數(shù)字萬州地理空間框架建設(shè)的內(nèi)容及特色探討

楊海明 ，張 洪，胡步清

（1.國家測繪地理信息局 重慶測繪院，重慶 400015；2.海南軟件職業(yè)技術(shù)學(xué)院，海南 瓊海 571400）

為實(shí)現(xiàn)“加快把萬州建設(shè)成為城鄉(xiāng)統(tǒng)籌發(fā)展的重慶第二大城市、渝東北及三峽庫區(qū)的經(jīng)濟(jì)中心、和諧穩(wěn)定新庫區(qū)的示范區(qū)、重慶‘一圈兩翼’發(fā)展格局中的重要增長極”的戰(zhàn)略目標(biāo)，迫切需要借助堅(jiān)實(shí)可靠的地理空間基礎(chǔ)設(shè)施以及新型的技術(shù)手段參與到城市規(guī)劃、建設(shè)及管理中，提升信息綜合利用的水平和能力，為政府科學(xué)決策與信息化管理提供有力的支撐。數(shù)字萬州地理空間框架建設(shè)項(xiàng)目于2013年啟動(dòng)，通過地理信息數(shù)據(jù)庫、地理信息公共平臺(tái)、應(yīng)用示范系統(tǒng)、支持環(huán)境等內(nèi)容的建設(shè)，將進(jìn)一步提高萬州區(qū)地理信息資源的開發(fā)利用水平，為區(qū)政府提升城市公共管理能力和公共服務(wù)的水平起到促進(jìn)作用[1-4]。

1 數(shù)字萬州地理空間框架建設(shè)的內(nèi)容分析

針對萬州區(qū)政府實(shí)際需求以及現(xiàn)有資源基礎(chǔ)，數(shù)字萬州地理空間框架項(xiàng)目將開展基礎(chǔ)地理空間數(shù)據(jù)的采集、更新和完善工作，通過數(shù)據(jù)整合和系統(tǒng)開發(fā)建立萬州區(qū)權(quán)威的地理信息公共平臺(tái)。其建設(shè)內(nèi)容歸納為1套數(shù)據(jù)庫、1個(gè)平臺(tái)、5個(gè)應(yīng)用示范系統(tǒng)和支撐環(huán)境建設(shè)，總體架構(gòu)見圖1。

1.1 1套數(shù)據(jù)庫——地理信息數(shù)據(jù)庫

地理信息數(shù)據(jù)庫是數(shù)字區(qū)域地理空間框架的主體，也是專題數(shù)據(jù)庫建設(shè)的基礎(chǔ)，是行業(yè)管理應(yīng)用和社會(huì)化服務(wù)的平臺(tái)?；谌f州區(qū)現(xiàn)有的測繪地理信息數(shù)據(jù)及相關(guān)成果，本項(xiàng)目將補(bǔ)充生產(chǎn)全區(qū)1︰5 000地形圖、主城區(qū)地名地址及興趣點(diǎn)、核心區(qū)域三維仿真模型等數(shù)據(jù)，遵循有關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，采用相對成熟的作業(yè)手段，建立多類型、多尺度一體化管理的數(shù)據(jù)庫。

數(shù)字萬州地理信息數(shù)據(jù)庫包含基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)庫、空間數(shù)據(jù)集、專題數(shù)據(jù)庫3個(gè)二級庫。

1）基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)庫包含萬州區(qū)現(xiàn)有1︰500、1︰2 000、1︰5 000、1︰10 000等地形圖的DLG、DEM、DOM庫，全區(qū)2.5 m分辨率衛(wèi)星影像庫，以及包含中心城區(qū)1 220 km2的0.5 m分辨率衛(wèi)星影像庫。

2）空間數(shù)據(jù)集包含地理實(shí)體數(shù)據(jù)庫、地名數(shù)據(jù)庫、地址數(shù)據(jù)庫、三維仿真數(shù)據(jù)庫、政務(wù)版電子地圖和公眾版電子地圖。

3）專題數(shù)據(jù)庫則是按照統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，在相關(guān)部門業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)基礎(chǔ)上整合加工形成的可用于共享的專業(yè)數(shù)據(jù)。

1.2 1個(gè)平臺(tái)——地理信息公共服務(wù)平臺(tái)

