宁波东钱湖智慧地理信息系统建设研究

薛涛 ，王艳军

(1.武汉大学资源与环境科学学院，湖北武汉 430079; 2.宁波市测绘设计研究院，浙江宁波 315042)

1 引言

为了更好地推进和服务宁波智慧城市建设，管理和开发利用基础地理信息资源，建立公益性、基础性和前瞻性的空间数据基础设施，为社会经济的各个方面提供统一标准的、精确的、权威的基础地理信息资源，为其他专业信息系统建设和各种地图产品的综合开发利用提供统一的基础平台［1～2］，宁波市东钱湖旅游度假区实施了智慧地理信息系统建设。其核心是一个满足东钱湖区域政府及社会各行业需要，适应广泛地理空间信息要求的基础空间数据库，形成集基础空间数据的采集、更新、处理、分析和业务办公于一体的由软件、硬件、数据、网络以及人员构成的高效信息平台，以测绘与规划专业领域为重点突破口，切入测绘数据共享、规划信息管理等业务工作实际需求，建立完整的信息系统平台。

东钱湖智慧地理信息系统，主要集成管理包括规划编制成果、建设工程规划审批信息、基础测绘成果在内的库的地理空间资源体系，面向业务建立规划成果信息管理系统，以城市三维仿真平台和移动服务应用为规划方案评审、移动办公执法和领导决策提供科学支撑。

2 东钱湖智慧地理信息建设概述

为加强规划与测绘的信息化管理工作，推进智慧地理信息的建设，按照宁波智慧城市的总体部署，宁波市东钱湖旅游度假区实施了东钱湖智慧地理信息系统。区域原有的基础地形图和政务电子地图均分测区跨年度施测，数据零散和杂乱，历年城市规划成果数据主要以纸质文件方式存储和手工管理，给成果的调阅和使用带来很大困难，空间地理信息的集成管理和共享缺乏有效机制［3］。

为解决以上问题，需要建立完整统一的智慧地理信息系统，充分利用原有的基础测绘数据和制作城市三维精细模型，实现测绘与规划信息的集成、互操作和共享，为规划业务、领导决策和移动办公提供服务。

3 智慧地理信息系统框架设计

东钱湖智慧地理信息系统，主要按照三层架构模式设计，即数据层、服务层和应用层，如图1所示。

图1 东钱湖智慧地理信息系统框架

数据层是系统的基础层，负责对数据库的存储组织和访问控制。本层提供了对外统一的数据发布标准和访问方式，具体集成了包括基础地形数据、遥感影像数据、三维仿真数据等地理空间数据和规划审批数据、规划编制成果数据和建设工程数据等规划专题数据，并分别建立相应数据库管理［4］。

服务层基于数据层为前端应用层各种应用系统提供了一系列的标准服务接口。根据不同系统的共性需求，实现了对公共服务的统一管理和集成，并通过不同的调用方式提供应用服务［5～6］。服务层作为数据层和应用层的中间层，包括的主要内容为针对各类数据的标准化与整合、数据格式转换、地理信息支撑中心、系统管理辅助、数据网络发布、数据扫描录入、三维模型渲染和系统维护中心等。

应用层涵盖了系统需要建设的三个系统平台，具体是二维规划成果信息管理系统、三维仿真规划应用系统以及智慧规划移动服务应用系统。其中:二维规划成果信息管理系统，针对历年规划审批数据、规划编制数据和建设工程等档案文件数据提供方便的在线查询浏览、调阅和检索功能。三维仿真规划应用，是采用三维仿真技术，结合规划业务实际需求，以三维直观生动的形式实现对东钱湖新城核心区1.64 km2的城市三维精细化模型的管理。智慧规划移动服务应用，是在移动设备(如iPad)中实现控制性详细规划、土地利用总体规划图、各类规划编制成果图、区域内重点项目分布图的随遇便携式浏览、查询、录入和整合。应用层是面向用户级别的层，满足规划管理、规划审批和地理信息的多样化应用需求，负责与用户产生交互行为，并且传送用户的行为指令到基础数据服务层。

