到正確的道路。三維地圖不僅顯示道路信息，還可以將沿線樓宇、交通指示裝置或是特殊景物(數(shù)目、山石等)以立體圖像的形式展現(xiàn)出來，從而使駕駛員更容易通過這些道路環(huán)境的圖像信息，找到正確的道路。

據(jù)介紹，武漢正在研制智能交通系統(tǒng)，在實際應(yīng)用中做對比實驗：兩輛車同時從東湖路出發(fā)，目的地為漢陽國際博覽中心，兩車行至長江大橋時，遭遇車輛滯留。其中一輛車通過路口交通誘導(dǎo)屏得知前方車流量大，采取繞行江城大道，而另一輛車仍沿最短路線行駛。最后結(jié)果是繞行車輛率先到達(dá)目的地，相比未繞道車，雖然多行駛8公里，但油耗相當(dāng)，并早到20分鐘。另根據(jù)交管部門的科研數(shù)據(jù)顯示：通過智能交通系統(tǒng)實施實時路況誘導(dǎo)，車速普遍提升10%，平均行車時間則下降近10%。智能交通在緩解道路擁塞，提高車輛出行效率上有較好的應(yīng)用結(jié)果。

武漢市城市規(guī)劃信息中心主任李宗華介紹，武漢市的三維數(shù)字城市建設(shè)及其應(yīng)用已經(jīng)初見成效，但是三維數(shù)字城市技術(shù)還在不斷發(fā)展，還有許多關(guān)鍵技術(shù)有待突破。首先是軟件平臺問題，既要滿足大范圍、大場景的海量數(shù)據(jù)管理的需要，又要滿足精細(xì)化、多樣化的需求。其次，是快速建模問題，要研究一種簡單、快速、高效的建模技術(shù)方法，以適應(yīng)三維數(shù)字城市快速建設(shè)和更新的需要。第三，是三維分析工具問題，要深化三維數(shù)字城市技術(shù)在各部門、各行業(yè)的應(yīng)用，就必須研究開發(fā)功能強(qiáng)大的三維分析工具。這些都需要在今后的工作中進(jìn)行研究和攻關(guān)。

2014年1月，武漢市國土規(guī)劃局信息中心被授予“中國智慧云時空信息平臺”創(chuàng)新獎。據(jù)了解，智慧武漢云時空信息平臺采用云計算的思想，依托城市三維地理空間信息數(shù)據(jù)，集成城市傳感網(wǎng)所獲取的城市運行時空信息和相關(guān)信息。目前平臺已在智慧社會綜合管理與服務(wù)、智慧國土規(guī)劃、建設(shè)工程生命周期管理、基于時空人口數(shù)據(jù)的公共服務(wù)設(shè)施規(guī)劃對策研究等領(lǐng)域開展了應(yīng)用，各項應(yīng)用已經(jīng)走在了國內(nèi)同行前列。