吳掠桅，王芙蓉，崔　蓓，諸敏秋

(南京市城市規(guī)劃編制研究中心，江蘇 南京 210008)

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三維地理信息公共服務(wù)平臺建設(shè)

吳掠桅，王芙蓉，崔蓓，諸敏秋

(南京市城市規(guī)劃編制研究中心，江蘇 南京 210008)

三維地理信息公共服務(wù)平臺是地理信息公共服務(wù)平臺的重要組成和延伸。本文主要闡述了三維地理信息公共服務(wù)平臺的建設(shè)方法和思路，并對三維地理信息公共服務(wù)平臺建設(shè)的總體框架、建設(shè)內(nèi)容及關(guān)鍵技術(shù)等方面進行了思考和設(shè)計。本文的思路和方法可以為各地區(qū)或部門的三維地理信息公共服務(wù)平臺建設(shè)提供參考和依據(jù)，并可以為三維地理信息的服務(wù)共享提供技術(shù)支撐，滿足日益增長的測繪地理信息共享應(yīng)用需求。

三維；地理信息；公共服務(wù)平臺；共享

地理信息公共服務(wù)平臺是依托已有測繪地理信息數(shù)據(jù)，通過在線方式提供測繪地理信息共享、服務(wù)和應(yīng)用的信息平臺。隨著各級政府對“數(shù)字城市”“智慧城市”等建設(shè)的推進，地理信息公共服務(wù)平臺在推動空間信息資源整合利用、提升測繪保障服務(wù)能力方面發(fā)揮著越來越重要的作用。目前，地理信息公共服務(wù)平臺注重對二維地理信息的共享。而三維地理信息同樣是測繪地理信息的重要組成部分，并且具備對空間表達更加真實、生動的獨特優(yōu)勢。因此，將公共服務(wù)平臺的建設(shè)理念應(yīng)用于三維地理信息，建立三維公共服務(wù)平臺進行服務(wù)共享，有著不可忽略的需求驅(qū)動。

一、平臺設(shè)計與實現(xiàn)

1. 建設(shè)思路與目標(biāo)

三維地理信息公共服務(wù)平臺的設(shè)計思路是遵循公共服務(wù)平臺“分建共享、協(xié)同服務(wù)”的原則，以服務(wù)的形式對三維地理信息進行發(fā)布和共享，解決目前三維地理信息應(yīng)用中存在的“煙囪式”建設(shè)模式難以突破、三維基礎(chǔ)平臺壁壘長期存在等問題，達到降本增效的目的，并最終作為三維部分，與已有的二維部分共同形成功能全面完整的地理信息公共服務(wù)平臺。

相比二維，三維地理信息公共服務(wù)平臺的具體建設(shè)內(nèi)容未有統(tǒng)一規(guī)范指導(dǎo)，且三維服務(wù)接口沒有公認的標(biāo)準。在此前提下，三維地理信息公共服務(wù)平臺應(yīng)以“統(tǒng)一、開放、共享”為建設(shè)目標(biāo)，即通過統(tǒng)一平臺對三維地理信息進行管理和提供調(diào)用，嘗試突破基礎(chǔ)三維平臺的開放式服務(wù)共享，并最終形成三維地理信息的共建共享機制，互通有無，有效整合三維地理信息資源。

2. 總體框架

總體框架是對三維地理信息公共服務(wù)平臺架構(gòu)的總體設(shè)計，遵循分層組織的原則，共分為支撐層、數(shù)據(jù)層、平臺層和應(yīng)用層4個部分。其中，支撐層包括平臺建設(shè)和運行所需要的軟硬件、標(biāo)準規(guī)范及信息安全方面的支撐；數(shù)據(jù)層主要為平臺提供所需的二、三維空間數(shù)據(jù)支持；平臺層實現(xiàn)平臺的主體功能，包括三維數(shù)據(jù)的管理、三維服務(wù)的管理、平臺的運行維護，以及三維數(shù)據(jù)的可視化、查詢和分析；應(yīng)用層主要是基于平臺為各類三維應(yīng)用提供數(shù)據(jù)和功能支撐。平臺總體框架如圖1所示。

3. 建設(shè)內(nèi)容

(1) 標(biāo)準規(guī)范

標(biāo)準規(guī)范是三維地理信息公共服務(wù)平臺建設(shè)的基礎(chǔ)和依據(jù)，需根據(jù)實際情況，采取直接引用和自行制定相結(jié)合的辦法，形成三維地理信息公共服務(wù)平臺一系列標(biāo)準規(guī)范，如圖2所示。

