城市新區(qū)三維可視化平臺設(shè)計及應(yīng)用實踐

金和平 潘軍 韋昌輝 卞林 韋嵬 盧涵宇

摘要：針對現(xiàn)代化城市新區(qū)開發(fā)存在人員復(fù)雜、數(shù)據(jù)更新不及時、管理難度大等諸多問題。本文分析了貴安新區(qū)城市建設(shè)的應(yīng)用需求，以貴安新區(qū)三維地理信息和社會經(jīng)濟信息為基礎(chǔ)，開發(fā)一個多維度、高效化、科學(xué)化及精準化的貴安新區(qū)三維可視化平臺。實現(xiàn)了“一庫一平臺N應(yīng)用”等功能，能夠為管理者提供全方位的信息和決策支持，優(yōu)化了管理體系和結(jié)構(gòu)，提高了管理水平和效率，有利于貴安新區(qū)數(shù)字城市建設(shè)。

關(guān)鍵詞：城市新區(qū) ;三維可視化;平臺設(shè)計;應(yīng)用實踐

中圖分類號：TP274 ? ? ? ? ? ?文獻標識碼：A

文章編號：1009-3044（2020）17-0022-03

近年來，隨著經(jīng)濟及城市化進程的快速發(fā)展，老城區(qū)通常無法滿足城市擴張的需求，為吸引人口政策及解決城市發(fā)展的需求，大城市一般采用開發(fā)城市新區(qū)進行解決。而城市新區(qū)的開發(fā)往往伴隨著大量的工作及急速增長的數(shù)據(jù)，傳統(tǒng)的手段難以勝任;研制城市新區(qū)三維可視化平臺，解決開發(fā)城市新區(qū)所面臨的問題，具有十分重要的現(xiàn)實意義[1-4]。

隨著我國城市化的發(fā)展，城市新區(qū)建設(shè)面臨人員復(fù)雜、數(shù)據(jù)更新不及時、開發(fā)進度管理難等諸多問題。為解決實際面臨的問題，越來越多的學(xué)者將大數(shù)據(jù)、云計算、人工智能及GIS三維可視化應(yīng)用在各行各業(yè)管理中。李金標等[1]以3DMine、Unity3D軟件為依托，利用Web3D技術(shù)實現(xiàn)了礦山資源儲備量動態(tài)變化三維可視化平臺，實現(xiàn)了礦業(yè)信息話及非專業(yè)管理人員對礦山的高效管理;譚傜月等[2]設(shè)計了一個交互式Web端可視化應(yīng)用系統(tǒng)，解決了勘探生產(chǎn)系統(tǒng)對空間信息表征不足及過于依賴控件開發(fā)的問題。余紅民等[3]以化工園區(qū)現(xiàn)狀提出建設(shè)三維可視化的化工園區(qū)綜合運維管理平臺，該平臺在集成GIS、BIM及物聯(lián)網(wǎng)等技術(shù)后實現(xiàn)了園區(qū)物業(yè)管理服務(wù)、信息化決策及節(jié)能管理等一系列智能化管理，提高了工作效率;李志煒等[4]開發(fā)了海洋環(huán)境數(shù)據(jù)三維可視化系統(tǒng)，重點解決了海洋環(huán)境可視化表達、特征提取及應(yīng)用拓展等需求，實現(xiàn)了海洋多源信息的集成和可視化。以上研究說明三維可視化系統(tǒng)應(yīng)用廣泛，有很好的研究意義和經(jīng)濟價值。

本文針對城市新區(qū)開發(fā)遇到的問題，將三維地理信息和社會經(jīng)濟信息綜合集成，將決策支持系統(tǒng)構(gòu)架在地理空間信息基礎(chǔ)上，以地理信息系統(tǒng)作為基礎(chǔ)對話界面，來設(shè)計實現(xiàn)一個多維度、高效化、科學(xué)化及精準化的城市新區(qū)三維可視化平臺，為管理者提供全方位的信息和決策支持，實現(xiàn)“一庫一平臺N應(yīng)用”等功能。

