天津市勘察院三维数字城市

天津市勘察院三维数字城市介绍天津市勘察院成立于1979年，隶属于天津市规划局。天津市星际空间地理信息工程有限公司（简称“星际空间”）成立于2005年8月，属于天津市勘察院全资子公司。专注于三维数字城市建设，具有甲级资质，是国家认定的“高新技术企业”、“软件企业”，通过ISO9001质量管理体系和ISO27001信息安全管理体系认证。公司具有城市三维空间数据采集、数据处理、模型制作于一体的城市三维实景建模能力，能够为三维数字城市建设提供全流程的技术解决方案，具有“三维空间数据采集、三维建模、数据建库、GIS应用系统开发等全流程、一体化技术服务”的企业特色。一、三维数据成果介绍三维数字城市是城市现代化水平的重要标志，具有直观、可视、动态表达城市空间的特点，已经成为数字城市的基础建设内容和发展趋势。公司致力于应用地理信息领域新技术，在机载和车载激光雷达测量数据处理、智能化三维建模等方面实现集成创新，自主研发应用平台，形成了具有广泛适应性的三维数字城市整体解决方案。三维数字城市建模年产量可达380平方公里，三维数据成果主要有：1.天津市三维数字城市成果：12000平方公里高精度数字高程模型、1400平方公里的高精度体框模型和600平方公里的精细三维模型，中心城区范围内未来城市设计模型，2009年-2014年规划方案数据，目前广泛应用于规划、国土、建设、政府、应急、旅游、环保等部门，曾获2011年国家测绘工程奖金奖、天津市2011年科技进步一等奖等。2.其他城市数据成果：完成数字雅安数字城市建模项目，实现了雅安市主城区三维模型数字化覆盖，总面积为30平方公里，为完善四川省地理信息建设提供了翔实的数据支撑；完成太原市主城区约110平方公里的三维模型数据建库，进一步完善了太原地理信息框架；覆盖西安主城区30平方公里三维模型数据。二、软件成果公司基于OSG自主研发的VRStar平台，实现了三维数字城市的集成应用，平台功能实用、运行稳定可靠，显著优于国内同类产品和技术，可服务于城市的规划、审批、国土、医疗、市政等多方面的应用，商业价值潜力巨大，成果在大面积精细建模效率和成果应用开发方面达到国内领先水平。三、三维数据制作工艺介绍1.三维数据内容：三维数据内容包括数字正射影像、建筑体框模型、建筑精细模型、地形、小品、树、桥梁、路灯、红线、绿线、蓝线、黑线、控规等。2.三维数据获取技术流程以集成机载和车载激光雷达测量结合的三维数据获取方法，通过采用机载LiDAR获取建筑顶部的激光点云和数码影像、车载LiDAR获取建筑侧部的激光点云和数码照片，同时结合基础地形图便可快速完成建筑体框及重点景观（灯、牌等）的模型制作，开辟了一条革新性的技术路线。3.三维模型的制作流程：精细模型的制作以激光雷达测量获取建筑体框模型为基础、外业拍摄实景照片和使用车载激光雷达测量技术扫描城市路灯、路牌等获取实际位置与尺寸，后期经过人工处理形成真实纹理，对城市建筑物以及道路、桥梁、水系、绿化、灯各类附属设施等进行立体数字化模拟，从而以真实色彩、尺寸、空间位置与关系在计算机中展现城市三维实景。4、三维数据精度：模型精度依据1:2000图精度要求进行制作，高程精度与平面精度中误差均优于0.5M。四、三维数据产品用途数字城市是城市信息化的发展方向，三维数字城市是城市现代化水平的重要标志，已经成为数字城市的基础建设内容和发展趋势。三维数据具有直观、可视、动态表达城市空间的特点，可以展现过去、现在、未来的城市状态，也可呈现地上、地面及地下的城市发展状态。以下是三维数据应用方向的列举：1.城市规划以城市三维空间数据为载体，充分采集和整合城市规划与建设信息资源，建立面向政府、规划管理部门、建设单位的综合应用管理平台，为城市规划、建设、管理与服务水平的提高和城市的可持续发展提供支撑和保障。(1)城市实景浏览通过虚拟现实技术展现城市空间布局、城市天际线、城市色彩、重点区域城市自然以及人文景观，向政府部门、各级用户提供丰富、精确、详细的地理空间信息、现状城市地理信息和测绘相关信息。