入围案例-WISEMAP三维GIS平台案例介绍

中国测绘学会智慧城市工作委员会

组委会电话 010-68716602

2021智慧城市入围案例展示

第十五届中国智慧城市大会将于2021年11月9日-10日召开。智慧城市系列奖项是中国智慧城市大会的主题活动之一，备受社会各界的认可和参与。现将优秀案例奖评选流程公示：

9月6日-10月16日入围案例展示

10月17日-19日集中投票

10月19日-20日专家评审

10月21日-31日获奖案例公布

11月9日大会开幕式现场颁奖

WISEMAP三维GIS平台案例介绍

洛阳众智软件科技股份有限公司

01 项目背景

随着物联网、云计算、大数据、地理信息集成等新一代信息技术的高速发展，促进了城市规划、建设、管理和服务智慧化的新理念和新模式。建设智慧城市，已经成为破解城市发展难题、提升城市治理能力现代化、转变经济社会发展方式和城市料学发展的方向选择。2019年1月，自然资源部进一步修订发布了新一版《智慧城市时空大数据平台建设技术大纲（2019版）》，并要求加快推进智慧城市时空大数据平台的建设工作。大数据平台作为智慧城市的重要组成，在智慧城市建设中，可进行分析挖掘，形成有价值的信息，甚至可直接用于服务。它既是智慧城市不可或缺的基础性的信息资源，又是其他信息交换共享与协同应用的载体，为其他信息提供数据基础。因此，大数据平台建设成为当下智慧城市的建设重点。

WISEMAP三维GIS平台是我公司自主创新研发，历时十余年，投入巨资打造的真正实现数据管理一体化、功能模块一体化、设计管理一体化的基础平台。平台融BIM（建筑信息模型）与CIM（城市信息模型）为一体，具有设计理念先进、功能强大、性能优良和数据兼容性强等特点。适用于各类空间大数据管理，可以广泛应于资源局、住建局、大数据局等智慧政务和智慧城市等领域。

02 应用内容

WISEMAP三维GIS平台，依托物联网、云计算等技术，通过基础设施层、数据层、平台服务层、业务应用层、用户层以及标准规范与政策机制和运行管理体系等的建设，形成智慧城市数据中心与共享应用中心，为智慧城市的各类应用提供基础支撑。

系统功能按模块划分，包括基础功能模块和基于数据之上智慧分析功能模块。具体的基础功能模块包括：数据管理模块、地图制作模块、基础权限模块、地图浏览模块和数据编辑与设计模块；基于数据之上的功能模块，又分为：GIS分析模块、辅助决策模块、运维管理模块。

（一）数据管理模块

数据管理是利用计算机硬件和软件技术对数据进行有效的收集、存储、处理和应用的过程。主要包括：数据分析、数据建模、数据库管理、数据仓库、数据挖掘、数据安全、数据集成。

（二）地图制作模块

地图制图是在已有数据的基础上，使用GIS平台软件对数据进行规范和符号化，完成地图的制作。

（一）基础权限模块

通过权限的管理来限定用户使用软件功能，约束使用数据的权利，在GIS系统中，还需要约束用户使用数据的范围。包含数据仅限和功能权限。

（二）地图浏览模块

平台支持各类数据的叠加展示，并可在场景中多角度、多方式对其进行观察。提供了丰富的展示浏览效果，支持雾效、雨效、雪效、水效、光效等多种气象变化天气效果的自由切换；提供增加、播放背景音乐功能，使三维场景更加生动；支持二三维数据联动展示，方便用户了解场景内各类实体的属性信息；平台还提供常规、视点、行走等模式的漫游功能；能够实现用户从各个角度对三维城市细节的查看，给客户身临其境的体验，并可将漫游结果保存成视频，方便后续的查找与直接应用。

功能构成如下图：

（五）数据编辑与设计模块

为了满足平台使用者的不同需求，用户可根据自己需要对场景数据做各种编辑修改操作，也可将编辑结果永久保存至数据库中。支持的编辑功能包含建筑模型编辑、通用编辑、绘制多段线、样条线、矩形、圆、多边形、样条面等功能。

（六）GIS分析模块

提供多种空间分析方法，并具备査询检索分析、空间统计分析等功能。主要包括：空间拓扑、矢量叠加分析、矢量领域分析、缓冲区分析、矢量提取分析、栅格分析、图层和表视图、投影和变换、转换工具、插值分析、重分类、表面分析、邻域分析、距离分析、网络分析等模块。

（七）辅助决策模块

通过该功能模块能够快速的获取到各种类型数据的分析、检测结果，并能在平台中直观的看到查询分析效果。模块功能包括三维数据的查询、统计、分析，管线数据的查询统计、分析检测功能，功能构成如下图：

