楊 麗，李 兵，聶小波，黃 蕾

（1．湖北省測繪成果檔案館，湖北 武漢430074）

湖北省位于我國中部地區(qū)，存在水旱災(zāi)害、氣象災(zāi)害、地質(zhì)災(zāi)害、食品安全、事故災(zāi)害、重大動物與植物疫情等重大風(fēng)險(xiǎn)隱患，因此，加快應(yīng)急地理信息服務(wù)平臺建設(shè)，健全湖北省測繪應(yīng)急保障工作機(jī)制，有效整合我省測繪資源，提高測繪應(yīng)急保障能力，具有重要意義[1-3]。湖北省公共應(yīng)急服務(wù)三維地理信息平臺的建設(shè)主要是運(yùn)用空間信息技術(shù)，結(jié)合計(jì)算機(jī)及數(shù)據(jù)庫技術(shù)，以湖北省地理信息公共平臺及“數(shù)字城市”地理空間框架成果數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，集成重點(diǎn)類型應(yīng)急專題信息，構(gòu)建湖北省應(yīng)急三維地理信息平臺，實(shí)現(xiàn)地理信息數(shù)據(jù)共建共享、基礎(chǔ)地理及應(yīng)急專題信息的三維展示、分析和集成服務(wù)，為湖北省政府部門處置突發(fā)事件提供三維空間信息服務(wù)和輔助決策支持。

1 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)

1.1 總體架構(gòu)

湖北省公共應(yīng)急服務(wù)地理信息平臺三維子系統(tǒng)采用5層架構(gòu)：支撐層、數(shù)據(jù)層、邏輯層、應(yīng)用層和用戶層，如圖1所示。其中，支撐層主要提供網(wǎng)絡(luò)支持和計(jì)算機(jī)硬軟件平臺；數(shù)據(jù)層用于管理海量基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)和應(yīng)急專題信息數(shù)據(jù)；邏輯層提供三維瀏覽、圖層管理、空間量測等模塊；應(yīng)用層則為用戶終端，提供三維輔助決策可視化和用戶交互等功能；用戶層則面向不同的政府部門用戶。

1.2 功能設(shè)計(jì)

根據(jù)系統(tǒng)功能需求，將系統(tǒng)功能實(shí)現(xiàn)主要劃分為8大功能模塊，如圖2所示。

1）三維瀏覽模塊。采用先進(jìn)的圖像壓縮和調(diào)入技術(shù)，實(shí)現(xiàn)三維地形場景的無縫調(diào)度，提供三維場景手動漫游、按既定路線飛行漫游等多種三維瀏覽方式，可在三維場景中前進(jìn)、后退，改變行走方向，升高、降低視點(diǎn)以及快速定位。

2）圖層管理模塊。提供圖層管理功能，可添加、刪除各種類型場景數(shù)據(jù)（影像、矢量、地名、三維實(shí)體模型數(shù)據(jù)等），可設(shè)置各種圖層可見狀態(tài)。

3）空間量測模塊。根據(jù)用戶要求，提供三維場景中距離量算、面積量算、坐標(biāo)查詢和高程查詢等三維量測功能，滿足用戶的地理空間分析需要。

4）信息查詢模塊?？筛鶕?jù)應(yīng)急資源名稱快速查詢應(yīng)急專題信息，方便用戶在進(jìn)行應(yīng)急管理工作時進(jìn)行快速應(yīng)急資源位置定位。

5）地名搜索模塊。在數(shù)據(jù)庫中搜索和顯示與地名匹配的所有記錄，對各個記錄可在三維場景中快速定位。

6）坐標(biāo)定位模塊。提供三維場景坐標(biāo)快速定位功能，用戶通過輸入已知的坐標(biāo)（經(jīng)緯度），即可在三維場景中快速定位。

7） 數(shù)據(jù)庫訪問模塊。提供數(shù)據(jù)庫鏈接、查詢等功能，為其他功能模塊從數(shù)據(jù)庫中查詢不同數(shù)據(jù)信息提供支持。