(2)规划方案设计与策划研究对城市设计空间布局、空间形态、体量关系、功能布局等进行直观审视、调整，为项目规划方案的相关指标、退线情况与规划控制条件等进行比较分析，提供日照阴影分析和计算，能够为规划设计方案的策划、研究提供支持。(3)建筑方案审批在现状实景中融入建筑方案，显示方案以及地面附属设施的空间位置、色彩、体量和景观布置等，可进行方案必选、方案调整等，提高审批决策的效率和科学性。(4)城市应急分析以真实的三维景观，让用户身临其境，能够有效、方便、准确、直观、形象地将各种地物间的空间位置关系呈现出来，进一步提高人机交互，为应急管理工作快速提供科学可行的辅助决策。应用单位：规划局、信息化办公室、规划院、国土局、环保局举例1：天津空港经济区25平方公里精细模型举例2：天津市津南区69平方公里精细模型2.林业通过三维数据真实记录树种，森林密度等，可更好、更直观地反映森林资源分布情况，更快捷地提供林业资源信息，辅助领导决策，同时也能减少外业工作量，缩短工作时间。(1)统计分析对动植物进行统计，如树种统计，数量统计，绿化率统计等，同时可对相应的动植物进行分析调整，如植被分析等，更直观清晰的了解森林、湿地以及荒漠化等的情况。(2)坡度、坡位计算在林业造林规划、生物多样性、退耕还林、森林资产评估等项目都跟坡度、坡位有关。通过三维数据可以很直观方便的计算坡度、坡位，可以清晰明了观察坡度、坡位的分布情况。(3)可视域分析可通过三维数据清晰直观的计算并看到一点的可视域对森林防火中瞭望塔的布置、自然保护区中观测站的设置等。(4)计算面积、体积可计算如森林火灾的面积、病虫害的侵害面积、造林面积等这都需要其真实的山体表面积，通过三维数据即可获得相应的真实数据。(5)林相模拟再现三维数据可以从各个视角观测森林的生长情况，而且可以预先定义行走路线，动态显示沿线所能见到的森林情况。应用单位：林业局、环保局、林业科学研究院举例：数字盘山3.公路通过制作高精度的数字高程模型和道路两侧地物要素精细模型数据，构建公路沿线高精细三维虚拟场景，实现公路的三维可视化管理，为检查评价公路、桥梁的设计质量和效果提供一种有效和直观的手段，为设计人员提供参考。(1)快速浏览及查询基于真实坐标的模拟三维地理宏观场景，浏览整个区域各条高速公路的基本情况，如走向、桥梁、收费站、加油站等，查询各个交通设施的属性信息。(2)实时监控通过安装在隧道以及桥梁、报警点等重要部位的摄像探头，实时了解整个高速公路各区段车的流量，动态监测整个公路、隧道的交通运行状况。(3)疏通堵塞对发生交通拥堵区域进行调查和分析，为指挥部门提供第一手现场资料。(4)快速反应，应急指挥高速公路应急车辆主要包括交警巡逻车、路政巡逻车、救护车、消防车、清障车，这些车辆隶属不同的管理部门，其指挥调度并非完全统一于高速公路指挥调度中心，如救护车、消防车，则只能通过“120”及“119”，协助诱导路径。这期间，存在一个重要问题就是：最优救援路径的选择。众所周知，高速公路是实行单向通行，中央隔离限制出入的交通流模式，因此，在确定事件位置后，指挥调度中心就面临对应急车辆快速调度从而能第一时间到达现场，为实现这个目的，调度中心则要科学选择应急车辆和告之以最短路径前往。目前，对于大部分省份的交警巡逻车，均安置了GPS定位系统，通过建立巡逻车辆车载群呼台信息与GIS信息平台相结合，当遇到突发事件时，可以GIS信息平台上实时查询到巡逻车辆的位置与运行方向，并能通过无线通信网络或者语音通信与指挥中心和指挥车辆进行信息交换。用户能在中心或者指挥调度车上对车辆进行监控，并直观地下达调度指令。结合实时监测数据，与原有数据库存储的数据组织起来，粗略估计地高速公路的拥堵情况或者事故的严重情况，做出抢救伤员、疏散安置人员等最佳路径选择.(5)事故的灾害评估和恢复：根据事故的严重程度以及营救人员的安排，科学的做出尽量减少伤亡，预防，快速反映，恢复交通的正确决策和有效措施。