基于平安城市建设的三维可视化服务系统设计及应用.pdf

基 于 平 安 城 市 建 设 的 三 维 可 视 化 服 务 系 统 设 计 及 应 用作者简介：康艳丽（），女（满族），河北承德人，硕士研究生，工程师，主要从事测绘及地理信息系统开发相关工作。康艳丽，吴 正（中山市自然资源信息中心，广东 中山；安徽省地质调查院（安徽省地质科学研究所），安徽 合肥）摘 要：近年来，国家部委和省市各级部门大力推进智慧城市、数字城市、平安城市建设，三维可视化管理服务系统应运而生。该系统可以汇集城市发展实时信息，建立城市二、三维一体化管理，对相关信息进行可视化展示。系统通过在一张图上整合自然资源与环境、视频监控、消防设施、市政设施、人员和单位重点管控、公共安全动态监测和公共安全事件等数据，实现各部门、各行业数据交换和互联互通，方便政府管理部门直观、真实和全面地把握区域人、事、地、物、情的状况，极大地加快了平安城市建设进程。关键词：三维可视化；服务系统；平安城市建设中图分类号：文献标识码：文章编号：（），（，；（），）：，：；时代的发展对城市的科学布局、多元共治及服务质量等提出了更高的要求，智慧城市、数字城市、平安城市建设也逐渐进入人们的视野。如何有效地发挥时空大数据资源在国土使用、城市建设、社会生活、生态管理等领域的辅助决策功能，成为了新型城市建设的研究课题。高效的三维可视化是各类时空大数据应用的基础条件，新型城市建设借助三维建模形式实现海量数据的轻松漫游、快速浏览、精准查询、实时更新等实用功能，提升国土空间规划的水平。本文结合平安城市建设需求，以大数据可视化技术及三维可视化技术为基础，充分运用数字城市、智慧城市和地理国情普查成果，集成区域内基础地理信息、地表自然和人文要素信息、经济社会发展信息、空间规划信息以及城市运行信息，构建以空间数据为载体，面向领导决策、行业管理、公众生活的综合区情平台，实现分层级、分类别和空间化、动态化的综合信息服务。第 卷 第 期 年 月资源信息与工程 总体设计 设计原则根据目前情况以及将来的发展需要，采用先进的程序设计思想、方法和成熟的技术开发平台，使系统在技术上保持领先水平，确保系统能够跟上信息化技术发展步伐，满足未来发展的要求。系统的建设符合国家及行业标准，同时严格按照国家有关信息工程和行业标准建立信息库、指标及代码。系统运行建立在先进、稳定和可靠的软件、硬件基础上，确保系统在各种条件下的稳定可靠运行。系统建设采用主流的、开放的技术，充分考虑网络环境和硬件环境，支持网络和硬件的扩展，采用主流的开发语言，并且能够支持跨平台部署，在人机交互界面上做到支持主流浏览器的兼容性运行。系统具备较高的安全性和保密性，建立完善可靠的数据、系统访问权限、备份与恢复机制。总体框架建设平安城市三维可视化管理服务系统，需围绕平安城市建设与管理的实质需求，结合三维（，地理信息系统）技术，实现整个城市二、三维一体化管理。该服务系统基于平台标准规范体系和平台信息安全体系进行系统设计、建设、开发、部署、运维。总体框架从上到下划分为基础环境、数据层、支撑服务层、应用服务层、系统 个层级，如图 所示。355?1*350L?N-5 C$SuperMapGIS+(SuperMap5+.)