智慧城市与测绘地理信息技术的应用

智慧城市与测绘地理信息技术的应用

田玉川

新疆维吾尔自治区地质矿产勘查开发局第一区域地质调查大队地理信息中心  新疆 乌鲁木齐 830000

摘要：随着实景三维中国等项目的推进，三维数据与平台将得到广泛应用，多源数据组织管理、服务发布、三维可视化与多源数据融合等关键技术是三维地理信息系统的重要研究内容，构建一套轻量、便捷、高效的三维GIS系统将推动新型基础测绘成果在智慧城市中的应用。

关键词：智慧城市；测绘地理信息技术；应用

前言

随着社会经济的快速发展，智慧城市建设已经成为现代化社会发展的重要内容。运用地理信息系统，以数字化技术为依托建设智慧城市，充分发挥地理信息系统功能，加强对空间信息的处理和有效运用，能够打造可视化的空间数据应用环境，提高智慧城市的建设水平。

1地理信息系统在智慧城市建设中的重要作用

智慧城市是以通信技术、现代化信息技术为依托，分析、整合城市运行中的各类信息，实现智慧运行、智慧管理的一种新的城市形态，涵盖公共安全、环保、工商业、民生活动等多方面的内容，提高了城市居民的生活质量，创造了更好的生活环境，有利于城市建设，实现城市的持续稳定发展。利用地理信息系统进行智慧城市建设，包括计算机、信息、地理等多学科的技术内容，以计算机硬件和先进的信息技术软件为支撑，综合分析空间地理数据，创建地理信息系统矢量数据结构，为智慧城市建设的规划、决策和管理提供支持与保障。将地理信息技术运用到智慧城市建设中，从根源上实现资源共享，提高城市建设中协同管理效能。以山西省太原市为例，近年来，太原市政府在智慧城市建设中将目光聚焦建设城市综合管理平台方面，致力于打造城市智能运行中枢体系，构建智慧应用场景，促进城市和民众之间的“智慧”链接。对新型智慧城市发展红利进行共享，智慧城市在地理信息系统功能的支持下逐步发展，强化了自身的创造力。

1.1提高信息资源的共享水平

在智慧城市建设中，利用地理信息技术构建地理信息系统，加快了信息资源共享步伐，满足了智慧城市建设中信息共享需求。信息资源的共享是智慧城市建设的要素，运用地理空间技术开发利用复杂的空间信息资源，支持智慧城市的规划和建设工作。高度重视智慧城市空间信息资源的应用共享，借助地理空间技术整理和分析信息，提高信息资源的准确性，保持实际应用过程中各项数据信息的一致性，提高智慧城市建设中数据处理的综合效益。充分发挥地理信息系统功能，体现地理信息系统在信息服务方面的价值，促进信息资源的分析和共享。从技术角度出发，加强对地理信息系统的创新优化，提高信息应用综合水平，实现空间地理信息应用价值的最大化目标。在智慧城市建设中，优化资源配置，提高智慧城市的运行水平，在空间地理信息系统支持下，为智慧城市的持续稳定发展奠定基础。

1.2提高协同管理水平

地理信息系统在智慧城市建设中的运用，提升了智慧城市的协同管理水平，体现了地理信息技术在协同管理方面的技术价值和应用优势，智慧城市的运行质量、预警效果大幅度增强。智慧城市建设涵盖多项内容，技术人员需要详细了解城市的基本构成单元，加强技术管理，借助地理信息系统进行智慧城市管理可以综合分析该系统，构建协调的管理平台，达到智慧城市协同处理目标，提高智慧城市运行的稳定性和流畅性。结合地理信息系统功能，把握智慧城市的建设要点，发挥协同管理功能，构建空间数据库，实现信息资源的整合运用，有助于推进智慧化城市的长远建设和高效率运转。