地理信息公共服務(wù)平臺(tái)是城市其他專業(yè)信息空間定位、集成交換和互聯(lián)互通的基礎(chǔ)[5]，是數(shù)字城市地理空間框架的重要組成部分。地理信息公共服務(wù)平臺(tái)以地理信息數(shù)據(jù)為依托,通過在線方式滿足政府部門、企事業(yè)單位和社會(huì)公眾對地理信息和空間定位、分析的基本需求[6]。

圖1 “數(shù)字萬州”地理空間框架總體架構(gòu)圖

地理信息公共服務(wù)平臺(tái)建設(shè)包括門戶網(wǎng)站、地理服務(wù)、共享交換、運(yùn)維管理等功能模塊開發(fā)，平臺(tái)建設(shè)架構(gòu)如圖2所示。

圖2 地理信息公共服務(wù)平臺(tái)架構(gòu)圖

1.3 應(yīng)用示范系統(tǒng)建設(shè)

為充分發(fā)揮數(shù)字萬州地理空間框架的綜合效益，基于所構(gòu)建的地理信息公共平臺(tái)，選擇應(yīng)急、規(guī)劃、地質(zhì)災(zāi)害、城市管網(wǎng)、公眾服務(wù)5個(gè)領(lǐng)域，以應(yīng)用部門為主導(dǎo)，建立應(yīng)急管理、規(guī)劃管理、地質(zhì)災(zāi)害綜合防治決策支持、數(shù)字管網(wǎng)管理和公眾應(yīng)用5個(gè)應(yīng)用示范系統(tǒng)。

1）應(yīng)急管理應(yīng)用示范系統(tǒng)針對萬州區(qū)人民政府應(yīng)急管理辦公室的基本需求，利用基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)，基于地理信息公共服務(wù)平臺(tái)的功能和服務(wù)，整合應(yīng)急專題數(shù)據(jù)，定制能滿足應(yīng)急指揮工作需求的功能模塊，為應(yīng)急救援示范應(yīng)用提供地理信息保障。

2）規(guī)劃管理應(yīng)用示范系統(tǒng)針對萬州區(qū)城鄉(xiāng)規(guī)劃與建設(shè)委員會(huì)的基本需求，基于地理信息公共服務(wù)平臺(tái)的服務(wù)接口進(jìn)行搭建、同時(shí)整合規(guī)劃范圍內(nèi)與城市規(guī)劃相關(guān)的成果數(shù)據(jù)，并將三維地理信息的空間分析優(yōu)勢融入到城市規(guī)劃管理中，使得城市規(guī)劃管理更高效、規(guī)劃成果更直觀。

3）地質(zhì)災(zāi)害綜合防治決策支持示范系統(tǒng)針對萬州區(qū)國土資源局的基本需求，利用基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)，基于地理信息公共服務(wù)平臺(tái)的功能和服務(wù)，整合地質(zhì)災(zāi)害專題數(shù)據(jù)，定制能滿足地質(zhì)災(zāi)害防治決策工作需求的功能模塊，為地質(zhì)災(zāi)害防治與綜合決策提供地理信息保障。

4）數(shù)字管網(wǎng)信息系統(tǒng)針對萬州區(qū)地下管線管理與使用部門的基本需求，基于地理信息公共服務(wù)平臺(tái),整合地下管線專題數(shù)據(jù)，提供豐富的管線專題空間分析服務(wù)，提高地下管線數(shù)據(jù)管理水平，為相關(guān)部門提供一個(gè)科學(xué)管理、對事故迅速作出決策的信息平臺(tái)。

5）公眾應(yīng)用示范系統(tǒng)基于地理信息公共服務(wù)平臺(tái)的服務(wù)接口，搭建并疊加吃、住、行、游、娛、購等與公眾日常生活密切相關(guān)的空間位置信息和圖片、文本等多媒體信息，建設(shè)具有良好用戶體驗(yàn)的萬州區(qū)公眾服務(wù)地理信息網(wǎng)站，為社會(huì)公眾提供豐富的地理信息服務(wù)。

1.4 支持環(huán)境建設(shè)

數(shù)字萬州地理空間框架的支撐環(huán)境建設(shè)主要包括政策與規(guī)范、機(jī)制、硬件環(huán)境、軟件環(huán)境和網(wǎng)絡(luò)環(huán)境5個(gè)部分，為地理空間框架的建設(shè)、管理、維護(hù)以及運(yùn)行提供有效的支撐。