?N-/C$/GIS5/5GIS?N C$55+&-#5A图 系统总体框架图系统基础环境将依托现有信息中心的服务器、网络、电力、存储、机柜及容灾备份等进行搭建，可以根据实际情况添加必要的机柜、服务器；平台数据层可以实现所需的空间数据、业务数据统一管理、集中存储，形成系统相关功能应用所需的数据资源池，为相关业务应用服务提供数据支撑；支撑服务层提供系统三维可视化应用支撑服务，拥有融合空间分析、空间计算、属性查询、图层管理等三维 服务能力；应用服务层结合系统实际管理需求，提供视频监控分布展示、应急资源分布展示、传感器分布展示、一张图分布展示等功能应用；系统层基于大屏端的使用场景，提供用户在大屏端对系统的访问和使用能力。技术路线 架构（，面向服务的架构）是一种软件设计和软件架构模式，将不同功能单元按照一定的规则进行拆分，并为这些功能单元定义通用的接口，再借助这些接口将各个功能单元进行有序的连接。这些服务接口具有独立性，不受实现服务的计算机平台、网络服务、程序实现语言的限制。服务使用者仅需要统一的服务调用命令就可以实现不同系统中服务的交互。这种服务之间的松耦合最大的优点就是具有很好的灵活性，当组成整个应用程序的每个服务的内部结构发生改变时，它可以继续存在。服务层是面向服务架构的基础，它可以通过接口进行快速通信，不需要了解服务的底层实现语言。将能够帮助程序开发者们站在一个更高的层面理解企业级架构中的不同组件的设计、发布形式，帮助企业搭建更快捷、安全、具可复制性架构的业务服务系统。以 为基础搭建的服务系统能够更加灵活、高效地应对各种业务的突发状况。（，应用程序编程接口）是一种基于（客户端服务器协议）的软件架构风格，用于创建、设计和提供（全 球 广 域 网）服 务。表 述 性 状 态 传 递（，）的主要目的是构建更好的 服务，用于描述 层与应用程序接口提供方的数据交互规则。针对 应用程序，其最重要的 原则是所有请求所需要的信息数据必须都包含在客户端到服务器的每个请求中。同时，所有的可用服务器均第 卷资源信息与工程第 期可满足请求申请，客户端可以存储信息并调试改进性能。针对服务器，不同的资源组合形成不同的应用程序状态和功能，每个资源使用统一资源标识符（，）获得唯一地址，并共享统一的接口。的另一个重要原则是分层，以此来简化整个系统，保持系统的独立性。架构不仅改进了系统的可见性，也简化了不同用户端的数据交互。数据可视化图表技术系统需要通过可视化图表展示统计分析结果，将采用基于计算机编程语言的数据可视化图表库（）实现 页面图表展示。是通过使用计算机编程语言 建立可视化图表，以展现数据及信息等，为用户提供直观、多形式、多样化的可视化信息，常用的图表形式有柱状图、散点图、折线图和饼图等，可根据数据的不同用途采用不同的表示方法来实现信息的高效合理利用。前后端分离技术传统的开发模式需要开发人员编写开发前端和后端业务逻辑，导致开发人员在不同角色之间切换，容易造成程序混乱。在此背景下，开始出现前后端分离模式，并越来越得到认可，成为了发展趋势。前后端分离包括开发分离、发布分离和测试分离。开发分离就是前后端使用分离的代码，前端按照后端 文档撰写或者生成测试数据，在开发过程中不依赖任何后端服务配合，后端同样按照 文档撰写或生成 调试工具，开发过程中不依赖任何前端页面配合。发布分离是指前后端各自发布自己的版本，发布过程中不需要对方在场，出现了问题各自回退，对对方也没有任何牵连。由于后端只输出 接口，可方便地进行自动化测试，提早暴露问题，而前端由于不依赖后端数据，可以随时输入任何数据，产生可预见的效果，即测试分离。三维建模三维模型作为一种全新的数据展现方式已获得了广泛的应用。本文的模型建立均通过三维建模软件制作，主要建模步骤如图 所示，内容包括：）准备相关数据（图形数据、观测数据、高程数据等）；）从平面制图软件导入建模所需轮廓线，建立三维模型；）对三维模型进行纹理粘贴；）对模型进行数据编辑；）完成三维模型数据库的建立；）数据的可视化与分布。