三維地理信息系統(tǒng)在智慧城市中的應(yīng)用前景研究

童嚴(yán)文，雷海智，逯宏偉

（1.青海省水文地質(zhì)及地?zé)岬刭|(zhì)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室；2.青海省水文地質(zhì)工程地質(zhì)環(huán)境地質(zhì)調(diào)查院）

三維地理信息系統(tǒng)在智慧城市中的應(yīng)用前景研究

童嚴(yán)文1,2，雷海智1,2，逯宏偉1,2

（1.青海省水文地質(zhì)及地?zé)岬刭|(zhì)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室；2.青海省水文地質(zhì)工程地質(zhì)環(huán)境地質(zhì)調(diào)查院）

隨著信息科技的深入發(fā)展，智慧城市已經(jīng)成為當(dāng)前城市管理的發(fā)展趨勢(shì)。論文對(duì)三維地理信息系統(tǒng)進(jìn)行解析，探討其在智慧城市中的應(yīng)用前景，為城市管理與發(fā)展提供有價(jià)值的參考。

智慧城市；三維地理信息系統(tǒng)；應(yīng)用前景

1 三維地理信息系統(tǒng)的基礎(chǔ)理論

三維地理信息系統(tǒng)，是指在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的支持下，對(duì)地球空間中的地理數(shù)據(jù)進(jìn)行采集和儲(chǔ)存，并經(jīng)過(guò)系統(tǒng)軟件的運(yùn)算和分析之后，以三維立體的形式進(jìn)行展示。因此，三維地理信息系統(tǒng)實(shí)際分為三個(gè)層級(jí)。

1.1 數(shù)據(jù)層

三維地理信息系統(tǒng)對(duì)于地理數(shù)據(jù)的管理，首先起到一個(gè)工具箱的作用，其作為地理數(shù)據(jù)信息的數(shù)據(jù)庫(kù)，容納了所采集的海量空間數(shù)據(jù)信息，并提供了相對(duì)應(yīng)的操作功能、索引功能等數(shù)據(jù)處理功能。三維地理信息系統(tǒng)，通過(guò)對(duì)各類數(shù)據(jù)的匯集和管理，構(gòu)建了系統(tǒng)處理數(shù)據(jù)和展示信息的基礎(chǔ)。

1.2 邏輯層

三維地理信息系統(tǒng)中的海量數(shù)據(jù)，是不可能通過(guò)人工的形式進(jìn)行統(tǒng)籌分析。人工處理只能針對(duì)個(gè)別情況、關(guān)鍵信息進(jìn)行定點(diǎn)查找和分析，而對(duì)于無(wú)法計(jì)量的數(shù)據(jù)庫(kù)，只能通過(guò)系統(tǒng)強(qiáng)大的后臺(tái)處理功能，在設(shè)定好相應(yīng)的運(yùn)算法則和邏輯規(guī)則的前提下，進(jìn)行自動(dòng)化分析，并得出人們所關(guān)心和關(guān)注的情報(bào)。

1.3 應(yīng)用層

三維地理信息系統(tǒng)，不是僅僅是為了采集、儲(chǔ)存和處理，其核心價(jià)值在于服務(wù)于運(yùn)用。只有將系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)信息所體現(xiàn)的情況反映出來(lái)，交由使用者結(jié)合實(shí)際進(jìn)行進(jìn)一步分析，才能為相關(guān)的決策提供依據(jù)和參考，從而展現(xiàn)信息系統(tǒng)的實(shí)用性。三維地理信息系統(tǒng)，勢(shì)必要發(fā)揮其可視化的特點(diǎn)，通過(guò)將數(shù)據(jù)信息及所形成的分析以三維立體虛擬場(chǎng)景的形式進(jìn)行演示，可以使人們直觀地了解整體情況，從而對(duì)相關(guān)決策進(jìn)行調(diào)整和決定。

2 三維地理信息系統(tǒng)在智慧城市中的應(yīng)用

智慧城市的理念，是在信息和通信技術(shù)迅猛發(fā)展的背景下，逐漸成長(zhǎng)起來(lái)的。一方面，隨著信息化的深入推進(jìn)，信息技術(shù)中對(duì)于感知、定位、識(shí)記、傳輸?shù)仍兀约斑h(yuǎn)超人類能力的信息存儲(chǔ)、計(jì)算、分析等功能，使其在城市發(fā)展與管理過(guò)程中占據(jù)了越來(lái)越重要的地位。另一方面，隨著人們生活水平的不斷提高，溫飽問(wèn)題已經(jīng)不再是困擾著城市居民的首要問(wèn)題，而對(duì)于生活質(zhì)量和居住環(huán)境的要求，逐漸成為人們?nèi)找骊P(guān)注的焦點(diǎn)。在此形勢(shì)下，以信息化為主導(dǎo)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)為基礎(chǔ)的智慧城市發(fā)展理念逐漸成為了主流趨勢(shì)，開(kāi)創(chuàng)了城市建設(shè)與發(fā)展的新紀(jì)元[1]。