8）其他功能模塊。提供鷹眼顯示、全屏顯示和數(shù)據(jù)加載功能，提供音頻、視屏、網(wǎng)頁等多種多媒體格式數(shù)據(jù)播放功能。

1.3 數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)

系統(tǒng)數(shù)據(jù)主要包括矢量數(shù)據(jù)、數(shù)字高程模型數(shù)據(jù)、影像數(shù)據(jù)、三維實(shí)體模型數(shù)據(jù)、地名數(shù)據(jù)、多媒體信息數(shù)據(jù)和應(yīng)急專題信息數(shù)據(jù)7個部分。結(jié)合數(shù)據(jù)特點(diǎn)，并參考相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，將系統(tǒng)綜合信息數(shù)據(jù)庫劃分為矢量數(shù)據(jù)庫、三維模型數(shù)據(jù)庫、地名數(shù)據(jù)庫、多媒體信息數(shù)據(jù)庫及應(yīng)急專題信息數(shù)據(jù)庫5個子數(shù)據(jù)庫。由于各子數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)源主要是省級平臺及“數(shù)字城市”框架數(shù)據(jù)成果體系的最新現(xiàn)勢成果數(shù)據(jù)，因此，綜合信息數(shù)據(jù)庫中，只對現(xiàn)勢庫進(jìn)行設(shè)計(jì)和建設(shè)。

數(shù)據(jù)庫體系中，矢量數(shù)據(jù)庫主要包括省級平臺1∶25萬、1∶5萬矢量核心要素?cái)?shù)據(jù)及部分“數(shù)字城市”大比例尺矢量核心要素?cái)?shù)據(jù)。三維模型數(shù)據(jù)庫分為地形模型數(shù)據(jù)庫和要素模型數(shù)據(jù)庫2部分，其中，地形模型數(shù)據(jù)庫細(xì)分為影像數(shù)據(jù)庫和數(shù)字高程模型數(shù)據(jù)庫，分別存儲三維場景中需使用到的影像數(shù)據(jù)和數(shù)字高程模型數(shù)據(jù)。為提高三維場景瀏覽速度，所有數(shù)據(jù)以金字塔形式進(jìn)行分級存儲。地名數(shù)據(jù)庫存儲不同比例尺的行政區(qū)劃、交通、水系、山脈等名稱信息數(shù)據(jù)，以及“數(shù)字城市”中涉及到的大比例尺地名數(shù)據(jù)（標(biāo)志物、興趣點(diǎn)名稱數(shù)據(jù)等）。多媒體信息數(shù)據(jù)庫包括網(wǎng)頁、音頻、視頻等信息數(shù)據(jù)。應(yīng)急專題信息數(shù)據(jù)庫主要包括危險(xiǎn)源數(shù)據(jù)、防護(hù)目標(biāo)數(shù)據(jù)、保障資源數(shù)據(jù)3大類。整個數(shù)據(jù)庫邏輯體系如圖3所示。

2 系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)

本系統(tǒng)充分利用“數(shù)字湖北”和“數(shù)字城市”地理空間框架建設(shè)的成果，以及湖北省應(yīng)急專題數(shù)據(jù)庫建設(shè)成果，集成了覆蓋湖北全省的30 m分辨率TM影像數(shù)據(jù)、2.5 m分辨率SPOT5影像數(shù)據(jù)，省內(nèi)16個城市重點(diǎn)地區(qū)的高清數(shù)字正射影像，全省1∶5萬數(shù)字高程模型，全省的境界、交通、水系、居民地、注記，及潛江、鄂州、襄陽、荊門4個城市重點(diǎn)城區(qū)的三維模型數(shù)據(jù)和矢量、地名數(shù)據(jù)，以及湖北省重大危險(xiǎn)源、防護(hù)目標(biāo)、保障資源等應(yīng)急專題信息。

