趙自力，楊慶海

(鄭州市規(guī)劃勘測設計研究院，河南鄭州 450052)

1 前言

傳統(tǒng)的規(guī)劃核實包含放線、基礎竣工和工程竣工核實。在具體實踐中，主要工作內容為對建筑工程實施放線、基礎竣工測量、工程竣工測量后，及時向城鄉(xiāng)規(guī)劃主管部門提供最新的城市規(guī)劃、建設和管理動態(tài)信息，并在城市信息化、電子政務和政務資源整合、共享等方面都有明確的要求和規(guī)定。以GIS技術為主要手段，以地理空間信息數(shù)據(jù)為索引，整合城市面向建設、規(guī)劃、招商、服務和管理等方面的數(shù)據(jù)，實現(xiàn)各業(yè)務部門的資源整合和共享，已經成為公認的解決方案［1］。

當前，以智慧城市為標志的城市信息化浪潮正在全國范圍內迅速展開，對城市規(guī)劃、建設和管理的智慧化提出了前所未有的創(chuàng)新和挑戰(zhàn)，比如快速感知城市中變化要素的位置、三維形態(tài)、時態(tài)信息、變化速度等多維空間信息，單純的二維GIS已經無法準確表達多維空間信息的變化［2，3］。同時，以三維數(shù)字地圖為載體搭載多維空間信息的多維GIS展現(xiàn)在人們面前，使人們對城市可以直接得到感性的認知，城市規(guī)劃、建設、決策和調整可以在一個全新的環(huán)境下進行，從而使城市規(guī)劃、建設和管理的調控更為直觀化、現(xiàn)代化、科學化;但是，如何高效管理、及時更新龐大的多維城市空間信息，對智慧城市的建設和實現(xiàn)提出了更高的要求，本文以規(guī)劃核實為突破口，探索三維數(shù)字地圖數(shù)據(jù)管理和更新的新方法。

2 規(guī)劃核實資料分析

可用于GIS數(shù)據(jù)更新的資料主要有:建筑工程竣工圖(Extend Geography Platform of Sunway(EPS)地理信息工作站數(shù)據(jù))、建筑高程點信息、竣工測繪地形圖(EPS地理信息工作站數(shù)據(jù))、工程建設時間等資料，如圖1、圖2所示。

圖1 建筑工程竣工圖(EPS地理信息工作站數(shù)據(jù))

圖2 竣工測繪地形圖(EPS地理信息工作站數(shù)據(jù))

3 二三維一體化管理

基于EPS地理信息工作站從地理信息角度構建數(shù)據(jù)模型，以數(shù)據(jù)庫為核心，構建圖形與屬性共存的框架，融圖形與屬性于一體，通過信息映射機制與數(shù)據(jù)轉換技術，如圖3所示，實現(xiàn)對象級自由映射，更能夠實現(xiàn)對象內部細節(jié)信息無需編程即可直接映射到目標系統(tǒng)，無縫接軌、無損轉換(目前可與國內外常用數(shù)據(jù)格式雙向轉換)，從數(shù)據(jù)生產源頭實現(xiàn)數(shù)字化到信息化的轉變，實現(xiàn)工業(yè)化的GIS數(shù)據(jù)生產，在統(tǒng)一的坐標系下，可做到隨時用隨時取，隨時生產隨時存。

圖3 信息映射與數(shù)據(jù)轉換技術

EPS地理信息工作站以通用數(shù)據(jù)庫為基礎，開放、安全、海量、查詢標準化、訪問速度快，與以文件為基礎的系統(tǒng)相比，有本質的飛躍;圖形、屬性一體化的模式，而不是圖形文件加屬性庫的掛接，使一體化應用成為可能，不僅實現(xiàn)了GIS與CAD在數(shù)據(jù)層面上的統(tǒng)一;同時，實現(xiàn)二三維一體化的綜合服務系統(tǒng)支持三維模型場景、三維地形場景、多維GIS數(shù)據(jù)整合，進行服務的發(fā)布和調用，具備多數(shù)據(jù)源管理功能。通過二維數(shù)據(jù)庫擴展快速生成三維建筑、道路、綠化、管線等，根據(jù)影像和二維房屋面快速生成三維模型、二維地名地址數(shù)據(jù)三維化建庫或擴充、二三維聯(lián)動更新，通過二維高效管理三維數(shù)據(jù)，如圖4所示。