2关键技术

2.1多源数据生产组织

三维GIS系统场景为整个地球，本文基础底图数据使用“天地图”提供的影像地图服务数据，调用“天地图”影像地图服务提供的标准wmts接口。历史影像数据来源于不同时期卫星影像，经处理后建立历史影像库，以时间戳方式标记瓦片时间，发布历史影像服务，提供按时间请求历史影像瓦片接口。三维地形数据使用全国90mDEM和基础测绘项目中的高精度EM数据，基于ctb-tile工具对数据按三角网方式进行地形切片，满足WebGL对三维地形数据的高效渲染要求。三维模型数据为OSGB倾斜摄影数据、obj单体化模型以及shp格式三维模型建筑底面数据，由于osgb和obj数据不能直接在浏览器中解析，须经数据转换形成3dtiles格式模型数据。同时为满足倾斜摄影动态单体化，建筑底面采用postgis进行存储，并以Web服务的方式发布要素服务，支持条件查询空间查询。

2.2三维地形可视化

DEM数据是三维数据的重要组成部分，通过DEM生产的三维地形可直接反映地形高低和起伏状态。传统的三维场景将三维地形与影像数据进行融合后生产一套三维场景数据，不利于地形数据或影像数据的独立更新。本文采用地形数据与影像数据独立存储方式，在可视化时加载terrain地形服务与wmts影像地图服务在前端实现三维场景渲染。地形数据采用量化网格（Quantized-mesh）方式进行切片，具有抗锯齿性，三维地形可视化效果更为平滑，不同精度地形数据按照适应的级别进行切片和服务发布，系统在浏览三维地形时，根据视野高度在不同级别调用不同精度地形数据，达到一定级别，若不存在高精度数据，则自动加载低精度数据可视化，始终保证当前场景加载最优地形。

2.3三维模型可视化技术

2.3.1模型分级浏览

倾斜摄影具有现实场景的高度还原特征，连片实景数据量大，采用LOD方式组织三维模型可有效减少服务端与客户的的数据交互。用户使用浏览器进行三维模型浏览时，客户端动态传入当前视野范围和高度，计算适合显示的三维模型级别，进行范围内数据请求，服务端快速返回指定级别和范围的三维模型数据，前端通过浏览器实现高效渲染。

2.3.2多区域三维模型调度

本文对于多区域海量三维模型场景，将不同区域模型发布为对应的三维场景服务，将场景名称、服务地址等信息存入元数据中，以图层目录树加载三维模型元数据列表，满足用户动态加载不同区域三维场景数据。当用户请求某一区域数据时，根据区域名称请求对应的服务元数据，获取服务地址后发起请求，前端根据当前范围进行数据可视化，同时卸载场景其他区域数据，优化浏览器内存，提升系统数据渲染效率。

2.3.3倾斜摄影与单体化模型融合

连片倾斜摄影模型能反映大场景整体情况，由于精度、建筑物遮挡等影像，单栋建筑表现较为粗糙，细节还原不够。对于重点建筑需要进行单独精细建模。为满足大场景倾斜摄影模型与重点建筑精细模型的集成展示，在数据层面，将重点建筑筛选出来进行精细建模，同时在精细建模区域，对倾斜摄影大场景进行踏平。在前端可视化时，同时加载编辑后大场景倾斜摄影模型服务和单体化精细三维模型服务，将两类模型进行融合，最终形成大场景与三维精细模型融合场景，实现三维建筑的最优表达。

结束语

综上所述，地理信息系统运用到智慧城市建设中具有显著优势，不仅可以提高建设质量和城市智慧化建设的综合效率，而且有助于提高城市建设的智能化水平。在现代科技的进步和发展中，地理信息技术作为关键技术手段，要发挥出技术支持、技术服务的功能，为智慧城市的建设提供技术保障，增强空间地理信息数据的开发使用，为城市化建设进程夯实基础。

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[4]华巍，胡云岗，侯妙乐.三维GIS数据融合的基本方法与进展[J].地理信息世界，2018（5）.