淺談3DGIS在智能公交場站管理系統(tǒng)中的應用

張瑩 沈峰

摘 要 在深入調(diào)研智能公交場站管理系統(tǒng)需求的基礎上，提出了智能公交場站管理系統(tǒng)框架，并對系統(tǒng)構建中的關鍵技術進行了研究。在松江區(qū)公共交通智能化應用示范項目子系統(tǒng)3D場站管理系統(tǒng)的實際運用中，系統(tǒng)中的關鍵技術之一3DGIS技術得到了驗證，證明了利用3DGIS可很好的解決智能公交場站規(guī)劃管理可視化、定量化等技術難題，通過3DGIS技術虛擬空間位置、虛擬仿真決策場景等，可以使智能公交場站可視化信息管理更加科學規(guī)范。

關鍵詞 智能公交場站；3D場站；3DGIS

A BRIEF DISCUSSION ON THE APPLICATION OF 3DGIS IN INTELLIGENT BUS STATION SYSTEM

Zhang Ying，Shen Feng，

3/F New Energy Building，No.505 Wuning Road，Shanghai China 200063

Abstract Based on the in-depth investigation of the requirements of the intelligent bus station management system， this paper puts forward the framework of the intelligent bus station management system and studies the key technologies in the system construction. In the actual application of Songjiang District Public Transportation Intelligent Application Demonstration Project Subsystem 3D Station Management System， 3DGIS technology， one of the key technologies in the system has been verified， proving that 3DGIS can solve the technical problems of visualization and quantification of intelligent bus station planning and management. Through 3DGIS technology， virtual spatial location， virtual simulation decision-making scene and so on， the visual information management of intelligent bus station can be made more scientific and standardized.

Key words Intelligent Bus Station； 3D Station； 3DGIS

引言

隨著經(jīng)濟的高速發(fā)展，城市交通車輛快速增長，城市道路擁堵現(xiàn)象越來越嚴重。這樣的大背景下改善發(fā)展公共交通，緩解城市交通擁堵、降低能源消耗、改善交通環(huán)境成為急需解決的大問題。城市智能公交是城市交通的主體，創(chuàng)建一個好的智能化公交管理系統(tǒng)使整個城市交通有序高效規(guī)范運作是解決大、中城市目前交通問題的首選措施。

智能公交是運用最先進的3S（RS+GPS+GIS）技術、3G/4G通信技術等，結合公交特有業(yè)務，有針對性建設出的公交智能管理系統(tǒng)，該系統(tǒng)包含對線路、車輛進行規(guī)劃調(diào)度，實現(xiàn)智能排班、信號優(yōu)先、場站管理、票務管理等特殊業(yè)務功能。該系統(tǒng)能提高公交車輛的利用率、運輸率，能通過建設完善的視頻監(jiān)控系統(tǒng)實現(xiàn)對公交車內(nèi)、站點及站場的實時監(jiān)控管理。智能公交是智慧城市公共交通發(fā)展的趨勢，對緩減交通擁堵節(jié)約人力、資源等問題上有著重大的變革意義。

在我國政府的大力推廣下，2011年交通運輸部下發(fā)《關于開展公交都市建設示范工程有關事項的通知》，正式啟動“公交都市”建設示范工程。許多大中型城市都在開展不同規(guī)模的智能公交建設，多地運用先進的視頻技術、傳感技術等優(yōu)化升級，研發(fā)了智能公交智能化場站管理子系統(tǒng)。以往的智能公交場站管理系統(tǒng)不能很好地與營運、機務、安全、人事等業(yè)務系統(tǒng)緊密結合，部分信息孤島化，不能按常規(guī)整合到平臺中進行一體化協(xié)調(diào)管理?；谒山瓍^(qū)公共交通智能化應用示范項目子系統(tǒng)3D場站管理系統(tǒng)，本文提出了一種新的城市公交智能化公交場站管理系統(tǒng)架構，以為運營決策者、運營管理者以及乘客提供可視化信息化管理與服務為理念，開發(fā)了具有實時可視化公交場站場內(nèi)車輛監(jiān)控、設備監(jiān)控、泊位引導、泊位狀態(tài)監(jiān)控、能耗監(jiān)控與分析等重要功能系統(tǒng)，為提高智能公交場站管理質(zhì)量，規(guī)范公交車在場站內(nèi)的業(yè)務行為及能源分配等提供支撐。

