實(shí)景三維成果如何服務(wù)于智慧城市
——全空間基礎(chǔ)信息平臺(tái)賦能智慧城市

劉冰， 陳磊

（南京國(guó)圖信息產(chǎn)業(yè)有限公司）

1 方式——智慧城市基礎(chǔ)空間底座升級(jí)

《實(shí)景三維中國(guó)建設(shè)技術(shù)大綱(2021版)》（下文簡(jiǎn)稱《大綱》）明確了實(shí)景三維中國(guó)對(duì)于智慧城市的定位：“為數(shù)字中國(guó)建設(shè)提供統(tǒng)一的空間基底”?！洞缶V》里提到的“空間基底”其實(shí)并不陌生，這個(gè)可以追溯到數(shù)字城市地理空間框架、時(shí)空大數(shù)據(jù)平臺(tái)等。所以，我們認(rèn)為對(duì)于智慧城市來說，實(shí)景三維中國(guó)的建設(shè)就是原來智慧城市空間基底的升級(jí)，包括兩方面：數(shù)據(jù)升級(jí)和平臺(tái)升級(jí)。

國(guó)圖信息針對(duì)“空間基底升級(jí)”提供了軟數(shù)一體化的解決方案：數(shù)據(jù)方面，我們提供了包括地形級(jí)、城市級(jí)和部件級(jí)實(shí)景三維數(shù)據(jù)采集、建庫(kù)方案（本文將不展開闡述）；形成了實(shí)景三維數(shù)據(jù)庫(kù)后，原有的空間框架無法滿足管理需求，因此，需要全面升級(jí)智慧城市基礎(chǔ)空間底座。國(guó)圖信息結(jié)合智慧城市基礎(chǔ)空間底座（時(shí)空大數(shù)據(jù)平臺(tái)、新型測(cè)繪成果基礎(chǔ)支撐平臺(tái)、CIM基礎(chǔ)平臺(tái)等）的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，圍繞實(shí)景三維成果如何賦能智慧城市，構(gòu)建了智慧城市全空間基礎(chǔ)信息平臺(tái)，為實(shí)景三維成果的管理、展示、共享及應(yīng)用提供支撐。

2 方法——智慧城市全空間基礎(chǔ)信息平臺(tái)建設(shè)思路

結(jié)合城市實(shí)景三維成果和智慧城市基礎(chǔ)空間底座信息化現(xiàn)狀，遵循“兼容并包、按需建設(shè)、分布實(shí)施”的設(shè)計(jì)思路構(gòu)建智慧城市全空間基礎(chǔ)信息平臺(tái)。以實(shí)景三維空間對(duì)象（地理實(shí)體）為載體，關(guān)聯(lián)各類屬性、感知信息及文件信息，形成能夠感知城市運(yùn)行、體現(xiàn)城市發(fā)展的全空間底座，以此為基礎(chǔ)，提供統(tǒng)計(jì)分析、仿真模擬工具集，并共享全空間資源池和分析模擬能力，賦能城市全生命周期管理[1]。

2.1 兼容并包

智慧城市全空間基礎(chǔ)信息平臺(tái)會(huì)盡可能復(fù)用已有的實(shí)景三維數(shù)據(jù)和信息化成果，并以此為基礎(chǔ)，進(jìn)行數(shù)據(jù)治理、融合及平臺(tái)建設(shè)，通過擴(kuò)充已有空間資源池、提升基礎(chǔ)空間底座能力，以“小代價(jià)、高效率”的方式構(gòu)建實(shí)景三維成果與智慧城市各類應(yīng)用的橋梁。

2.2 按需建設(shè)

我們遵循“承載平臺(tái)按需、服務(wù)范圍按需、應(yīng)用方向按需”的原則構(gòu)建符合客戶需求、具有地方特色的智慧城市全空間基礎(chǔ)信息平臺(tái)。

