三維地理信息融入智慧園區(qū)建設(shè)的應(yīng)用研究

靳曉媛

(廣方電信規(guī)劃咨詢設(shè)計(jì)院有限公司汕頭分公司，廣東 汕頭 515041)

隨著近年來我國地理信息技術(shù)的改革與發(fā)展，面向公眾呈現(xiàn)的地理信息圖像不再只是傳統(tǒng)的二維矢量圖，更多地已向三維可視圖形發(fā)展，我國城市三維地理信息系統(tǒng)也在原有二維基礎(chǔ)上進(jìn)行擴(kuò)充和延伸。三維地理信息可以針對地理位置特征進(jìn)行精確描述，真實(shí)、準(zhǔn)確地提供三維地理坐標(biāo)，可以對地點(diǎn)進(jìn)行空間學(xué)的分析和時(shí)間學(xué)的運(yùn)算，為相關(guān)人員提供了現(xiàn)實(shí)虛擬感，日益得到從業(yè)者的青睞，廣泛應(yīng)用于園區(qū)等建設(shè)上。

1 智慧園區(qū)對三維地理信息建設(shè)的需求

1.1 分層精細(xì)化管理專業(yè)要素

數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)是整個(gè)智慧園區(qū)的重要數(shù)據(jù)組成的一部分，GIS庫依靠強(qiáng)大的園區(qū)時(shí)間和場地空間數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)存儲(chǔ)和綜合分析計(jì)算功能，可以高效率地解決在智慧園區(qū)中對物聯(lián)網(wǎng)中“物“的具體所在位置以及其他與物的所在位置直接相關(guān)的重要信息進(jìn)行分析與綜合計(jì)算?？臻g應(yīng)用數(shù)據(jù)庫技術(shù)作為我國構(gòu)建整個(gè)智慧園區(qū)空間物聯(lián)網(wǎng)的基本核心和關(guān)鍵，將對于園區(qū)空間應(yīng)用數(shù)據(jù)處理計(jì)算方法的廣泛應(yīng)用以及引入整個(gè)智慧園區(qū)中的物聯(lián)網(wǎng)具有十分重要的社會(huì)現(xiàn)實(shí)意義，空間應(yīng)用數(shù)據(jù)庫會(huì)幫助園區(qū)物聯(lián)網(wǎng)中“物”變得更加直觀、精準(zhǔn)。

1.2 地上與地下數(shù)據(jù)一體化精準(zhǔn)表達(dá)

地理空間信息系統(tǒng)著眼于對三維空間面積大小等數(shù)據(jù)的高程位移進(jìn)行精準(zhǔn)化數(shù)據(jù)表達(dá)，在三維地理系統(tǒng)中，高程位移精準(zhǔn)化數(shù)據(jù)是我們進(jìn)行三維空間GIS等數(shù)據(jù)的空間分析和地理計(jì)算的重要依據(jù)[1]。在整個(gè)地上園區(qū)空間設(shè)計(jì)場景要素的整體構(gòu)成以及內(nèi)容上，涉及并達(dá)到了覆蓋全空間的多種地理空間設(shè)計(jì)因素，如地下的給排水管及其主要附屬品設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)，地上的大型公用建筑、結(jié)構(gòu)物等，為了真正實(shí)現(xiàn)地上園區(qū)設(shè)計(jì)要素場景和地下園區(qū)設(shè)計(jì)要素場景的完美相互融合，除其各自都分別需要精確的三維相對地理空間數(shù)據(jù)進(jìn)行表達(dá)外，其他園區(qū)設(shè)計(jì)要素場景的相對空間地點(diǎn)則分別需要充分依靠數(shù)據(jù)建立在高精度測量和低精度的DEM之上。DEM不僅是真實(shí)三維場景的空間表達(dá)，同時(shí)也能夠更加逼真地對地貌地形進(jìn)行描述。

2 智能園區(qū)對數(shù)據(jù)建設(shè)的需求

園區(qū)的數(shù)據(jù)建設(shè)涵蓋園區(qū)基礎(chǔ)的業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)及技術(shù)應(yīng)用類的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)，是基于園區(qū)的地理信息數(shù)據(jù)及空間模型進(jìn)行采集，以支撐平臺(tái)形式進(jìn)行呈現(xiàn)和應(yīng)用的。而重點(diǎn)的三維網(wǎng)絡(luò)園區(qū)建設(shè)應(yīng)具備以下特點(diǎn)。

2.1 數(shù)據(jù)信息表達(dá)的分析精度高

三維描述GIS技術(shù)是對一個(gè)三維區(qū)域內(nèi)的三維空間地理物體或者三維地理物體要素信息仿真模擬，全方位還原園區(qū)圖像。通過真三維的圖像描述，結(jié)合可視化圖形，通過數(shù)據(jù)分析三維GIS，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)更高的三維描述可視化地理圖像信息，其顯示表達(dá)效果不僅能夠提供滿足三維GIS大數(shù)據(jù)范圍的三維地理物體要素信息顯示，還能夠提供完整的三維空間物體地理要素，實(shí)現(xiàn)信息分析查詢和數(shù)據(jù)分析處理功能[2]。在創(chuàng)建所屬行政區(qū)域管轄范圍內(nèi)，在園區(qū)建設(shè)工程完成后，用科學(xué)的三維測量技術(shù)替代傳統(tǒng)測繪手段，通過攝影圖像測量、三維激光圖像掃描等多種新的測量技術(shù)手段，采集現(xiàn)場的自然地理氣候條件及其他關(guān)鍵要素三維表現(xiàn)空間的分析數(shù)據(jù)，可進(jìn)一步表現(xiàn)可視化數(shù)據(jù)分析真實(shí)性，提高空間數(shù)據(jù)分析的測量精度和準(zhǔn)確性。應(yīng)用以上技術(shù)手段，利用采集到的空間數(shù)據(jù)信息進(jìn)行高精度分析，1∶1對園區(qū)真實(shí)布局進(jìn)行還原，原始數(shù)據(jù)的積累也為創(chuàng)建智慧園區(qū)提供了新的數(shù)據(jù)分析依托。