1需求分析

貴州省貴安新區(qū)是由國務(wù)院批復(fù)設(shè)立的第八個國家級新區(qū)，承載著西部地區(qū)重要經(jīng)濟增長極、內(nèi)陸開放型經(jīng)濟新高地、生態(tài)文明示范區(qū)三大戰(zhàn)略定位，先后獲批國家大數(shù)據(jù)綜合試驗區(qū)、國家大數(shù)據(jù)產(chǎn)業(yè)集聚區(qū)、中國南方數(shù)據(jù)中心示范基地。

圍繞“高端化、綠色化、集約化”發(fā)展思路，貴安新區(qū)不斷推進數(shù)字城市建設(shè)的先行，2019年4月正式啟動 “一云一網(wǎng)一平臺”協(xié)同中心建設(shè)。旨在推動大數(shù)據(jù)全產(chǎn)業(yè)鏈、全治理鏈、全服務(wù)鏈融合，為國家實施大數(shù)據(jù)戰(zhàn)略積累經(jīng)驗、探索路子做出示范。為此，開發(fā)的三維可視化平臺將考慮如下信息。

（1）城市新區(qū)的開發(fā)往往是在空白土地區(qū)域上建一座新城，規(guī)劃尤其是土地資源科學(xué)合理充分利用顯得尤為重要，特別是西南地區(qū)地勢起伏大的貴安新區(qū)，平面二維空間數(shù)據(jù)往往滿足不了需要，需充分利用三維地理空間數(shù)據(jù)。

（2）新區(qū)開發(fā)先期重點在于基礎(chǔ)設(shè)施、市政管網(wǎng)及園區(qū)建設(shè)，面貌變化快且大，不僅這些建設(shè)過程的管控迫切需要三維地理空間數(shù)據(jù)的支撐，而且新區(qū)城市管理需要快速頻繁地更新空間地理信息以滿足城市運營的需要。

（3）新區(qū)開發(fā)前期一般征拆任務(wù)重，征地拆遷的建筑物和耕地等實物的快速精確定位和精準計算需要三維地理空間信息的采集分析計算。

（4）新區(qū)開發(fā)往往以經(jīng)濟發(fā)展和招商為第一要務(wù)，三維空間信息可以更好地支持潛在投資商對土地和配套設(shè)施的精準理解分析。

（5）新區(qū)初期產(chǎn)業(yè)運營企業(yè)入住人員變化大，做到高質(zhì)量配套服務(wù)和社會治理難度大，企業(yè)、人員、辦公生活設(shè)施三維空間分布及可視化顯得尤為必要。

2 城市新區(qū)三維可視化平臺

針對貴安新區(qū)開發(fā)遇到的人員復(fù)雜、數(shù)據(jù)更新不及時、開發(fā)進度管理難等問題，本系統(tǒng)以地理信息系統(tǒng)為基礎(chǔ)，綜合集成三維地理信息和社會經(jīng)濟信息，開發(fā)設(shè)計一個多維度、高效化、科學(xué)化及精準化的貴安新區(qū)三維空可視化平臺，如圖1所示。系統(tǒng)由信息化基礎(chǔ)設(shè)施、三維空間地理信息系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫、應(yīng)用開發(fā)與集成系統(tǒng)、三維空間可視化綜合指揮系統(tǒng)四個部分組成。平臺系統(tǒng)功能主要有：協(xié)同應(yīng)急指揮調(diào)度、一屏多用、會商可見、城市部件管理直觀、征安控違數(shù)據(jù)對比、定位和突發(fā)事件處置、招商引資遠程看地看數(shù)據(jù)、以房管人、企業(yè)信息管理等功能模塊;系統(tǒng)平臺已實現(xiàn)“一庫”（地理信息資源庫）、“一平臺”（三維可視化城市管理平臺）、N應(yīng)用（貴安新區(qū)各職能部門應(yīng)用）。