2.1 展示地理空間

對(duì)于地理空間的展示，是三維地理信息系統(tǒng)應(yīng)用最廣也是最基礎(chǔ)的領(lǐng)域。最為基本的運(yùn)用，就是利用三維地理信息系統(tǒng)，將城市的現(xiàn)狀和未來(lái)的規(guī)劃，構(gòu)建出設(shè)計(jì)好的虛擬3D場(chǎng)景，使城市的參觀者和投資者能夠清楚地了解城市的具體情況和未來(lái)走勢(shì)，并與城市的管理者達(dá)成一定的共識(shí)，或者提出有價(jià)值的整改建議，使每個(gè)人都成為城市管理與發(fā)展的重要一份子。如通過(guò)對(duì)街景或區(qū)域，通過(guò)虛擬3D場(chǎng)景的方式展示出來(lái)，使城市的管理決策者能夠清晰地了解到城市的整體布局和變化情況，在身臨其境的情況下，親身感受和認(rèn)識(shí)城市的發(fā)展與變化，從而為下一步的決策部署做準(zhǔn)備。

2.2 提供定位參考

信息技術(shù)和通信技術(shù)的綜合運(yùn)用，人們感受最深的一項(xiàng)就是定位技術(shù)。通過(guò)對(duì)人們的手機(jī)、地址等進(jìn)行定位，可以精準(zhǔn)地尋找到每一個(gè)人的具體位置。精準(zhǔn)定位，既方便了個(gè)人對(duì)自己在城市中位置的了解，從而更加熟悉并融入所在的城市，還有利于搭建個(gè)人與他人之間的位置聯(lián)系，從而為物流、通訊等提供便利條件。在三維地理信息系統(tǒng)中，不僅僅是針對(duì)個(gè)人的定位，更重要的是對(duì)城市內(nèi)人群的集體定位，然后通過(guò)定位和行蹤軌跡，對(duì)人群的聚集地、人流的方向等進(jìn)行全面細(xì)致的分析，從而為城市更好地管理和改善提供決策參考。

2.3 協(xié)助規(guī)劃分析

通過(guò)三維地理信息系統(tǒng)的統(tǒng)籌規(guī)劃和場(chǎng)景展示，可以清楚而真實(shí)地反映出城市的建設(shè)與運(yùn)行情況，并對(duì)于其中居住、消費(fèi)、交通等情況進(jìn)行分析，從而協(xié)助對(duì)城市進(jìn)行合理規(guī)劃。在這其中，通過(guò)三維地理信息系統(tǒng)的運(yùn)用，發(fā)現(xiàn)城市交通擁堵的部位，并分析出其中的原因，提供緩解交通壓力的有效建議，從而提高城市居民出行的效率，是當(dāng)前系統(tǒng)運(yùn)用中取得較好成效的正面事例。三維地理信息系統(tǒng)的作用，使交通運(yùn)輸管理部門(mén)的管理質(zhì)量和效率大幅提升，有效地減少了交通問(wèn)題造成的環(huán)境污染，使城市的社會(huì)發(fā)展與經(jīng)濟(jì)、環(huán)境效益得到了提升。

3 三維地理信息系統(tǒng)在智慧城市中的應(yīng)用前景

三維地理信息系統(tǒng)在智慧城市中的現(xiàn)階段應(yīng)用，主要集中在場(chǎng)景展示、跟蹤定位等初級(jí)功能，以及輔助規(guī)劃設(shè)計(jì)等簡(jiǎn)單協(xié)助性作用，對(duì)于信息數(shù)據(jù)的綜合運(yùn)用還比較粗淺。在未來(lái)的智慧城市建設(shè)與發(fā)展中，三維地理信息系統(tǒng)應(yīng)當(dāng)進(jìn)一步發(fā)揮優(yōu)勢(shì)，以其海量的數(shù)據(jù)系統(tǒng)、高效的分析系統(tǒng)和前瞻的預(yù)測(cè)系統(tǒng)，對(duì)于城市的規(guī)劃、設(shè)計(jì)、管理、完善等方方面面提供更多、更加有效的決策建議，甚至可以對(duì)相當(dāng)一部分城市管理環(huán)節(jié)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化處理，將城市管理提升到更高的層次。

3.1 為人們的生活提供更多的服務(wù)