1）承載平臺(tái)按需

作為承載實(shí)景三維成果的基礎(chǔ)平臺(tái)，其核心定位是實(shí)景三維成果的應(yīng)用、共享，那么是通過什么平臺(tái)來實(shí)現(xiàn)呢？我們認(rèn)為可以是時(shí)空大數(shù)據(jù)平臺(tái)、CIM基礎(chǔ)平臺(tái)或者全新的平臺(tái)，這個(gè)一定程度上依賴于城市基礎(chǔ)空間底座現(xiàn)狀、智慧城市的頂層設(shè)計(jì)以及主體牽頭建設(shè)部門[一般是自然資源局、大數(shù)據(jù)局（政數(shù)局）或者市級(jí)信息中心]。國(guó)圖信息智慧城市全空間基礎(chǔ)信息平臺(tái)不僅能夠滿足實(shí)景三維成果應(yīng)用共享的核心定位，同時(shí)也能兼容目前各個(gè)主流基礎(chǔ)空間底座（時(shí)空大數(shù)據(jù)平臺(tái)、CIM基礎(chǔ)平臺(tái)等）[2]。

2）服務(wù)范圍按需

產(chǎn)品根據(jù)不同行政區(qū)劃級(jí)別提供對(duì)應(yīng)版本的空間底座，行政區(qū)劃級(jí)別越高，平臺(tái)資源池越偏于宏觀（偏于地形級(jí)、城市級(jí)），平臺(tái)能力越注重資源共享、空間分析、仿真模擬基礎(chǔ)能力；反之平臺(tái)資源池越偏向于微觀（城市級(jí)、部件級(jí)），平臺(tái)能力越注重可視化、綜合監(jiān)管、輔助決策等應(yīng)用能力。截至目前，國(guó)圖信息已經(jīng)積累了涵蓋城市級(jí)、區(qū)縣級(jí)、園區(qū)級(jí)多個(gè)空間底座和應(yīng)用案例。

3）應(yīng)用方向按需

實(shí)景三維成果應(yīng)用方向從時(shí)間維度上涵蓋城市規(guī)劃、建設(shè)、管理全生命周期，從應(yīng)用對(duì)象上包括政府、企業(yè)、公眾，應(yīng)用方向應(yīng)結(jié)合城市信息化現(xiàn)狀、建設(shè)優(yōu)先級(jí)、服務(wù)對(duì)象等因素按需建設(shè)[3]。

2.3 分布實(shí)施

分布實(shí)施主要是與城市現(xiàn)狀、智慧城市建設(shè)步調(diào)相關(guān)，我們遵循“從無到有，從有到優(yōu)”的實(shí)施步調(diào)?？臻g底座資源池按需逐步豐富，空間應(yīng)用能力先做到支撐“可看”、“可用”；隨著數(shù)據(jù)的豐富、應(yīng)用的拓展以及智慧城市運(yùn)營(yíng)的常態(tài)化發(fā)展，借助二三維一體化、時(shí)空大數(shù)據(jù)、人工智能等技術(shù)手段，空間應(yīng)用能力向“可思考”層面拓展，為城市仿真模擬、綜合監(jiān)管以及輔助決策提供支撐。

3 成效——現(xiàn)階段實(shí)踐成果分享

新型測(cè)繪技術(shù)為實(shí)景三維數(shù)據(jù)的采集、建庫(kù)提供了保障，最終形成的實(shí)景三維成果不管數(shù)據(jù)體量、還是數(shù)據(jù)種類或者是數(shù)據(jù)與數(shù)據(jù)之間的關(guān)聯(lián)復(fù)雜度都超越以往。國(guó)圖信息基于多年在智慧城市基礎(chǔ)空間底座的實(shí)踐積累，構(gòu)建了智慧城市全空間基礎(chǔ)信息平臺(tái)（兼容時(shí)空大數(shù)據(jù)平臺(tái)、CIM基礎(chǔ)平臺(tái)），為實(shí)景三維成果的管理、可視化表達(dá)、共享應(yīng)用提供全面支撐，賦能智慧城市。