同時，為便于貴安新區(qū)三維空間可視化平臺的建設(shè)及應(yīng)用的方便，將其建設(shè)為“一屏共享、四端協(xié)同”的綜合系統(tǒng)，開發(fā)端僅能對系統(tǒng)進行加工不能直接讀取的政務(wù)數(shù)據(jù);會議端用于與各職能部門的數(shù)據(jù)協(xié)同，方便部門實現(xiàn)遠程協(xié)同;管理端用于管理者查詢、輔助決策;執(zhí)行端用于采集一線信息和執(zhí)行指揮中心指令。同時為促進該平臺對政府服務(wù)部門政務(wù)流程的改進，該系統(tǒng)通過對城市數(shù)據(jù)進行采集后，以大數(shù)據(jù)分析技術(shù)及三維空間可視化的平臺進行多維度數(shù)據(jù)融合，反向作用于政務(wù)流程再造。

3城市新區(qū)三維可視化平臺應(yīng)用

3.1協(xié)同應(yīng)急指揮調(diào)度

過去在面臨緊急時間的時候，主要存在：（1）不能快速了解現(xiàn)場情況;（2）需多方了解現(xiàn)場情況，應(yīng)急處置時效性不高及信息不全;（3）容易因處理不及時造成的大量傷亡損失等問題。為此，城市新區(qū)三維可視化平臺能夠解決之前的問題，使得緊急救援“快、好、省”獲得最佳救援時間：（1）現(xiàn)場實景三維結(jié)合共享數(shù)據(jù)，快速響應(yīng)并有效部署;（3）現(xiàn)場情況直觀可視，三維沙盤快速形成應(yīng)急方案，效率高;（4）大幅縮短應(yīng)急響應(yīng)時間，減少損失，將事件的影響降到最低，如圖2所示。

3.2一屏多用促提升

在以往城市管理中，由于監(jiān)管不及時，發(fā)現(xiàn)問題慢;傳統(tǒng)人工巡查執(zhí)法效率低、取證難;需要大量編員等問題造成過多的資源浪費及問題處理慢等問題。而城市新區(qū)三維可視化平臺在城市管理中能夠?qū)崿F(xiàn)：（1）一屏多用共享視頻資源，時刻宏觀監(jiān)控，快速有效出勤;（2）一屏多用共享數(shù)據(jù)資源，針對性強，取證容易;（3）少投入并節(jié)省30%以上巡查人員和現(xiàn)場巡查時間。能夠有效提升資源利用及工作效率。如圖3所示。

3.3 會商內(nèi)容可視

以往會議過程中，不能快速明了會議標的現(xiàn)場情況，資料調(diào)取煩瑣。需多方了解現(xiàn)場情況，較難掌握現(xiàn)場關(guān)聯(lián)情況，導(dǎo)致效率低。本平臺可實現(xiàn)：（1）現(xiàn)場實景三維結(jié)合共享數(shù)據(jù)，形成標的統(tǒng)一，決策迅速;（2）現(xiàn)場情況直觀可視，方便全方位、多維度掌握整體信息;（3）將實地情況和相應(yīng)數(shù)據(jù)呈現(xiàn)到會場，節(jié)省30%以上的時間。如圖4所示。

3.4 城市部件管理更直觀

城市新區(qū)部件多而雜，對實時狀態(tài)的了解延遲，維修響應(yīng)速度慢，現(xiàn)有的管理模式很難應(yīng)對不斷增加的部件，管理難度大，部件維護管理成本較大、因部件維修不及時造成了大量損失，應(yīng)用本平臺后，讓部件實時信息直觀可視，實現(xiàn)快速查看和管理，及時維修，針對城市部件形成系統(tǒng)有效的管理，提高維保效率，減少90%因部件損壞造成的損失，節(jié)省部件管理維護成本。如圖5所示。

3.5 征安控違數(shù)據(jù)對比

通過歷史數(shù)據(jù)和即時數(shù)據(jù)做比對，結(jié)合三維地圖特性，對違章建筑進行精準分析，在數(shù)據(jù)中心進行自動運算在地圖上找出差異，將結(jié)果提交相關(guān)職能部門作為決策數(shù)據(jù)支撐。達到從時間上、空間上為城市建筑的監(jiān)測與管理工作實現(xiàn)有據(jù)可依、有證可查，能有效降低相關(guān)部門的管理成本和執(zhí)法難度，減少在征安控違執(zhí)法時引起的社會矛盾。如圖6所示。