1.建筑限高

根据选择控规区块，分析控规用地性质范围内的建筑是否超出控规中限制的高度。

2.视域分析

选取观察点和目标点的位置，根据指定的相对高度、水平张角、垂直广角参数值，系统自动判定周围建筑面是否在视域范围内。

3.拆迁分析

指定拆迁区域及拆迁单价，分析计算所选区域的建筑面积及拆迁费用等信息，并可将分析结果导出。

4.容积率

分析计算指定区域内建筑的计容面积和容积率等信息，并可将分析结果导出。

5.建筑密度

分析所选区域内建筑密度等信息并可将分析结果导出。

6.对比分析

根据配置的对比分析对象，指定对比范围，进行对比分析，并可将分析结果进行展示导出。

7.用地分析

用于分析修规控规数据间的差值。选取方案和修规数据，查看对应的指标信息，并可将分析结果导出。

6.属性查询

可设定查询条件，查询实体模型的属性，并支持对属性信息进行分类统计，并可将分析结果导出。

7.天际线分析

可根据观察点，生成当前场景窗口中建筑物顶端边缘与天空的分离线。借助分离线可以直观发现不和谐的建筑体。

8.日照分析

在指定日期进行模拟计算某高层建筑群对其北侧某一规划或保留地块的建筑、建筑部分层次的日照影响情况或日照时数情况。

9.高程分析

对起伏的地形进行高程分析。

10.等高线分析

标注地形图上高程相等的相邻各点所连成的闭合曲线。

11.坡向坡度分析

利用三维地形建模实现宜农地资源坡度坡向的分析。

12.冲突检测

根据配置的冲突检测对象，指定检测范围，进行冲突检测，并可将分析结果进行展示导出。

13.管线查询统计

结合管线数据，设置查询统计条件，对管线数据属性进行查询统计，并将结果导出，包含的功能有属性查询、空间查询、年限统计、管径分类统计、管段长度统计等。

14.管线净距检测

提供水平、垂直净距分析，选择一个区域，系统自动计算出该区域管线间的水平和垂直净距，对于净距不符合标准的管线均用红色标志。

15.覆土深度检测

根据规范对管网数据进行分析，不符合规定的红色显示，并列出相应违反规定。

16.碰撞检测

主要对硬管间的碰撞情况进行检测，并将发生物理碰撞的硬管红色显示，并列出碰撞结果。

17.横断面分析

在指定位置显示横断面图，从而确定管线在地下的空间位置，并详细标注了管线的类型、断面尺寸、地面高程、埋深和管线的间距等属性，同时提供了相关道路的断面情况，反映了管线与管线之间、管线与道路之间的空间关系。

18.纵断面分析

提供同一类型连续管段间的纵断面分析图，以反映管线的纵向走势、埋深、坡度、高程等详细信息。

19.爆管关阀分析

拟定爆管位置，指定分析对象，分析显示受影响管段和地区，并给出关阀方案，高亮显示应关阀门。

分析对象允许阀门和管段，支持根据阀门分析出受影响的管段；根据爆破的管段分析需要关闭的阀门。

20.连通性分析

连通性分析是根据指定的起始和终止结点，分析两点之间是否物理连通。

同时，支持线路分析、流向分析、缓冲区分析等功能。

（一）运维管理模块

运维管理可用于应用服务管理、基础设施管理、大数据管理、机构人员管理、微服务管理。

可监控多个GIS数据节点、GIS服务节点或其它Web站点，监控硬件资源占用、数据库监控、资源监控、操作监控、地图访问热点，实现GIS系统的一体化运维管理。

03 应用效果

目前，WISEMAP三维GIS平台已在遂宁市城乡规划管理局、沈阳市规划和国土资源局信息中心、滨州市规划局、沈阳市规划和国土资源局信息中心、三门峡市建设工程施工图审查事务所、贵阳市地理信息大数据中心、岳阳市自然资源和规划局信息中心、孝感市城乡规划建筑设计院等全国二十个省市投入使用，平台运行情况良好，多次收到用户反馈的使用报告，得到了各规划及管理单位的一直好评。

“WISEMAP三维GIS平台”融合了BIM与CIM技术，集设计、管理、运维、展示和辅助决策等多种功能模块为一体，对数据进行统一管控、权限设置，实现数据动态高效管理，实现了数据管理一体化、功能模块一体化、设计管理一体化的智慧化等功能。具有设计理念先进、功能强大、性能优良和数据兼容性强等特点，可有效提升工作效率和审核的科学性，为智慧城市建设提供了有力的技术支持。

04 创新点

平台主要创新点如下：

（一）结合BIM与CIM技术，实现设计管理一体化

WISEMAP三维GIS平台融入BIM技术，结合GIS赋予空间位置信息，同时，引入时间轴，使平台数据具备完整的四维空间属性。立足某一时刻，既可回溯历史重要时刻城市全貌，又可展望城市未来规划蓝图，真正实现时空一体化管理，独创大数据环境中高效灵活的数据创建和编辑的功能环境，解决了行业应用过程中动态的数据添加、修改和数据维护的难题。摆脱了传统大数据平台只能管理不能支撑设计的“一条腿”走路的现象，拓展了平台的应用空间，提升了平台的应用价值，提高了平台对应用环境的适应能力。