二三維數(shù)據(jù)庫的互聯(lián)互通，實現(xiàn)三維與二維管理平臺無縫融合，將二維地理信息空間數(shù)據(jù)和三維場景中的空間位置相對應，并通過交互時的事件觸發(fā)機制保持其變化時的同步，實現(xiàn)二維矢量、影像和三維場景的聯(lián)動操作。采用跨系統(tǒng)技術接口，無縫集成二維和三維數(shù)據(jù)，滿足與相關系統(tǒng)融合需求，達到二三維場景互聯(lián)互通，如圖5所示。

圖4 二三維一體化管理

圖5 二三維數(shù)據(jù)庫互聯(lián)互通

4 歷史數(shù)據(jù)管理

由于數(shù)據(jù)采集制作的原因，模型和地形影像的歷史數(shù)據(jù)庫有不同管理方式。地形和影像是以時間點的形式存儲在數(shù)據(jù)庫中，滿足能抽查不同時間點的地形影像數(shù)據(jù)的需求。而模型(比如建筑)是以建筑本身的建設時間、拆除時間有關，所以是以時間段的形式進行存儲，如圖6所示。

圖6 時間設計

4.1 DEM與影像數(shù)據(jù)的更新與維護

DEM和遙感影像數(shù)據(jù)采用分塊(幅)管理方式，因此DEM數(shù)據(jù)的更新可以采用以下幾種方式:整體更新和分塊(幅)更新兩種方式。同時，三維數(shù)字平臺支持對DEM數(shù)據(jù)進行實時的高度調整，從而實現(xiàn)高程修改及實際應用的需要。

如果某一塊(幅)或幾塊數(shù)據(jù)進行了重新測繪，可以對變化數(shù)據(jù)進行分塊(幅)更新;如果得到新的版本全部數(shù)據(jù)，又可以進行整體更新替換，如圖7所示。

圖7 分幅(分塊)數(shù)據(jù)更新

4.2 模型數(shù)據(jù)的更新與維護

為保證數(shù)據(jù)的現(xiàn)勢性，模型數(shù)據(jù)的維護、更新較頻繁，由于模型數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù)的生產基本以人工為主，因此這類數(shù)據(jù)的維護更新主要以人工為主，手動修改模型或屬性數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)的每次修改都以任務的形式進行，并進行必要的版本控制，實現(xiàn)增量更新，其修改流程為:任務生成、維護修改、提交、檢查入庫、更新，如圖8所示。

圖8 統(tǒng)一更新維護

5 基于規(guī)劃核實的更新工作流程

基于規(guī)劃核實的三維數(shù)字地圖更新主要有3個環(huán)節(jié):資料收集、外業(yè)施測和內業(yè)成圖，具體工作內容如圖9所示。

(1)資料收集:規(guī)劃核實資料整理(整理測區(qū)規(guī)劃核實“竣工測繪地形圖”和“建筑工程竣工圖”資料)、1∶1 000地形圖(用于調查測區(qū)周邊建筑、地形、小品、交通設施等信息是否發(fā)生變化)、DOM影像圖(直觀展示測區(qū)及周邊建筑情況，為外業(yè)施測提供參考資料)、測區(qū)周邊路網數(shù)據(jù)(用于三維地形接邊)、可用于三維室內場景制作的建筑設計資料。

圖9 基于規(guī)劃核實的三維地圖更新工作流程

(2)外業(yè)施測:建筑物外墻紋理采集、測區(qū)景觀現(xiàn)狀調查(地形、綠化、景觀、小品等信息采集)、三維數(shù)據(jù)接邊調查(測區(qū)與周邊已有三維數(shù)字地圖數(shù)據(jù)是否存在接邊問題，若有進行調查)、若需要進行室內場景照片采集。