通過(guò)三維地理信息系統(tǒng)，充分全面地展示城市中的生活、生產(chǎn)、消費(fèi)、娛樂(lè)等各式建筑的布局，計(jì)算出人口密集度與周邊配套設(shè)施之間的比例關(guān)系，從而做出更加優(yōu)化的規(guī)劃設(shè)計(jì)，使人們的工作、生活與消費(fèi)、娛樂(lè)相匹配。既不會(huì)造成居民生活區(qū)周邊缺乏休閑娛樂(lè)，降低人們的生活品質(zhì)和情趣，也不會(huì)導(dǎo)致消費(fèi)娛樂(lè)區(qū)域扎堆，給出行、停車等交通造成壓力，以及減少不必要的同業(yè)競(jìng)爭(zhēng)帶來(lái)的負(fù)面作用。同時(shí)，還可以實(shí)時(shí)掌握人們的宏觀動(dòng)向和城市的特殊變化，對(duì)于災(zāi)害和事故能夠獲得第一手資料，從而為風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警、快速反應(yīng)、救援救助和證據(jù)收集等做出更好的準(zhǔn)備。

3.2 為城市的安全管理提供更多的保障

智慧城市就是用更多的信息科技來(lái)代替人力進(jìn)行管理和事件處置，通過(guò)融合物聯(lián)網(wǎng)、地理空間服務(wù)等技術(shù)，三維地理信息系統(tǒng)可以更快、更準(zhǔn)確地采集各類消防、安保等數(shù)據(jù)，運(yùn)用相關(guān)系統(tǒng)軟件加強(qiáng)對(duì)城市內(nèi)消防監(jiān)控、調(diào)配，以及做好突發(fā)事件的應(yīng)急救援協(xié)調(diào)工作。如在消防工作中，通過(guò)對(duì)消防泵、報(bào)警器、防火門(mén)等消防設(shè)施進(jìn)行虛擬3D場(chǎng)景展示，并配套顯示其所在的建筑或區(qū)域范圍，從而更加方便地發(fā)現(xiàn)消防隱患和漏洞。同時(shí)當(dāng)災(zāi)情發(fā)生時(shí)，可以更加快速有效地尋找應(yīng)急處理路徑，并協(xié)調(diào)各有關(guān)單位、部門(mén)進(jìn)行協(xié)同作戰(zhàn)，使問(wèn)題在最短時(shí)間內(nèi)得到最有效的解決。

3.3 為城市的未來(lái)發(fā)展提供更好的預(yù)測(cè)

三維地理信息系統(tǒng)，是對(duì)“大數(shù)據(jù)”理念的實(shí)踐運(yùn)用。通過(guò)對(duì)信息數(shù)據(jù)的采集和分析，可以更加全面地了解城市內(nèi)的各行各業(yè)、各式各樣的情況，并且在時(shí)間的推移中不斷地更新和補(bǔ)充數(shù)據(jù)，從而形成對(duì)一個(gè)城市的空間、時(shí)間多維度的記憶。借助大數(shù)據(jù)的分析技術(shù)，可以在某種程度上提供出超出人工所能及的預(yù)測(cè)，對(duì)城市給予準(zhǔn)確有效的定位，從而使城市的管理者和決策者作出的決定更加符合實(shí)際，尤其是更加適合于城市的長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展。

4 結(jié)束語(yǔ)

隨著城市信息化的深入發(fā)展，智慧城市已經(jīng)成為現(xiàn)代城市發(fā)展的趨勢(shì)和方向，必須引起黨和政府的高度重視。三維地理信息技術(shù)有著其獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)和深層的價(jià)值，不能僅僅滿足于信息采集和場(chǎng)景展示等初級(jí)功能，而要進(jìn)一步發(fā)展其“大數(shù)據(jù)”、信息化的新興理念與技術(shù)，不斷地探索和完善三維地理信息系統(tǒng)的功能，使其為城市的建設(shè)與發(fā)展作出更大的貢獻(xiàn)。

[1]金吉.三維地理信息系統(tǒng)在智慧城市中的應(yīng)用前景研究[J].環(huán)球人文地理，2017(10).

The Application Respect Research of 3D Geographic Information System in Smart City

TONG Yan-wen1,2, LEI Hai-zhi1,2, LU Hong-wei1,2

（1.Qinghai Province Key Laboratory of Hydrology Geology and Geothermal Geology; 2.Qinghai Institute of Hydrogeology,Engineering Geology and Environment Geology)

With the further development of information technology, intelligent city has become the development trend of the current urban management. To parse the three-dimensional geographic information system, this paper discusses its application prospect in wisdom city,provide valuable reference for the development of urban management.

smart cities; three-dimensional geographic information system; application prospect