1 應用需求分析

智能公交場站管理系統(tǒng)最基本的功能是將公交停車場管理與車輛運、管、維、保結合在一起，實現(xiàn)公交車在停車場內(nèi)各個環(huán)節(jié)的實時監(jiān)控和關鍵數(shù)據(jù)采集管理以及場內(nèi)能源管理等，從而規(guī)范公交車在場站內(nèi)的業(yè)務行為及能源分配等，做到業(yè)務流程化，質(zhì)量標準化，資源節(jié)省化。

智能公交場站管理系統(tǒng)以可視化三維形式直觀立體地實現(xiàn)了公交場站空間業(yè)務信息的實時監(jiān)控、管理、統(tǒng)計分析、服務、智能調(diào)度、輔助決策等?？梢暬S展示并能實時管控場內(nèi)業(yè)務等需實現(xiàn)實時的時空映射場景，引用3DGIS到系統(tǒng)中可以將真實的空間信息映射到電腦里。3DGIS是一個三維的空間地理信息系統(tǒng)。3DGIS能與各種新型技術（物聯(lián)網(wǎng)+、BIM、大數(shù)據(jù)、云計算、區(qū)塊鏈等）集成，形成行業(yè)特有的核心產(chǎn)品，3DGIS將各種感知數(shù)據(jù)融合高效精準地定位到虛擬三維場景中，在3DGIS中所有對象的時空信息與現(xiàn)實世界時空信息一一對應。引用3DGIS到智能公交場站系統(tǒng)中，實現(xiàn)了三維虛擬的智能公交場站場景，該場景可以展示三維地球，在球上可以顯示高清影像地圖數(shù)據(jù)等?；贕IS高精度位置地圖可以對場站和場內(nèi)對象模型等進行快速定位。在場景中可以放置和查看場站需關注的各種對象信息，如建筑、泊位、設備、車輛等，這些對象信息可以以BIM模型、圖片、標簽文字、點、線、面等各種形式來顯示。分析業(yè)務結合感知信息的分析和傳送該場景可以實現(xiàn)各種對象屬性的樣式變化，形成動態(tài)場站業(yè)務智能管控效果。通過酷炫友好的人機交互界面，本系統(tǒng)可以實現(xiàn)公交場站車輛進出場實時監(jiān)控、電車充電樁實時狀態(tài)監(jiān)控、視頻監(jiān)控、場內(nèi)泊位?？恳龑?、場內(nèi)人員進出、能源能耗實時監(jiān)控等功能。結合3DGIS虛擬現(xiàn)實的技術智能公交場站管理系統(tǒng)直接面對面解決更多問題，有效地提升了企業(yè)內(nèi)部管理。使場內(nèi)多個主要職能整合，這樣很好的節(jié)約和利用了有限的場站資源，使數(shù)據(jù)的傳遞更加及時，提高了車的使用率、加強了值班安保體系[1]。

2 智能公交場站管理系統(tǒng)架構

智能公交場站管理系統(tǒng)由若干子系統(tǒng)組成，涵蓋公交管理的各個方面。依據(jù)運營決策者、運營管理者以及乘客三個服務對象來劃分，智能公交管理系統(tǒng)分為政府指揮決策、企業(yè)生產(chǎn)管理、公眾出行服務三大信息管理與服務平臺系統(tǒng)?？傮w系統(tǒng)架構如圖3-1所示：

智能公交場站管理系統(tǒng)是智能公交管理系統(tǒng)環(huán)節(jié)中的一個子系統(tǒng)。該系統(tǒng)主要分三個層次：數(shù)據(jù)采集層、業(yè)務邏輯層與應用層。其中數(shù)據(jù)采集層是整個系統(tǒng)的基礎，該層主要匯聚整理各種多源異構精準可靠的運營數(shù)據(jù)。業(yè)務邏輯層是對基礎數(shù)據(jù)的分析與處理，根據(jù)業(yè)務邏輯創(chuàng)建各種業(yè)務算法模型。應用層將數(shù)據(jù)分析層輸出的結果進行管理，分不同傳輸渠道將信息發(fā)布應用。結合外部系統(tǒng)協(xié)同工作，該系統(tǒng)實現(xiàn)了場站建設管理、監(jiān)控管理、資源計劃管理、設施管理、車輛泊位管理等業(yè)務功能[2]。總體系統(tǒng)架構如圖3-2所示：

