規(guī)劃二三維網(wǎng)絡綜合管理平臺的設計與實現(xiàn)

羅雁 ，孫立志，李峰

(天津市測繪院，天津 300381)

1 引 言

本平臺是天津市規(guī)劃局下屬的一個分局根據(jù)自身業(yè)務需求建設的一個真實的應用平臺。天津市規(guī)劃局數(shù)據(jù)資源包含總體規(guī)劃數(shù)據(jù)，專項規(guī)劃數(shù)據(jù)如:消防規(guī)劃數(shù)據(jù)、住房建設規(guī)劃數(shù)據(jù)、城市化遠景規(guī)劃數(shù)據(jù)、空間管制規(guī)劃數(shù)據(jù)、排水系統(tǒng)規(guī)劃數(shù)據(jù)、津南道路豎向規(guī)劃及其他專項規(guī)劃，控規(guī)全覆蓋，規(guī)劃控制線，管線數(shù)據(jù)、地名數(shù)據(jù)、用地數(shù)據(jù)等。這些數(shù)據(jù)隨著城市建設的擴大，數(shù)據(jù)量變的劇增，急需建設標準統(tǒng)一、內(nèi)容完備、動態(tài)更新的“規(guī)劃資源一體數(shù)據(jù)庫”。

規(guī)劃業(yè)務都是按照一定的流程流轉(zhuǎn)的，在每個流程節(jié)點中都伴有空間信息和業(yè)務信息數(shù)據(jù)。將這些業(yè)務信息數(shù)據(jù)按照規(guī)劃流程在二維地理信息平臺中展示出來，并提供查詢、統(tǒng)計、預覽、定位、對比、管理等功能。結(jié)合三維平臺技術(shù)優(yōu)勢，將規(guī)劃數(shù)據(jù)和地下管線建模，形象逼真地展示給用戶，并提供三維查詢、分析等功能。結(jié)合二三維優(yōu)點［1，2］，建設統(tǒng)一的“規(guī)劃二三維網(wǎng)絡綜合管理平臺”，智能化輔助實現(xiàn)規(guī)劃局業(yè)務［3］。

2 平臺關(guān)鍵技術(shù)

2.1 規(guī)劃資源一體數(shù)據(jù)庫

規(guī)劃資源一體數(shù)據(jù)庫是將所有規(guī)劃數(shù)據(jù)按照統(tǒng)一的標準存儲在數(shù)據(jù)庫中。數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)不但可以進行無縫集成瀏覽、查詢、統(tǒng)計、還可進行動態(tài)更新維護，保證數(shù)據(jù)庫的實時性。數(shù)據(jù)的動態(tài)更新要保證數(shù)據(jù)的歷史可回溯性、現(xiàn)勢數(shù)據(jù)的完整性和實時性。同時在數(shù)據(jù)庫更新后，前端用戶可以實時看到最新的數(shù)據(jù)。

2.2 動態(tài)切片技術(shù)

在規(guī)劃業(yè)務中，常常使用CAD 技術(shù)進行繪圖。但將CAD 圖疊加在網(wǎng)絡GIS 系統(tǒng)中進行顯示，常常需要專業(yè)人員進行CAD 圖形轉(zhuǎn)換，加載到平臺數(shù)據(jù)庫后才能瀏覽，十分復雜和繁瑣［4］。

本系統(tǒng)采用動態(tài)切片技術(shù)，省去這種復雜的操作，使前端用戶將CAD 圖通過上傳就可以直接在當前系統(tǒng)中進行瀏覽。動態(tài)切片技術(shù)是將CAD 圖直接發(fā)送到后臺服務器中，服務器接收數(shù)據(jù)后，利用CAD 編程技術(shù)將CAD 圖動態(tài)的輸出成不同比例尺下的切片，通過切片服務從而直接瀏覽CAD 數(shù)據(jù)。

2.3 網(wǎng)絡三維GIS 技術(shù)