3.6定位和突發(fā)事件處置

建立基于影像的城市三維系統(tǒng)，構(gòu)建真實、準確的虛擬場景，通過輸入位置的信息，實現(xiàn)模糊查詢，找出要查詢的位置信息，突破平面瓶頸，實現(xiàn)空間定位。通過智能分析案件事發(fā)地點定位出位置信息，與攝像頭、警力、應(yīng)急資源、派出所等周邊資源進行匹配和綜合分析，及時掌控現(xiàn)場的相關(guān)情況，為事件處置提供輔助參考信息。（數(shù)據(jù)完善可實現(xiàn)真正智能匹配、響應(yīng)、分析）提高公安，交通，消防等相關(guān)部門對突發(fā)事件的反應(yīng)速度。對突發(fā)性或群體性事件的指揮調(diào)度工作提供信息支撐。如圖7所示。

3.7招商引資遠程看地看數(shù)據(jù)

過去在招商引資過程中面臨著必須親臨現(xiàn)場，項目落地周期慢;尋找項目落地地點的數(shù)據(jù)信息分散零碎;多部門陪同，看地耗時多等問題，而城市新區(qū)三維可視化平臺在招商引資的應(yīng)用上能夠?qū)崿F(xiàn)遠程調(diào)用系統(tǒng)接口，快速瀏覽三維實景查看相應(yīng)招商數(shù)據(jù);看地看數(shù)據(jù)更便捷，提高互動效應(yīng);節(jié)省50%以上的時間，省心省錢省人力。如圖8所示。

3.8以房管人

開發(fā)的系統(tǒng)如圖6所示。通過以房管人的區(qū)域管理、精準查詢、信息錄入等功能模塊能夠?qū)崿F(xiàn)對各級行政管理區(qū)域進行精準劃分和管理轄區(qū)人口數(shù)量、類型統(tǒng)計分析，對單個人員精確的定位實現(xiàn)以人查房、以房管人，查看并管理人員基礎(chǔ)信息和家庭成員信息，對重點監(jiān)控人口在地圖上查看其分布區(qū)域、類型及定位監(jiān)控的目的。人口信息綁定對應(yīng)地址，落實管轄部門，實時更新數(shù)據(jù)，保證數(shù)據(jù)的鮮活，更直觀地查看人口密度。提高相關(guān)部門的管理效率，從而實現(xiàn)將有限的管理人員和資源合理匹配于全區(qū)地域范圍內(nèi)。如圖9所示。

3.9企業(yè)信息管理

通過在三維地圖上將企業(yè)的注冊地址進行精準定位，并關(guān)聯(lián)企業(yè)詳細信息，解決企業(yè)注冊地址和工作地址信息不對稱問題，提高工商、稅務(wù)、消防等有關(guān)部門工作精準度，能有效杜絕企業(yè)騙取登記的情況，避免皮包公司的出現(xiàn)，為征信體系建設(shè)中發(fā)揮重要作用。

4結(jié)語

針對現(xiàn)代化城市新區(qū)開發(fā)的實際需求，本文分析了城市新區(qū)三維可視化的需求，以地理空間信息為基礎(chǔ)，綜合集成三維地理信息和社會經(jīng)濟信息，開發(fā)了一個多維度、高效化、科學(xué)化及精準化的，能夠提供全方位的信息和決策支持的城市新區(qū)三維可視化平臺。該平臺實現(xiàn)貴安新區(qū)一庫一平臺N應(yīng)用三維數(shù)字城市功能，也是數(shù)字中國的整體推進的有效探索，有利于城市新區(qū)建設(shè)的管理和決策。

參考文獻：

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[4] 李志煒，傅軍，韓洪祥.海洋環(huán)境數(shù)據(jù)三維可視化系統(tǒng)設(shè)計與實現(xiàn)[J].海洋測繪，2019，39（6）：68-72.

【通聯(lián)編輯：光文玲】