3 系統(tǒng)設計及實現(xiàn)

3.1 三個關鍵步驟

根據(jù)需求分析，實現(xiàn)智能公交場站管理系統(tǒng)關鍵步驟有三大塊：一、對場站進行精細化建模；二、配置3DGIS引擎，制作3D虛擬仿真場景；三、開發(fā)業(yè)務功能系統(tǒng)平臺。

（1）精細化建模

本項目需要制作精細化模型，前期需組建團隊對真實場景做基礎數(shù)據(jù)采集，數(shù)據(jù)采集主要是對場內(nèi)需建模的對象進行專業(yè)拍攝、量算處理等，團隊根據(jù)拍攝處理后的材質(zhì)、數(shù)據(jù)等進行精細化建模。這里精細化建模工作量龐大，周期長，前期可將人員全部投入到該過程中。

（2）配置引擎制作仿真場景

第二個關鍵步驟是制作3DGIS虛擬場景。這里用到Skyline，Skyline主要包含3個產(chǎn)品，其中場景制作首先需要用到TerraBuilder，通過應用TerraBuilder將場站位置柵格數(shù)據(jù)以及高程矢量數(shù)據(jù)等融合。待場景融合后生成地形格式文件。再通過TerraExplorer加載地形格式文件，并將相應模型數(shù)據(jù)放到相應地形位置中生成可發(fā)布的場景，最后將場景發(fā)布到TerraGate平臺中供后續(xù)開發(fā)平臺調(diào)用。

（3） 開發(fā)業(yè)務平臺功能

最后一個關鍵步驟是開發(fā)功能平臺，這里選用了jeesite作為基礎功能平臺，jeesite自帶用戶管理、機構管理、菜單管理等內(nèi)置功能，這些內(nèi)置功能可根據(jù)需求取舍。通過jeesite可選用菜單功能添加場站管理平臺功能菜單。這里只對3DGIS應用于場站的幾個主要功能做詳細說明，以松江區(qū)公共交通智能化應用示范項目子系統(tǒng)3D場站管理系統(tǒng)為案例，按上章描述的功能設計加入智能公交場站主要菜單分別為空間基礎信息、車輛管理、泊位管理、設備管理。功能菜單加好后開始對各子菜單功能頁面做相應功能研發(fā)，研發(fā)過程中通過調(diào)用skyline的二次開發(fā)接口來展現(xiàn)3DGIS場站場景并實現(xiàn)各業(yè)務功能。

3.2 平臺主要功能詳細設計

松江區(qū)公共交通智能化應用示范項目是根據(jù)上海市交通委員會的要求，圍繞服務于城市公共交通企業(yè)、乘客、行業(yè)管理部門等三方需求，建成以信息感知數(shù)據(jù)采集為支撐，以智慧出行、智慧管理與決策、智慧運營為重點應用的智慧公交體系。松江區(qū)公共交通智能化應用示范項目是一個典型的智能公交管理系統(tǒng)。該系統(tǒng)引用了3DGIS技術來實現(xiàn)智能公交場站系統(tǒng)功能，其中主要功能設計如下：

（1）空間基礎信息

用戶訪問網(wǎng)站進入3D場站管理模塊，系統(tǒng)默認跳轉到3D場站管理子菜單空間量算界面，進入該界面，用戶可查看到三維地球，并對三維球做放大、縮小、平移、漫游、旋轉、更換視角高度等基礎操作，該界面自動定位到要管理的場站位置，可查看場站內(nèi)整個3D環(huán)境，可模擬機器人在上面行走，用戶可對感興趣的路、房子、車等進行距離量算、區(qū)域面量算，設計刪除按鈕可刪除已量算的線和面。詳細功能如下圖4-1所示。

（2）車輛管理

用戶點車輛管理菜單可進入3D場站場景，直接定位到場外停車樓位置，或實時顯示場內(nèi)車輛狀態(tài)，通過查詢各車輛并定位，實時三維顯示各車輛狀態(tài)信息；可進停車樓各樓層查看實時車輛。詳細功能如圖4-2所示。