三維GIS 是將現(xiàn)實世界建模，并進行360°無死角瀏覽。三維GIS 需要加載的數(shù)據(jù)量大，加大了網(wǎng)絡三維技術(shù)難度［5］。現(xiàn)有的網(wǎng)絡三維GIS 系統(tǒng)多是采用ActiveX 控件的形式來表現(xiàn)，通過javascript 腳本與服務進行交互［6］。本平臺是通過將開源OpenSceneGraph(OSG)平臺封裝成控件形式，通過瀏覽器來展示三維數(shù)據(jù)。

3 平臺設計

3.1 平臺總體框架

天津市規(guī)劃局二三維網(wǎng)絡綜合管理平臺采用面向服務架構(gòu)模式設計。服務是一個個原子個體，通過數(shù)據(jù)庫連接池與數(shù)據(jù)庫通信，并為前端提供服務接口。這既保障前端用戶不能直接操作數(shù)據(jù)庫，維護數(shù)據(jù)的安全性，又簡便平臺的開發(fā)和維護［7，8］。平臺的總體架構(gòu)如圖1所示。

圖1 平臺總體架構(gòu)

3.2 主要功能

系統(tǒng)實現(xiàn)了二維GIS 和三維GIS 中常用的功能，如放大、縮小、漫游、書簽、圖例、圖層控制，規(guī)劃業(yè)務相關(guān)的查詢、統(tǒng)計、項目管理、項目查詢、方案對比等一系列規(guī)劃相關(guān)功能。系統(tǒng)詳細功能組織圖如圖2所示。

圖2 平臺功能組織圖

3.3 實現(xiàn)過程

面向服務架構(gòu)模式簡便用戶的平臺實現(xiàn)過程。前端開發(fā)人員調(diào)用服務的接口與服務進行通信，從而不用管服務的實現(xiàn)。服務端開發(fā)人員只要按照系統(tǒng)設計的接口，實現(xiàn)相應的功能，不必擔心前端的設計。整個系統(tǒng)通過服務這種原子式的形式搭建，即剝離的前端開發(fā)人員和服務端人員服務，既降低了交互難度，又實現(xiàn)系統(tǒng)的松散耦合。圖3以平臺中管線碰撞功能為例，介紹實現(xiàn)過程。

圖3 管線碰撞實現(xiàn)過程

4 平臺實現(xiàn)

4.1 開發(fā)環(huán)境

本系統(tǒng)采用面向服務的架構(gòu)模式，數(shù)據(jù)庫采用Oracle11g，通過C#語言進行服務開發(fā)，通過Flex 和Javascript技術(shù)進行前端界面開發(fā)。平臺主要使用OpenSceneGraph技術(shù)進行三維平臺開發(fā)，主要開發(fā)平臺如表1所示。

表1 系統(tǒng)開發(fā)環(huán)境

4.2 功能實現(xiàn)

天津市規(guī)劃局二三維網(wǎng)絡綜合管理平臺根據(jù)規(guī)劃業(yè)務需求，克服網(wǎng)絡三維GIS 展示難點，創(chuàng)新性的發(fā)布CAD 相關(guān)服務，實現(xiàn)圖2所有的功能，本文詳細介紹其中的幾個功能。

(1)聯(lián)動查詢:輔助規(guī)劃審批

通過某一圖層定位后，查詢其同一位置其他圖層中地塊的相關(guān)信息。例如消防專項規(guī)劃對應的地塊，查詢該地塊的控制規(guī)劃相關(guān)信息，如圖4所示。這解決了在不同的數(shù)據(jù)之間來回切換查找的難題。通過數(shù)據(jù)整理和建立GIS 系統(tǒng)后，大大加快了信息的查詢數(shù)據(jù)。提高了工作效率。