由于三維系統(tǒng)具有數(shù)據(jù)量大、實(shí)時性強(qiáng)、對硬件要求高等特點(diǎn)，本系統(tǒng)采用C/S架構(gòu)，可提高三維子系統(tǒng)應(yīng)用效果，提升系統(tǒng)應(yīng)急輔助決策能力。采用的操作系統(tǒng)為Windows XP，開發(fā)語言為VB6.0，UML建模工具為Rational Rose，如圖4所示。

系統(tǒng)不僅解決了全省范圍內(nèi)基礎(chǔ)地理空間數(shù)據(jù)集成管理，海量、多尺度遙感影像數(shù)據(jù)、數(shù)字高程模型數(shù)據(jù)、三維模型數(shù)據(jù)的高效管理和動態(tài)加載等關(guān)鍵技術(shù)問題，還針對應(yīng)急指揮工作的實(shí)際需要開發(fā)了三維瀏覽、路線飛行、地名搜索、坐標(biāo)定位等瀏覽查詢功能，距離量算、面積量算、坐標(biāo)量算等空間分析功能，以及危險(xiǎn)源、防護(hù)目標(biāo)、保障資源等應(yīng)急專題信息查詢功能。

1）瀏覽查詢功能。便于應(yīng)急指揮工作人員以三維立體的方式瀏覽全省范圍內(nèi)的地形地貌，掌握省內(nèi)交通、水系、居民地的分布情況；可通過地名、坐標(biāo)等信息快速查詢到災(zāi)害位置，并瀏覽周邊的地理環(huán)境；通過路線飛行功能模擬警務(wù)巡邏、應(yīng)急救災(zāi)救援路線，為災(zāi)前預(yù)警分析、災(zāi)中應(yīng)急處置和指揮調(diào)度提供輔助決策支持[4,5]。

2）應(yīng)急專題信息查詢功能。便于應(yīng)急指揮工作人員查看危險(xiǎn)源和各類風(fēng)險(xiǎn)隱患的空間分布情況，掌握其危害可能的影響范圍等屬性信息；查看各類防護(hù)目標(biāo)的空間分布情況及詳細(xì)信息；查看各類應(yīng)急保障資源的空間分布及其救災(zāi)人力、物資儲備狀況等屬性信息，輔助應(yīng)急指揮工作人員在發(fā)生事故時進(jìn)行指揮調(diào)度、事故處理和相關(guān)救援工作[6]。如圖5、圖6所示，應(yīng)急指揮工作人員可查詢到派出所的警員人數(shù)和警車數(shù)量，以及森林防火物資儲備庫的主管部門、負(fù)責(zé)人姓名和電話、儲備物資等基本情況。

3）空間分析功能?？蓪κ鹿拾l(fā)生區(qū)域及其波及范圍進(jìn)行面積量算、前后時相影像對比分析，輔助進(jìn)行災(zāi)情評估；也可通過距離量算功能結(jié)合應(yīng)急專題信息查詢功能，輔助選擇最佳的醫(yī)院或消防隊(duì)進(jìn)行應(yīng)急救援工作，以減少人員和財(cái)產(chǎn)損失，如圖7所示。

3 結(jié) 語

本平臺將三維可視化技術(shù)與地理信息技術(shù)相結(jié)合，集成了基礎(chǔ)地理信息與應(yīng)急專題信息等多源數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)了信息資源共享，促進(jìn)了湖北省政府部門應(yīng)急管理信息化建設(shè)；提供的空間分析功能和應(yīng)急專題信息查詢功能，可輔助湖北省政府應(yīng)急部門領(lǐng)導(dǎo)對突發(fā)事件進(jìn)行宏觀分析決策。隨著平臺的投入使用和三維GIS技術(shù)的更新發(fā)展，其在應(yīng)急專題信息數(shù)據(jù)庫建設(shè)、三維海量數(shù)據(jù)管理、應(yīng)急服務(wù)特色功能開發(fā)上還需進(jìn)一步的優(yōu)化與創(chuàng)新。

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