(3)內業(yè)成圖:完成各種三維模型數(shù)據(jù)的制作(利用外業(yè)采集資料，基于“竣工測繪地形圖”與“建筑工程竣工圖”資料完成建筑、景觀、交通實施、地形等三維建模)、三維數(shù)字地圖接邊［4］，對于竣工圖中修測的建筑需要進行綜合取舍，應精確反映建筑的外立面、屋頂結構形式及各類附屬設施等細節(jié)。

6 更新成果

基于規(guī)劃核實對三維數(shù)字地圖更新成果數(shù)據(jù)結構主要包括:交換元數(shù)據(jù)、三維模型數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù)等，如圖10所示。

圖10 更新成果分類

(1)交換元數(shù)據(jù):

主要用來達到實現(xiàn)三維地理空間信息的有效管理和合理共享的雙重目的。對于數(shù)據(jù)生產者，一方面通過提供空間元數(shù)據(jù)，及時發(fā)布有效的地理空間數(shù)據(jù)，最大限度地發(fā)揮已有地理空間信息的價值，另一方面根據(jù)空間元數(shù)據(jù)的內容有效地管理和維護已有地理空間數(shù)據(jù)［5］。

(2)模型數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù):

模型文件用來真實反映建筑、地形和交通等實物的外觀細節(jié)，在三維地圖中沿模型漫游時，能清晰觀察到模型的每一個細節(jié)，模型觀感與原物體保持一致;且能反映建模物體長、寬、高等任意維度變化大于 0.5 m的細節(jié)(個別標志性古建反映維度變化 0.2 m的細節(jié))。例如建筑的外觀轉角變化、陽臺、門窗框架樣式、屋檐造型等;模型三角面數(shù)多數(shù)控制在1500以內［6］。

紋理文件能反映出材質的實際圖案、顏色、透明度等，能區(qū)別出磚、木頭、玻璃、金屬、石頭等不同材質，貼圖中不可含有建模物體以外的物體，紋理中 0.5 m的細節(jié)應清晰可辨(個別標志性古建紋理中 0.2 m的細節(jié)應清晰可辨)。建筑各個面貼圖采用烘焙技術以及多重紋理貼圖制作，頂部貼圖使用影像圖中的建筑頂面貼圖，同時頂部貼圖修改精美。紋理單張分辨率要求最大不超過 2 047×2 047［7］。

屬性信息應包含描述模型類型、用途和特征等的基本屬性信息和規(guī)劃核實項目相關信息，如:核實項目經濟技術指標、建設工程竣工測繪通知單、城市工程測量產品質量檢查審核等信息，便于規(guī)劃核實信息的保存和應用，并且可根據(jù)實際應用需要進行擴充。

7 總結

探索二三維一體化管理、更新機制，以標準先行、建立統(tǒng)一的數(shù)據(jù)中心，以三維地圖為載體融合多維空間信息搭建三維地理信息共享服務平臺，進而實現(xiàn)多業(yè)務應用的建設順序，未來最終實現(xiàn)“以一套數(shù)據(jù)為基礎，3D GIS為核心，云GIS為依托，多類應用為方向”的智慧城市。

［1］李成名，劉曉麗，印潔等．數(shù)字城市到智慧城市的思考與探索［J］．測繪通報，2013(3):1～3．

［2］辜勝阻，楊建武，劉江日．當前我國智慧城市建設中的問題與對策［J］．中國軟科學，2013(1):6～12．

［3］朱慶，林琿．數(shù)碼城市地理信息系統(tǒng)——虛擬城市環(huán)境中的三維城市模型初探［M］．武漢:武漢大學出版社，2004．

［4］盧丹丹，吳熙，王厚之等．三維竣工測量的研究與應用［J］．城市勘測，2010(6):47～50．

［5］CJJ/T 157－2010．城市三維建模技術規(guī)范［S］．

［6］呂翠華，陳秀萍，張東明．基于三維激光掃描技術的建筑物三維建模方法［J］．科學技術與工程，2012，12(10):2410～2414．

［7］GB/Z24357－2009．地理信息元數(shù)據(jù)XML模式實現(xiàn)［S］．