1) 三維建模技術(shù)規(guī)程。在《城市三維建模技術(shù)規(guī)范》(CJJ/T 157—2010)、《三維地理信息模型數(shù)據(jù)產(chǎn)品規(guī)范》(CH/T 9015—2012)、《三維地理信息模型生產(chǎn)規(guī)范》(CH/T 9016—2012)等國家、行業(yè)標(biāo)準規(guī)范的基礎(chǔ)上，根據(jù)平臺建設(shè)需求，在紋理、貼圖、模型格式、坐標(biāo)系及可視化表達等方面進行進一步細化，形成平臺的三維建模技術(shù)規(guī)程。

圖1　三維地理信息公共服務(wù)平臺總體框架

圖2　三維地理信息公共服務(wù)平臺標(biāo)準規(guī)范

2) 三維數(shù)據(jù)庫建庫規(guī)范。三維數(shù)據(jù)庫建庫規(guī)范是為了建立系統(tǒng)化的三維數(shù)據(jù)入庫流程，統(tǒng)一三維數(shù)據(jù)庫的管理更新機制，增進數(shù)據(jù)一致性并應(yīng)對不同部門之間可能存在數(shù)據(jù)屬性格式不統(tǒng)一的問題。在《三維地理信息模型數(shù)據(jù)庫規(guī)范》(CH/T 9017—2012)等相關(guān)規(guī)范基礎(chǔ)上，可從三維源數(shù)據(jù)庫、三維表現(xiàn)數(shù)據(jù)庫等角度進行深入制定，形成平臺的三維數(shù)據(jù)庫管理規(guī)范。

3) 三維地理信息數(shù)據(jù)脫密規(guī)范?；趪椰F(xiàn)行的涉密數(shù)據(jù)發(fā)布政策及地理信息數(shù)據(jù)脫密處理方法，制定三維地理信息公共服務(wù)平臺中三維數(shù)據(jù)的脫密處理規(guī)范，采用剔除、替換、修改等各種方式的脫密處理，使三維地理信息公共服務(wù)平臺的三維數(shù)據(jù)可以直接在政務(wù)外網(wǎng)中進行發(fā)布和共享。

4) 三維地理信息服務(wù)接口規(guī)范。為實現(xiàn)三維地理信息公共服務(wù)平臺數(shù)據(jù)的服務(wù)方式發(fā)布，保證各個節(jié)點提供的服務(wù)能夠協(xié)同提供統(tǒng)一的服務(wù)，需制定三維地理信息服務(wù)接口規(guī)范。三維服務(wù)接口規(guī)范應(yīng)包括三維模型數(shù)據(jù)服務(wù)接口規(guī)范、三維地形數(shù)據(jù)服務(wù)接口規(guī)范、三維場景服務(wù)接口規(guī)范及三維地圖API接口規(guī)范等具體內(nèi)容。

(2) 基礎(chǔ)數(shù)據(jù)

1) 現(xiàn)狀建筑體塊模型。根據(jù)二維現(xiàn)狀建筑基底輪廓GIS數(shù)據(jù)直接生成現(xiàn)狀建筑三維體塊模型，并與二維現(xiàn)狀GIS數(shù)據(jù)保持基本一致。體塊建筑高度根據(jù)二維現(xiàn)狀建筑基底輪廓GIS數(shù)據(jù)層數(shù)或高程屬性生成。

2) 精細模型。在平臺建設(shè)范圍內(nèi)進行人工精細三維建模，所生產(chǎn)的精細模型數(shù)據(jù)形式為3ds Max模型和JPG、PNG紋理，并且模型細節(jié)需嚴格依據(jù)已制定的三維建模技術(shù)規(guī)范，以保證生產(chǎn)數(shù)據(jù)的標(biāo)準性和規(guī)范性。

3) 影像和數(shù)字高程模型。為反映地形起伏和地表形態(tài)，采用0.5 m分辨率影像數(shù)據(jù)和1∶10 000數(shù)字地面高程模型數(shù)據(jù)，利用相關(guān)工具生成逼真的，反映地形分布、材質(zhì)及道路走向的三維地形模型。

4) 矢量數(shù)據(jù)。包括二維的道路中心線、行政區(qū)劃及興趣點(POI)等數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)將作為要素圖層疊置到三維地理信息公共服務(wù)平臺中，豐富數(shù)據(jù)類型，并滿足信息查詢、定位和瀏覽提示的需要。