3.1 多融合

多融合主要包括數(shù)據(jù)之間的融合和技術(shù)之間的融合，通過多維融合實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)與數(shù)據(jù)的串接、虛擬與現(xiàn)實(shí)的聯(lián)動(dòng)。

通過空間數(shù)據(jù)融合（數(shù)字高程模型和正射影像、BIM和三維場(chǎng)景、地上空間和地下空間的融合等），構(gòu)建基礎(chǔ)空間底座；通過空間對(duì)象和業(yè)務(wù)屬性、感知監(jiān)測(cè)的融合，給空間對(duì)象關(guān)聯(lián)各類屬性，最終形成動(dòng)靜一體的二三維空間底座。例如對(duì)于建筑物，我們除了展示它的空間坐落、內(nèi)部結(jié)構(gòu)、地下空間，還能了解其建成年代、設(shè)計(jì)圖紙、常住人口、消防設(shè)施、各個(gè)戶室的權(quán)利狀態(tài)、能耗情況、維修記錄等等。

技術(shù)之間的融合是指在地理信息技術(shù)的基礎(chǔ)上，融合大數(shù)據(jù)、游戲引擎、物聯(lián)網(wǎng)及人工智能等技術(shù)，綜合提升在可視化表達(dá)、城市綜合監(jiān)管以及輔助決策等方面的能力，以更好地服務(wù)各類智慧應(yīng)用。

3.2 優(yōu)表達(dá)

在融合的基礎(chǔ)上，通過城市沙盤實(shí)現(xiàn)現(xiàn)實(shí)城市的全方位、立體化、多角度、動(dòng)態(tài)化呈現(xiàn)，除了對(duì)場(chǎng)景設(shè)計(jì)、可視化效果、渲染性能優(yōu)化之外，通過接入各類感知信息，實(shí)現(xiàn)了與現(xiàn)實(shí)城市實(shí)時(shí)聯(lián)動(dòng)。

宏觀上可以呈現(xiàn)多種城市大場(chǎng)景，以表征城市地形、地貌及現(xiàn)狀，場(chǎng)景間可以自由切換；大場(chǎng)景可以平滑過渡到各類中小場(chǎng)景，以表征區(qū)域空間形態(tài)、功能布局；對(duì)于重點(diǎn)建筑物、設(shè)施設(shè)備、地下空間，可以進(jìn)入到內(nèi)部微觀場(chǎng)景，以呈現(xiàn)內(nèi)部結(jié)構(gòu)、部件設(shè)施組成等。

現(xiàn)實(shí)的城市是在不斷運(yùn)行的，我們以空間對(duì)象為載體，關(guān)聯(lián)其業(yè)務(wù)屬性、感知監(jiān)測(cè)信息，接入各類城市運(yùn)行實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，通過構(gòu)建城市運(yùn)營(yíng)中心，在各類場(chǎng)景中刻畫城市運(yùn)行狀態(tài)：例如黃碼紅碼分布、熱門景區(qū)的實(shí)時(shí)人流、車輛的實(shí)時(shí)位置及軌跡、卡口進(jìn)出入情況、商場(chǎng)實(shí)時(shí)車位、建筑體實(shí)時(shí)能耗、水域河流的水位流量等[4]。

3.3 全兼容

全空間資源池兼容所有主流的實(shí)景三維數(shù)據(jù)成果，并且形成了從資源接入、管理、可視化到共享應(yīng)用全系解決方案，依托超圖平臺(tái)，對(duì)外共享的資源和能力支持各類主流技術(shù)框架，可構(gòu)建包括桌面端、大屏端、移動(dòng)端等多端應(yīng)用；另外，平臺(tái)技術(shù)架構(gòu)全面升級(jí)，能夠完全適配全國(guó)產(chǎn)化環(huán)境（包括服務(wù)器、操作系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫(kù)、中間件等），并在多個(gè)項(xiàng)目中成功實(shí)踐。