（二）三维模型图像识别拍照融合简化算法

传统LOD需用户利用max等软件自行手工创建不同LOD级别的城市模型，并且还要根据不同LOD级别对每个实体进行手工创建的精模、简模、粗模，从而造成了建模工作量大、成本高、周期长等一系列问题。

基于此种现象，我公司自主研发了三维模型图像识别拍照融合简化算法，该算法只需手工创建实体精模，在不同LOD级别下随着相机高度的变换，自动拍摄出简模和粗模，按照不同场景分层次分类型地进行数据存储，省去手工建模工作量。同时，为了进一步提升大场景渲染效果，我们融合图像识别技术。在拍照建模过程中，可精确识别场景每个实体，并按类型精准分类，针对不同的类型，创建不同的LOD层级模型，大大减少渲染数据存储量，提高场景实时动态调度加载效率，还能提供更加美轮美奂的场景渲染效果。

（三）场景自动扩展算法

目前存在的各类空间剖分算法中，四叉树一般只适用于地形的空间组织，不适用于通用的空间结构，且动态更新需要消耗大量时间。相比较而言，八叉树更适合于作为大规模场景的空间剖分算法。因此我公司在八叉树算法的基础上自主研发出“场景自动扩展算法”，通过自底向上建立场景树，实现了不同细节层次模型间更平滑地自然过渡：从根节点到叶节点，LOD模型的精度逐渐增加。实时应用中，首先加载上层节点所对应的粗糙模型，快速给出粗略结果，然后逐步加载精细模型，便于实现三维模型的渐进传输。使系统对于数据量不再有任何限制，达到三维数据不仅可以动态加载调度，还将可向广度和精细度两个方向无限制扩张。

（四）基于视点的建筑物HLOD动态调度

针对大规模复杂三维大场景数据动态调度效率不高和三维可视化视觉一致性差等关键问题，公司独创的金字塔三维瓦片数据管理算法，根据建筑物空间分布特征，以三维瓦片的形式为城市场景生成连续的分层层次细节模型( hierarchical LOD，HLOD)，最后在渲染大规模场景时，基于视点位置动态调度场景HLOD。基于视点动态调度场景HLOD，能够保持较好的全局和局部细到多层LODs。

根据人眼的透视规律，对较远的场景获取的细节信息相对较少，图像较模糊；对较近的场景获取的细节信息相对较多，图像较清晰。基于视点的HLOD调度，就是根据人眼在观察事物时的透视规律，动态地加载不同细节层次的建筑物模型。该方法可以保证网络环境下复杂三维大场景动态调度的高效性和视觉一致性，在漫游的过程中，基于视点位置的变化和屏幕误差，动态选择观察者视锥体范围内相应HLOD层次的瓦片，真正做到了按需加载。有效支撑大场景下三维场景数据的交互可视化分析应用。

（五）倾斜摄影实景多线程动态调度算法

倾斜摄影数据文件一贯具有数据量大、占据系统空间大、要求系统性能高等特点，一般软件直接调度倾斜数据，转化速度非常缓慢，并且存在贴图重复的现象。为加快转化速度，我们对倾斜数据进行规整合并，利用自身生成数据顶层金字塔瓦片，可以使数据量至少减少1/4，大大减轻了存储压力，提升调度加载文件的效率。在加载过程中介入网络数据库（couchbase），同时开启多线程调度，每秒读取速度几乎达到100兆，即便场景离远时，模型数据始终在大场景内，不会消失。并且随人视漫游大场景时无卡顿，极大提升用户体验。

05 社会效益

社会效益主要体现在以下几个方面：

（一）实现规划数据的科学管理，提高人员办事效率

平台将二维、三维，地上、地下，静态、动态等信息资源，通过一体化技术手段进行展示与应用，实现地上、地下数据科学管理及动态更新机制，从而保障规划数据的科学性、准确性，缩短规划周期，提高城市规划、设计、建设人员办事效率，减少因规划决策失误而造成的经济损失。

（二）实现智能化辅助设计，提高城市规划管理水平

平台实现了城市地理信息数据、各类规划成果数据的建库、共享以及综合应用，促进城市规划手段的全面革新，改变传统管理和决策方式，为城市规划提供信息化的管理和辅助决策工具，辅助规划设计部门实现从方案优化、指标统计、指标检测、统计报表等全过程的智能化辅助设计，极大的提高了城市规划与管理水平。

（三）优化城市综合治理，构建宜居环境

平台通过三维仿真等技术手段，充分展现城市人文风貌，对城市的招商、规划、建设、环保及房产等信息进行三维化、规范化、标准化、数字化和动态化管理，为城镇建设的科学管理提供高效、高质量的三维仿真、动态图文信息支持，达到优化城市规划结构、合理利用土地资源、提高城市规划科学性、构建宜居环境。

（四）推动新型智慧城市建设，带动产业链发展

平台通过互联网、大数据等技术对数据库进行整合，实现数据管理一体化、功能模块一体化、设计管理一体化，适用于各类空间大数据管理，可以广泛应于资源局、住建局等智慧政务和智慧城市等行业，将推动新型智慧城市建设和政务服务创新，带动相关产业链发展，为智慧城市建设提供可持续发展的动力。

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