(3) 三維數(shù)據(jù)建庫

三維地理信息數(shù)據(jù)庫是三維地理信息公共服務(wù)平臺數(shù)據(jù)的主要組織和存儲形式。為保證數(shù)據(jù)存儲并盡可能提高三維地理信息的展示效率，采用源數(shù)據(jù)庫和表現(xiàn)數(shù)據(jù)庫兩庫并存的數(shù)據(jù)庫模式，兩個數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu)基本相同，數(shù)據(jù)共享。表現(xiàn)庫中的數(shù)據(jù)由源數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)通過軟件一鍵同步生成，并進行一定優(yōu)化，以滿足顯示效率的需要。同時，為滿足數(shù)據(jù)備份的需要，還設(shè)計了歷史庫，采取全部更新和增量更新兩種方式，以保障數(shù)據(jù)安全性。

(4) 軟件平臺

軟件平臺主要提供三維地理信息的展示和基本應(yīng)用，同時也提供三維地理信息的共享交換功能及基于平臺二次開發(fā)接口進行三維地理信息應(yīng)用系統(tǒng)的開發(fā)。軟件平臺主要包括資源展示子系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫管理子系統(tǒng)和運維管理子系統(tǒng)。

1) 三維資源展示子系統(tǒng)。資源展示系統(tǒng)是三維地理信息公共服務(wù)平臺的門戶和窗口，采用B/S架構(gòu)，主要功能包括三維場景瀏覽、地圖工具、區(qū)域定位、路徑漫游、興趣點查詢、場景特效、圖層目錄、數(shù)據(jù)加載、查詢分析、熱點管理等功能，可以滿足大部分普通的三維地理信息瀏覽和查詢需求。

2) 三維數(shù)據(jù)庫管理子系統(tǒng)。三維數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)是有效管理三維地理信息的重要工具，與三維數(shù)據(jù)庫的設(shè)計對應(yīng)，又包括源數(shù)據(jù)庫管理子系統(tǒng)和表現(xiàn)數(shù)據(jù)庫管理子系統(tǒng)。各子系統(tǒng)均具備建立和管理多源、多尺度三維地理信息數(shù)據(jù)庫能力，包含數(shù)據(jù)監(jiān)理、數(shù)據(jù)入庫更新、數(shù)據(jù)編輯、快速建模、數(shù)據(jù)導(dǎo)出與分發(fā)、歷史庫管理、數(shù)據(jù)編輯等主要功能，并支持地方坐標(biāo)系，可進行本地及其他坐標(biāo)系設(shè)置。

3) 三維運維管理子系統(tǒng)。三維運維管理系統(tǒng)實現(xiàn)平臺用戶、服務(wù)及功能權(quán)限的統(tǒng)一管理，具體包括：用戶的角色及權(quán)限管理，三維服務(wù)的新建、注冊及運維管理，日志的查看、導(dǎo)出及統(tǒng)計分析，基礎(chǔ)三維平臺的授權(quán)管理等功能。

二、關(guān)鍵技術(shù)

1. 多級數(shù)據(jù)動態(tài)加載技術(shù)

三維地理信息相較二維數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)量大，加載和展示時會大量占用內(nèi)存、CPU、顯卡等資源，為提高效率，平臺通過多線程處理，利用KLCD、LOD、遮擋剔除等技術(shù)，將數(shù)據(jù)進行多級分類降精處理，當(dāng)前視野范圍內(nèi)的三維地理信息通過動態(tài)層次加載，實現(xiàn)同等數(shù)據(jù)量的資源占用優(yōu)化，保障整體性能提升。目前主要根據(jù)外包圍盒計算某個模型對象的大小尺度及最大可視距離，并根據(jù)最大可視距離在數(shù)據(jù)生產(chǎn)時進行多級數(shù)據(jù)生產(chǎn)，在加載展示時，會根據(jù)視點與模型的距離，讀取某一層次的數(shù)據(jù)文件。圖3為不同距離加載的不同級別數(shù)據(jù)的示意圖。

圖3　根據(jù)距離加載相應(yīng)級別數(shù)據(jù)

2. 開放式三維服務(wù)接口協(xié)議

目前，三維相對二維存在數(shù)據(jù)量大、渲染技術(shù)各異等問題，三維地理信息服務(wù)尚未有統(tǒng)一的標(biāo)準，無法進行三維地理信息的跨三維平臺服務(wù)共享。為更好地支持各家平臺的三維系統(tǒng)，除自身內(nèi)部三維服務(wù)接口協(xié)議外，還定義了一種公開的三維服務(wù)接口協(xié)議，第三方平臺系統(tǒng)只要遵循該服務(wù)接口協(xié)議，就能通過服務(wù)獲取到三維地理數(shù)據(jù)。