2 數(shù)字萬州地理空間框架建設(shè)的特色探討

結(jié)合數(shù)字萬州地理空間框架建設(shè)中地理信息數(shù)據(jù)特點(diǎn)和應(yīng)用示范系統(tǒng)的典型應(yīng)用情況，本項(xiàng)目在數(shù)據(jù)的利用與展現(xiàn)、數(shù)據(jù)庫的建立、應(yīng)用示范效果的展示、系統(tǒng)的實(shí)用性、新技術(shù)的應(yīng)用等方面具有鮮明的特色。

2.1 全區(qū)1︰5000最新地形圖成果的應(yīng)用

“重慶市1︰5 000數(shù)字地形圖測繪項(xiàng)目”是重慶市測繪地理信息事業(yè)“十二五”重點(diǎn)基礎(chǔ)測繪項(xiàng)目[7]。該項(xiàng)目完成后，重慶市將在全國率先實(shí)現(xiàn)省級1︰5 000地形圖全覆蓋，萬州區(qū)是該項(xiàng)目的重點(diǎn)工作區(qū)域之一。

數(shù)字萬州地理空間框架建設(shè)將利用最新的1︰5 000地形圖數(shù)據(jù)，完成全區(qū)現(xiàn)勢性（2013年）最強(qiáng)的DLG、DEM、DOM庫和地理實(shí)體數(shù)據(jù)庫，完成覆蓋全區(qū)最新的電子矢量地圖制作和分辨率最高的電子影像地圖制作。

2.2 地理信息時(shí)空數(shù)據(jù)庫的建立

萬州區(qū)現(xiàn)有的基礎(chǔ)測繪成果具有多時(shí)相、多尺度的特點(diǎn)（見表1），管線和規(guī)劃專題數(shù)據(jù)也具有多時(shí)相的特點(diǎn)。針對現(xiàn)有數(shù)據(jù)的特點(diǎn)，數(shù)字萬州地理空間框架建設(shè)項(xiàng)目將完成重點(diǎn)區(qū)域不同尺度地理實(shí)體數(shù)據(jù)、重點(diǎn)管線數(shù)據(jù)、重點(diǎn)規(guī)劃數(shù)據(jù)時(shí)空數(shù)據(jù)庫的建立。基于時(shí)空數(shù)據(jù)庫，實(shí)現(xiàn)多版本基礎(chǔ)地理實(shí)體數(shù)據(jù)整合和版本管理, 滿足對歷史信息的查詢分析、地理實(shí)體變遷回溯和變化預(yù)測的需要，滿足管線數(shù)據(jù)和規(guī)劃數(shù)據(jù)的三維動(dòng)態(tài)可視化表達(dá)。

表1 萬州區(qū)基礎(chǔ)測繪成果概況

2.3 三維可視化表達(dá)與管理

數(shù)字萬州地理空間框架充分綜合三維仿真模型、地理信息數(shù)據(jù)庫、地理信息公共服務(wù)平臺(tái)、規(guī)劃管理應(yīng)用示范系統(tǒng)、數(shù)字管網(wǎng)信息系統(tǒng)等建設(shè)成果和技術(shù)，實(shí)現(xiàn)對城市空間數(shù)據(jù)地上、地下三維可視化表達(dá)和管理，滿足城市規(guī)劃設(shè)計(jì)與輔助決策的要求，打破二維GIS不直觀的缺陷，并能和二維GIS無縫結(jié)合。建立覆蓋整個(gè)城區(qū)內(nèi)三維模型（包括地上構(gòu)筑物和地下管線），實(shí)現(xiàn)信息的共享與交換。通過數(shù)據(jù)、平臺(tái)和集成工作內(nèi)容建設(shè)，落實(shí)到應(yīng)用層次的應(yīng)用目標(biāo)是“規(guī)劃設(shè)計(jì)全景化、運(yùn)營管理空間決策化、地上地下三維可視一體化”。

2.4 位置服務(wù)技術(shù)