3.4 重應(yīng)用

首先，我們對(duì)原有的開發(fā)者中心進(jìn)行了升級(jí)，豐富了三維資源展示、應(yīng)用的能力。同時(shí)，我們結(jié)合業(yè)務(wù)需求，構(gòu)建了多個(gè)三維應(yīng)用場(chǎng)景和三維示范應(yīng)用，為各個(gè)部門研發(fā)三維業(yè)務(wù)應(yīng)用提供參考，因此也形成包含基礎(chǔ)空間底座和多個(gè)三維示范應(yīng)用整體解決方案。

3.4.1 三維應(yīng)用場(chǎng)景

1）二三維圖屬聯(lián)動(dòng)

通過關(guān)聯(lián)業(yè)務(wù)屬性，實(shí)現(xiàn)精細(xì)化管理，例如地、樓、房、人的圖屬聯(lián)動(dòng)展示——可在三維場(chǎng)景內(nèi)通過空間對(duì)象呈現(xiàn)逐級(jí)呈現(xiàn)地塊、樓棟、戶室及人口信息（見圖1）。

圖1 二三維聯(lián)動(dòng)顯示方法示意圖

2）仿真模擬能力

依托三維場(chǎng)景可以結(jié)合業(yè)務(wù)需求和二三維空間分析能力，提供輔助選址、道路模擬開挖、城市淹沒分析等仿真模擬能力，為各類城市應(yīng)用業(yè)務(wù)開展提供支撐。

3）感知城市運(yùn)營(yíng)

通過二三維空間對(duì)象關(guān)聯(lián)視頻、實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)、實(shí)時(shí)定位、能耗等感知數(shù)據(jù)，在空間底座上刻畫、表達(dá)城市實(shí)時(shí)運(yùn)行情況，以形成表達(dá)城市運(yùn)行狀態(tài)的可視化場(chǎng)景：視頻融合、實(shí)時(shí)降雨分布、城市公共用車實(shí)時(shí)位置、園區(qū)建筑物實(shí)時(shí)能耗渲染等。

3.4.2 三維示范應(yīng)用

作為實(shí)景三維成果和智慧應(yīng)用之間的橋梁，基于全空間基礎(chǔ)信息平臺(tái)可以構(gòu)建哪些應(yīng)用呢？我們?cè)趯?shí)踐過程中，也積累了包括城市規(guī)劃、建設(shè)、管理全生命周期的多維度多端應(yīng)用。

1）規(guī)劃

通過城市規(guī)劃助手，實(shí)現(xiàn)城市規(guī)劃方案比對(duì)、評(píng)估以及指標(biāo)分析，為規(guī)劃部門日常業(yè)務(wù)開展提供支撐。

2）建設(shè)

通過三維地下管線平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)城市地下管網(wǎng)的立體化管理，并可提供管線綜合管理、開挖模擬等能力，例如通過開挖模擬，可以幫助工程建設(shè)單位提前知曉城市地下管網(wǎng)分布，可避免在城市建設(shè)過程中誤挖地下設(shè)施。

3）管理

城市管理方面依托全空間基礎(chǔ)平臺(tái)，構(gòu)建了城市一網(wǎng)統(tǒng)管可視化平臺(tái)、智慧園區(qū)平臺(tái)、公共安全指揮調(diào)度平臺(tái)等全三維應(yīng)用，服務(wù)于城市精細(xì)化治理。

4 展望

以上是我們結(jié)合多年智慧城市項(xiàng)目實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，分別從方式、方法、成效三方面闡述了“實(shí)景三維成果如何服務(wù)于智慧城市”，我相信用對(duì)了“方式”“方法”，實(shí)景三維成果就能管好、用好，也就會(huì)有好的智慧城市建設(shè)“成效”。