应用单位：公路建设管理局4.铁路铁路分布十分广泛，有很多铁路线路多处于高山河谷地带，地质情况比较差，岩层破碎，隧道群较多，跨越水系支沟较多，所需修建的高桥也较多。可利用三维数据模拟路线布局，模拟隧道等地质情况较差的铁路修建情况，减少物力、人力以及时间。(1)工程土方量计算由于DEM数据的参与，可以通过三维GIS的三维分析功能自动准确与快速地量算已设计好的地形表面和线路设计面的填挖方数量、填挖高度，并插值计算线路中线的地面线的高程和横断面地面线以及填挖边界等数据。(2)选线设计在三维GIS的可视化系统中，根40据地质分析及地表分析提供的数据资料，首先初步选择线路走向，并通过系统编辑模块在地理数据库中增加线路地理要素，然后根据创建的铁路三维数据作为三维可视化环境中的地物符号进行展示，根据DEM数据所呈现的地形、地貌情况合理摆动通道优化线路方案。根据工程要求和设置，在系统中补充隧道、桥涵、路堤等地理要素，并同样以三维数据进行数据展现。最后将所有数据整合，进行工程量汇总，对各种方案进行比较。(3)线路平面设计通过系统提供的三维和二维编辑模块，以外业勘测数据为基础，在三维GIS系统中进行线路平面等内容的交互设计，并根据桥涵、隧道、用地数据等资料自动生成线路的平面图及排水用地图等。(4)其他功能系统也提供了对全球定位系统（GPS）的支持，通过对硬件的信息查询，可以获得当前的位置、方向、速度等信息，并在三维GIS系统中进行实时的高亮动态显示。通过地理坐标、地理要素的属性数据和铁路线性里程数进行空间查询，系统可以在三维可视化环境中进行准确的动画飞行定位，并显示在屏幕的中央。应用单位：铁路局5.交通交通总体分为陆、海、空三个方向，可以通过三维数据，将城市的现状真实的展现出来，再通过系统实现对交通的获取、组织、操控、分析和表现等。也可以模拟交通现状，更好的对交通进行管理，同时也可对交通事故进行模拟演练，减少并预防交通事故的发生。(1)随时掌握交通状况在二维底图的基础上，可以通过三维数据了解道路、铁路、航空真实情况，如交通车流量信息，拥堵状况、路面垃圾、抛洒物、飞机航向等。(2)资产管理通过三维数据可以有效地对交通相关资产情况进行合理管理，可将相关信息展示在列表当中，供查看。(3)安全应急调度突发事件发生时调度指挥非常重要，根据发生突发事件的具体情况以及邻近地域条件，有针对性地协调救援队伍以及各种物资、器材，对现场进行支援。(4)公众服务，三维导航通过城市交通采集的数据，进行三维建模数据处理后，可发布成互联网数据，加上影像地图的服务程序，可提供实景化城市道路的公众服务，对城市建设起着至关重要的推动作用，可发挥全民的力量参与交通管理，同时满足公众出行需求，提供三维导航服务。(5)扩展支持目前，可把整个城市三维数据装在平板电脑上或手机上，结合增强现实技术，通过移动互联网实现掌上交通管理、三维导航、目标信息自动获取。选取任意信息点后，可通过三维影像的功能直接查看周边信息实景情况，道路实景，对周边信息和道路信息了如指掌。(6)预警路况发布市民出行在外，难免会在行驶途中遇到意外交通状况(如：前方事故或管制限制等)，造成的堵车或者飞机延误等，浪费时间将是十分严重的。但如果提前收到交通管理部门提供的相关信息，便可很大程度告知市民交通状况，以便选择其他方式或路线。(7)城市资源合理分配通过手机信息提示，可选择任意范围内停车场分布的场景信息情况，自动获取目标信息，更好地通过交通管理系统来合理利用资源，有效地分配，从而便捷了老百姓出行难，停车难的大问题。应用单位：交通管理局6.地下空间管理运用三维数据可以真实描述地下空间信息，主要包括地下综合管网、地质分层展现等，可实现任意管线、地块资料的现状查看以及信息查询，同时还可以分析演示工程地质条件，为城市地下空间规划、建设、运营维护以及其他行业开展服务。应用单位：城建局、城管局7.电力利用三维数据模拟展现真实场景，运用真实场景进行线间距离以及地物至电力线间的距离量