圖1 重點(diǎn)建筑內(nèi)部模型

2.2 針對重點(diǎn)建筑物內(nèi)部的建筑結(jié)構(gòu)應(yīng)進(jìn)行獨(dú)立建模

每個(gè)園區(qū)均有核心片區(qū)，在設(shè)計(jì)繪制過程應(yīng)挑選出具有園區(qū)標(biāo)志性或特色性的建筑，對其進(jìn)行內(nèi)部單元模型的詳細(xì)設(shè)計(jì)和繪制。對于室內(nèi)承重墻或隔斷需進(jìn)行立體化形象的模型表達(dá)，重點(diǎn)標(biāo)識(shí)消防系統(tǒng)(如室內(nèi)自動(dòng)消防栓、固定式自動(dòng)消防滅火控制裝置或其他消防設(shè)備等)的內(nèi)部布局，展示其內(nèi)部小品模型建造。重點(diǎn)類型建筑物的室內(nèi)模型化的建設(shè)都將會(huì)給對于園區(qū)后期的企業(yè)導(dǎo)航、園區(qū)后期生產(chǎn)經(jīng)營和園區(qū)管理等眾多不同類型的技術(shù)應(yīng)用者帶來三維化和大數(shù)據(jù)的技術(shù)支撐。

3 GIS系統(tǒng)功能建設(shè)

3.1 基礎(chǔ)設(shè)施層建設(shè)

基礎(chǔ)配套設(shè)施一級作為智慧園區(qū)的重點(diǎn)建設(shè)組成部分，其基本職責(zé)就是直接負(fù)責(zé)對園區(qū)內(nèi)的信息收集和管理，包括各種類型的感知器、視頻電話系統(tǒng)、高清圖像攝影監(jiān)控系統(tǒng)、有線無線通信設(shè)備等，并和移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)緊密地相連，能夠更加方便地與使用者及工作人員利用移動(dòng)手機(jī)、pc等技術(shù)對園區(qū)內(nèi)的相關(guān)信息進(jìn)行鏈接，查詢與園區(qū)內(nèi)相關(guān)的信息[4]?；A(chǔ)設(shè)施管理層主要對園區(qū)內(nèi)的建筑物、汽車、環(huán)境、安防等信息進(jìn)行了采集，然后對相應(yīng)的信息封裝、調(diào)度，以3G、4G等網(wǎng)絡(luò)將這些數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)地發(fā)送出來，傳輸給控制中心，為參觀度假者提供了信息接入服務(wù)。

3.2 感知設(shè)備數(shù)據(jù)三維場景融合

智慧園區(qū)中已經(jīng)擁有許多具備三維空間感知設(shè)備功能的信息設(shè)備，例如三維視頻監(jiān)控等，在三維區(qū)域空間版圖地理位置信息服務(wù)平臺(tái)上，依靠一個(gè)GIS三維數(shù)據(jù)共享與信息交換網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，把各類三維感知設(shè)備裝置所需要傳輸?shù)娜S數(shù)據(jù)直接納入交換到一個(gè)GIS信息平臺(tái)，以通過GIS三維空間地圖表示出該技術(shù)的強(qiáng)大優(yōu)勢性，針對各類感知設(shè)備所需要感知的三維數(shù)據(jù)源進(jìn)行三維空間地理位置的精確定義[5]。同時(shí)，還可以通過三維模擬場景和人機(jī)虛擬結(jié)合實(shí)現(xiàn)二維場景的信息真實(shí)性等技術(shù)手段，更好地準(zhǔn)確還原一個(gè)重大事件可能發(fā)生的所在空間和周圍環(huán)境，園區(qū)的相關(guān)工作人員無須隨時(shí)需要四處在外行走，利用監(jiān)控系統(tǒng)就能夠了解到整個(gè)園區(qū)的日常管理情況。在臨時(shí)遇到各種突發(fā)事件的緊急情況下，也能夠更加準(zhǔn)確地便于行政主管部門及時(shí)做出應(yīng)急決策。

4 結(jié)束語

在信息時(shí)代潮流中，城市建設(shè)的三維信息呈現(xiàn)已是一種必然趨勢，信息技術(shù)在三維領(lǐng)域的日漸應(yīng)用，三維地理地圖信息采集技術(shù)系統(tǒng)已經(jīng)成為備受關(guān)注的信息技術(shù)，受到社會(huì)的廣泛應(yīng)用。隨著5G、6G時(shí)代的到來，三維地理地圖信息分析技術(shù)不斷發(fā)展和快速衍生，將為更多的大型智慧園區(qū)和新型智慧城市建設(shè)所應(yīng)用，其實(shí)際應(yīng)用價(jià)值將被進(jìn)一步研究挖掘和創(chuàng)新探索。