（3）進出場監(jiān)控

用戶點車輛管理菜單可直接定位觀察車輛進出場情況，可點擊進出場視頻在3D場景中查看實時視頻監(jiān)控信息。

（4）泊位管理

用戶點泊位管理菜單可直接定位泊位，實時監(jiān)控場內(nèi)泊位情況。可進行泊位查詢，查看泊位停車狀況，分析最近停車路線供車輛進場導航。詳細功能如圖4-3所示。

（5）設備管理

用戶點設備管理菜單可在3D場景中實時查看設備信息，可圖層控制設備顯示和隱藏，可點擊設備查看相關內(nèi)容；可對設備進行報修告警，點擊對于報修按鈕進行報修處理等。詳細功能如圖4-4所示[3]。

4 結束語

經(jīng)過一段時間的設計研發(fā)，本系統(tǒng)所有功能已基本完成，并在松江區(qū)公共交通智能化應用示范項目中推廣應用，得到了業(yè)主的高度認可?？偨Y本次系統(tǒng)設計研發(fā)過程，發(fā)現(xiàn)影響本系統(tǒng)平臺性能的最主要的因素是3D模型的建立，3DGIS引擎限制一定大小的模型導入，當模型過大時場景訪問會出現(xiàn)一些故障問題，例如使用ie訪問三維場景時如果模型過大，ie瀏覽器內(nèi)存不夠，常導致崩潰問題出現(xiàn)，這里就要盡量壓縮模型制作大小，從模型壓縮形式、面數(shù)和材質(zhì)上去解決相應問題，另外采取擴大ie瀏覽器內(nèi)存的方式互補缺陷。在業(yè)務功能制作過程中有場站室內(nèi)和室外的監(jiān)控信息管控，這里為了更加真實展示室內(nèi)場景，系統(tǒng)選擇了兩種場景模式來研發(fā)，在場外和場內(nèi)做不同維度位置和時間等信息的匹配切換，實現(xiàn)了更合理的展現(xiàn)效果。

本系統(tǒng)的用戶界面友好，3DGIS場景能直觀實時、動態(tài)地對場站場內(nèi)信息進行空間操作、查詢、管理、監(jiān)控等，本系統(tǒng)功能穩(wěn)定，效果酷炫逼真，極大地展現(xiàn)智能公交場站的綜合管理業(yè)務性能。通過對上海松江公交綜合管理平臺-3D場站管理系統(tǒng)的實現(xiàn)，可以肯定，3DGIS在智能公交場站系統(tǒng)中的應用很有必要，它能解決智能場站系統(tǒng)人機結合作業(yè)的協(xié)調(diào)性，能即時可視化反饋實時場內(nèi)信息，快速讓人們理解接受，輔助人們快速應對特殊問題-輔助決策等。將3DGIS應用到智能公交場站管理系統(tǒng)中是新型智慧城市的必然產(chǎn)物。目前3DGIS在智能公交場站中的應用還處在摸索狀態(tài)，需要完成的業(yè)務功能需求不多。不久的將來人們會根據(jù)3DGIS的特點以及智能場站的更多業(yè)務需求來研究設計更加科學實用場景功能，為人們創(chuàng)造更科學友好的系統(tǒng)體驗。

智慧城市的發(fā)展促進各種技術創(chuàng)新以及各種技術的日益普及，3DGIS結合這些新型技術不斷集成創(chuàng)新，形成大智慧3DGIS時空服務平臺，該平臺服務于各行各業(yè)。服務于智能公交智能場站系統(tǒng)供人們使用。除智能場站系統(tǒng)，針對智能公交以及其他各行各業(yè)各領域，3DGIS技術都將發(fā)揮其獨特的關鍵技術作用，3DGIS將帶給人們多維超智能化的新體驗。

參考文獻

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[2] 黃夢龍.基于三維GIS的城市規(guī)劃輔助決策技術研究[J].測繪與空間地理信，2015，（12）：165-167.

[3] 吳志勇，呂萌麗.走向三維的城市規(guī)劃管理：以廣州市為例[J].規(guī)劃師，2007，23（7）：68-71.

作者簡介

張瑩（1984-），女，安徽安慶太湖縣人；學歷：本科，高級軟件工程師，研究方向：GIS軟件研發(fā)。