可采用公開的第三方三維軟件OSG(open scene graph)作為渲染底層，運用OSG插件技術(shù)實現(xiàn)開放式三維服務(wù)的接入，為不同三維平臺接入三維地理信息公共服務(wù)平臺的三維服務(wù)提供技術(shù)參考和支撐。

3. 三維服務(wù)拆分及聚合技術(shù)

當(dāng)三維地理信息公共服務(wù)平臺中的三維服務(wù)逐漸增多時，諸如“部分提取某些服務(wù)中的數(shù)據(jù)”這樣的需求就不能夠完全被滿足，三維地理信息公共服務(wù)平臺采取了三維服務(wù)拆分技術(shù)，將大范圍的三維服務(wù)按照用戶要求進行服務(wù)拆分，并可通過服務(wù)聚合功能，可以將n個服務(wù)聚合成1個服務(wù)，給用戶帶來便利。

平臺設(shè)計了邏輯服務(wù)，在單個服務(wù)發(fā)布完成后，用戶通過添加邏輯服務(wù)，可以將多個服務(wù)組織成一個邏輯服務(wù)，也可以將一個服務(wù)拆分成幾個服務(wù)添加需要的服務(wù)進邏輯服務(wù)，并重新發(fā)布。用戶可根據(jù)需要，配置自己的邏輯服務(wù)。

三、結(jié)束語

三維地理信息公共服務(wù)平臺是既有地理信息公共服務(wù)平臺不斷發(fā)展的下一個臺階，無論是從其自身作為三維地理信息瀏覽展示的平臺，還是作為測繪地理信息基礎(chǔ)設(shè)施提供服務(wù)，都有著重要的現(xiàn)實意義。隨著信息化和智慧化程度的不斷加深，各行各業(yè)對以三維地理信息為主要組成部分的測繪地理信息的應(yīng)用需求也將進一步深入，三維地理信息公共服務(wù)平臺建設(shè)的實踐意義必將在快速增長的應(yīng)用中充分體現(xiàn)。

[1]袁存忠.基于Skyline的福建省三維地理信息公共平臺的研建[J].測繪通報，2009(2)：54-56.

[2]陳軍，蔣捷，周旭，等.地理信息公共服務(wù)平臺的總體技術(shù)設(shè)計研究[J].地理信息世界，2009(3)：7-11.

[3]吳飛，龔知凡.三維地理信息共享服務(wù)平臺實現(xiàn)和應(yīng)用[J].地理空間信息，2009，7(5)：121-123.

[4]郭明武.基于本體和SOA構(gòu)建城市地理信息公共服務(wù)平臺的方法研究[D].武漢：武漢大學(xué)，2010.

[5]鄧仕虎，羅靈軍，袁超.三維地理信息公共服務(wù)平臺建設(shè)初探[J].地理空間信息，2011(5)：69-71.

[6]蔡暢.三維地理信息網(wǎng)絡(luò)服務(wù)的理論與關(guān)鍵技術(shù)研究[D].鄭州：信息工程大學(xué)，2011.

[7]彭明軍，樊瑋.面向服務(wù)的政務(wù)地理信息共享平臺設(shè)計與實現(xiàn)[J].城市規(guī)劃信息化，2011(6)：29-31.

[8]肖蘇勇，吳俐民，劉文軍. 基于云計算的地理信息公共服務(wù)平臺應(yīng)用與研究[J].測繪通報，2012(9)：78-80.

[9]王蕊秀，馬照亭，薄成等.基于三維地理信息服務(wù)平臺的戶外廣告牌管理系統(tǒng)設(shè)計與實現(xiàn)[J].測繪通報，2013(7)：95-98.

[10]吳章生. 基于SOA的北京市地理信息公共服務(wù)平臺設(shè)計與實現(xiàn)[D].成都：成都理工大學(xué)，2013.

The Construction of Platform for Three-dimensional Geoinformation Common Services

WU Lvewei，WANG Furong，CUI Bei，ZHU Minqiu

10.13474/j.cnki.11-2246.2016.0166.

2015-06-02

江蘇省測繪科研項目(JSCHKY201306)

吳掠桅(1984—)，男，碩士，工程師，主要從事智慧城市及地理信息應(yīng)用方面的研究和工作。E-mail：66076826@qq.com

P208

B

0494-0911(2016)05-0101-03

引文格式： 吳掠桅，王芙蓉，崔蓓，等. 三維地理信息公共服務(wù)平臺建設(shè)[J].測繪通報，2016(5)：101-103.