(2)項目檔案管理:實現(xiàn)數(shù)據(jù)文檔歷史回溯

目前，市政檔案等相關(guān)數(shù)據(jù)都是按照文件的形式結(jié)合Excel 表格按月份進行存儲，如果想找某一個項目的文件，需要回憶在大概某年某月的文件夾中，并在對應的Excel 表中去尋找對應的文件目錄。不便于數(shù)據(jù)的查詢和查找。通過該功能，現(xiàn)在可以方便地對數(shù)據(jù)文件進行存儲和查找?？梢暂p松對所有項目文件進行管理，如圖5所示。

圖4 聯(lián)動查詢

圖5 項目檔案管理

(3)圖屬一體化:快速輸出項目情況表

綜合業(yè)務科提出需要對項目的綜合信息進行查詢，并生成報表。于是，首先實現(xiàn)了圖形數(shù)據(jù)與屬性數(shù)據(jù)上傳的功能。通過將整理好的Excel 表格和對應的SHP，CAD 數(shù)據(jù)進行上傳，從而在項目綜合圖層中建立了要素。通過該層便可以進行相關(guān)的查詢與統(tǒng)計，可以顯示出項目的綜合情況，并可以打印輸出相對應的表格。之前需要查詢多張Excel 并核對生成的表格，如今可以通過該功能快速地輸出打印，并可以在電子地圖中定位查詢(如圖6所示)，提高了工作效率。

圖6 圖屬一體化(各個階段屬性表和各個階段的圖)

(4)建筑方案對比:輔助規(guī)劃會審

在傳統(tǒng)的建筑方案對比階段，建筑方案的平立剖圖是審批的直接依據(jù)。但圖紙的抽象性影響了審批的效率與速度。因此，該平臺中加入了三維模型多屏幕多方案同步對比功能。多個建筑物模型可以同時顯示在對應的三維窗口中，并且這些三維窗口可以同步的旋轉(zhuǎn)、縮放。因此各設計方案可以進行360°全方位同步對比，它們在同一地塊中的效果可以直觀顯示，便于審批決策的制定，如圖7所示。

圖7 建筑方案對比

(5)管線三維空間化:輔助路由設計與審批

傳統(tǒng)的管線設計是依據(jù)城市工程管線綜合設計規(guī)范，由人工進行管線路由的選取，但是埋深信息的不直觀，給設計工作帶來不便。本文二三維平臺實現(xiàn)了路由的輔助設計，用戶需要選定一定長度的規(guī)劃路中心線，并指定設計管線距該中心線的距離、管線種類、管徑及管線埋深等信息，系統(tǒng)會自動依據(jù)規(guī)范檢查該設計管線與其他管線的碰撞情況。與此同時，設計管線可以自動生成三維模型，并放入實測生成的三維管線模型庫，進行三維空間的設計管線展示，便于設計方案的最終審定。

上傳具有一定標準的設計管線，上傳成功后，系統(tǒng)自動定位至設計管線所在位置。其中，黃白相間的模型即為上傳后生成的三維管線，若發(fā)生碰撞，會在碰撞處用紅色的箭頭指示出來，如圖8所示。

圖8 管線碰撞分析

5 總 結(jié)

規(guī)劃資源一體庫整合現(xiàn)有規(guī)劃數(shù)據(jù)資源，進行數(shù)據(jù)預處理并統(tǒng)一入庫管理，實現(xiàn)數(shù)據(jù)共享，提高數(shù)據(jù)管理水平。規(guī)劃二三維網(wǎng)絡綜合管理平臺以一體庫為基礎(chǔ)，解決三維網(wǎng)絡GIS 中的難題，創(chuàng)新性地加入CAD相關(guān)服務，實現(xiàn)規(guī)劃業(yè)務與GIS 數(shù)據(jù)的關(guān)聯(lián)顯示、查詢、統(tǒng)計、分析、管理等，極大提高了規(guī)劃業(yè)務管理水平，實現(xiàn)規(guī)劃管理職能化。

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