96?143C6?(096?;232;/B,)9.);2,=?;29;4;2/-);?图 三维建模技术路线图 数据集成基于三维可视化管理服务系统，对接无人机航摄的城市三维数据，提取城市地理位置信息、建筑信息、监（控）测设备信息以及道路、绿化、水系等基础信息，并将其进行整合形成系统建设所需要的空间源数据、基础源数据，实现数据资源信息上图，见图。图 系统数据集成示意图 系统部署结构及应用服务器系统通过数据中心的服务器进行集中部署，用户通过局域网 互联网可以在大屏终端及 终端访问和使用，见图。图 系统部署结构图 功能应用平安城市建设三维可视化服务系统包含网格地第 卷康艳丽等：基于平安城市建设的三维可视化服务系统设计及应用第 期图展示、部件设施及视频监控接入、应急资源展示、指挥调度展示等功能应用。综合分析展示结合系统需求通过饼图、柱状图、折线图、环状图、指标等多种数据可视化展示方式（图），对城市安全应急、市情监测等进行展示，从宏观层面分析平安城市建设成果及日常工作。透过多维度的数据分析，展示平安城市建设发展变化情况。视频监控系统结合三维 场景展示城市重点区域（商场、酒店、高铁站、候车室、活动中心等）室外视频监控点位分布情况，通过三维场景支持功能实现对各监控点位定位、放大 缩小查看，通过点击视频监控点位，可以对视频属性信息进行查看，同时结合数据仪表盘对视频监控设备数量、在线及离线设备数量、重点监测部位等数据进行可视化汇总展示，见图。图 综合分析功能示意图图 视频监控功能示意图第 卷资源信息与工程第 期 物联感知通过倾斜摄影数据、三维建模数据构建平安城市三维可视化管理的数据底板，结合重点区域相关物联网感知监测设备的分布情况实现对城市重点区域的全态感知。支持查看物联网传感器空间分布情况，支持对各传感器监测数据的实时查看，见图。图 物联感知功能示意图 三维场景及基础操作结合三维 地图集成城市倾斜摄影数据成果，构建城市实景三维数据平台，融合城市区域三维建模成果进行可视化展示。系统可实现三维地图放大、缩小、旋转，显示当前位置信息，对三维场景多图层的加载管理，支持控制图层显隐、透明度调整，拥有距离量测、面积量测、空间量测等工具，支持接入和展示气象信息，支持模拟选定区域周边天气情况。结论）平安城市三维可视化管理服务系统基于平台标准规范体系和平台信息安全体系进行系统设计、建设、开发、部署、运维，总体框架从上到下划分为基础环境、数据层、支撑服务层、应用服务层、系统 个层级。）平安城市建设三维可视化服务系统包含网格地图展示、部件设施及视频监控接入、应急资源展示、指挥调度展示等功能应用，方便政府管理部门更加直观、真实和全面地把握区域人、事、地、物、情的状况。）高效的三维可视化服务系统是未来城市建设主流发展方向，实现城市二、三维一体化管理，各部门、各行业数据交换、互联互通。本文设计的三维可视化服务系统框架以及技术路线，可为城市相关数字化建设提供参考。参考文献：钱正伟 三维可视化在城市设计中的研究与应用 测绘与空间地理信息，（）：冯 晓 三维地理信息系统在智慧城市中的应用前景研究 智能建筑与智慧城市，（）：陈桂红，孙伟利，王扬，等 面向智慧城市三维地理信息共享应用服务的思考 地理信息世界，（）：吴掠桅，崔 蓓，俞 蔚 智慧城市时空数据三维可视化设计与关键技术 地理空间信息，（）：段志强，沈凤娇，黄冠宇，等 智慧城市时空信息云平台建设研究 地理空间信息，（）：陈冠臣 智慧城市时空信息多维可视化关键技术探讨矿山测量，（）：第 卷康艳丽等：基于平安城市建设的三维可视化服务系统设计及应用第 期