“基于天地圖的位置服務(wù)應(yīng)用”是2012～2013年國家測繪地理信息局測繪成果應(yīng)用推廣計(jì)劃的一個(gè)重要項(xiàng)目，項(xiàng)目主要是利用全球定位系統(tǒng)（GPS）、北斗衛(wèi)星，在移動(dòng)通信（2.5G/3G）、無線電通信（短波、超短波）、北斗衛(wèi)星通信支持下，以車載GPS、GPS手機(jī)、GPS無線對講機(jī)、北斗定位終端等各種移動(dòng)終端設(shè)備為移動(dòng)介質(zhì)，在GPS/北斗2種定位方式及多種通信（移動(dòng)通信/無線電通信/北斗通信）模式下實(shí)現(xiàn)定位與通信，在不同通信網(wǎng)絡(luò)下實(shí)現(xiàn)對不同的定位終端的雙模（GPS/北斗）定位與監(jiān)控管理，為需要位置服務(wù)的政府部門、行業(yè)用戶、社會(huì)公眾提供基于天地圖的LBS服務(wù)應(yīng)用[8]。該項(xiàng)目的技術(shù)成果——“基于天地圖的位置服務(wù)技術(shù)”將服務(wù)于數(shù)字萬州應(yīng)急管理應(yīng)用示范系統(tǒng)、數(shù)字萬州地質(zhì)災(zāi)害綜合防治決策支持示范系統(tǒng)，前者將實(shí)現(xiàn)應(yīng)急危險(xiǎn)預(yù)警以及應(yīng)急事件實(shí)時(shí)監(jiān)控調(diào)度功能，后者將實(shí)現(xiàn)地災(zāi)信息的實(shí)時(shí)上報(bào)及地災(zāi)群策群防監(jiān)控功能。

2.5 三維仿真模型的特色效果

1）三維仿真場景季節(jié)變化效果展示。在數(shù)字萬州地理空間框架建設(shè)的20 km2三維仿真模型建設(shè)范圍內(nèi)的典型區(qū)域，通過明顯的、抽象的、略帶夸張的變換貼圖來制作相應(yīng)的春夏秋冬季節(jié)和日照變化效果。如冬季，以部分樹木無樹葉、草地枯黃且?guī)Хe雪等來表現(xiàn)；冬季影子較長，夏季影子較短。

2）公眾示范系統(tǒng)中的2.5維數(shù)字地圖展示。利用已建成的三維仿真模型數(shù)據(jù)生成2.5維的數(shù)字地圖，使得該地圖同時(shí)具備三維數(shù)字地圖良好的表現(xiàn)效果和數(shù)據(jù)量小、網(wǎng)上傳輸速度快的優(yōu)點(diǎn)，方便在公眾示范系統(tǒng)中發(fā)布，滿足公眾對對三維地圖的快速瀏覽訪問需求，在傳統(tǒng)二維地圖和真三維地圖中起到承上啟下的作用。

3 結(jié) 語

數(shù)字萬州地理空間框架建設(shè)項(xiàng)目立足于萬州區(qū)城市建設(shè)和經(jīng)濟(jì)社會(huì)的發(fā)展需要，緊密結(jié)合地方特色，以滿足當(dāng)?shù)卣案鞑块T應(yīng)用需求為出發(fā)點(diǎn)，充分利用現(xiàn)有基礎(chǔ)數(shù)據(jù)資源，構(gòu)建萬州區(qū)權(quán)威的、唯一的、通用的地理信息公共服務(wù)平臺(tái)，為政府、專業(yè)部門和社會(huì)公眾提供高質(zhì)量的基于地理空間信息的應(yīng)用服務(wù)。

目前，數(shù)字萬州地理空間框架建設(shè)項(xiàng)目仍在按計(jì)劃穩(wěn)步推進(jìn)實(shí)施，隨著項(xiàng)目的開展和應(yīng)用，將會(huì)有更多的特色和創(chuàng)新點(diǎn)得以提煉和挖掘。

[1]鄧軼，趙紅.數(shù)字城市地理空間框架建設(shè)研究[J].測繪通報(bào)，2011(9)：74-79

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[4]魏雪梅.數(shù)字黃山地理空間建設(shè)探討[J].地理空間信息，2012,10(4)：34-35

[5]CH/Z 9001-2007.數(shù)字城市地理空間信息公共平臺(tái)技術(shù)規(guī)范[S].

[6]譚嘯.數(shù)字城市地理空間框架建設(shè)基本思路的探討[J].測繪與空間地理信息,2010,33(2)：156-158

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[8]張慶全，林富明，周源.基于“天地圖”的位置服務(wù)平臺(tái)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J].測繪與空間地理信息,2013,36(8)：98-106