3.1 基础数据整理及规划数据库

基础数据整理及规划数据库是东钱湖智慧地理信息系统的基础数据资源，提供各类数据服务，即图1的数据层。规划成果数据库包括规划审批数据、规划编制成果数据和建设工程数据。规划审批数据主要为规划选址意见书、规划用地许可证、规划设计条件等;规划编制成果数据为总体规划、控制性详细规划、修建性详细规划和其他专项规划等几大类数据;建设工程审批数据主要是分为区重点工程项目、政府投资项目、普通项目、征地项目等几类，包括选址意见书、用地规划许可证、规划设计条件、建设工程规划方案、工程规划许可证、规划验收等6个过程数据信息。

规划成果数据库的建设主要通过扫描、加工和整理录入到规划数据库中。规划成果数据库建库的总体思路是:将具有法律效力约束和对于日后规划管理在应用上有指导性意义的规划编制图进行整合入库(SDE库)，其他规划图及规划类文件的浏览采取路径调档方式实现，历年规划审批数据、规划编制数据和建设工程规划数据的纸质形式扫描数字化以文件方式保存，相关的规划元数据进行录入、数据标准化整理和数据入库。

3.2 面向业务的规划成果信息化管理

规划成果信息化管理系统，是面向规划业务管理需要的信息化系统，即图1应用层中的“规划成果信息管理系统”，提高规划成果档案的方便快捷查找和利用。系统集成1∶500基础地形图管理、规划审批成果管理、规划编制成果管理和建设工程规划管理等规划成果数据，实现对历年规划选址意见书、用地规划许可证和建设工程规划许可证等数据的管理、调阅和查询，主要包括以下子模块:分类信息、数据扫描、数据录入、数据浏览、成果调阅、综合检索、统计分析和系统帮助。规划成果信息化管理系统的功能设计如图2所示:

3.3 三维仿真规划应用

三维仿真规划应用，着重以真三维多视角方式科学支持多规划方案的必选，对应图1应用层中的“三维仿真规划应用”。系统提供地理信息三维可视化平台所需的影像、矢量、地形等空间数据和三维建筑物模型数据的处理、组织、管理和维护功能;地理信息三维可视化服务子模块作为三维客户端，侧重于多源、多尺度地理信息的三维浏览和查询功能。主要功能如下:

(1)数据组织与管理子模块

该子模块主要负责海量影像、地形、三维城市模型等数据的预处理、压缩和组织，提供数据存储访问的接口，分为数据库访问接口和文件系统数据访问接口。

数据处理与压缩，提供对数据格式、坐标变换、投影变换等数据处理功能，实现数据压缩存储。三维模型和地形(DEM)数据中金字塔结构，则将处理好的海量地形数据进行分块和分层处理，建立连续多分辨率金字塔结构的三维模型和地形数据服务库。

(2)地理信息三维可视化服务子模块

图2 规划成果信息管理系统功能设计

该子模块实现海量影像、地形、三维模型、地名数据等实时浏览、信息查询。主要包括:场景的缩放和漫游，支持多分辨率影像数据、地形数据的连续放大，缩小;图层控制功能;经纬度的定位。

3.4 智慧规划移动服务应用

智慧规划移动服务应用，是基于3GWIFI网络在移动终端(如iPad)上可方便浏览各类地理数据及规划专题信息的客户端软件，是智慧城市建设在规划业务领域中的扩展应用，整合二维、2.5维、政务电子地图等基础空间数据，拓展移动办公业务形式，方便规划管理人员随时随地、快速浏览与查询各类规划信息，提高规划现场调研工作效率。主要包括以下功能:

支持多种地理数据，如政务电子地图数据、影像数据、2.5维数据等，可在各类地图数据中进行自由切换，方便地图浏览和漫游;综合查询各类数据，一键式搜索平台中所有信息(如地名、地址、规划等)，搜索结果叠加在电子地图、影像数据上，并实现分类显示缩略信息;提供完备的后台配置，新增数据只需按照一定规则处理，即可进入平台，无需额外开发;并根据用户权限，拥有不同级别的数据访问能力和的功能模块。

4 应用系统实现

东钱湖智慧地理信息系统以基础地理空间数据资源体系建设为基础，推进区域规划与地理信息共享服务，搭建一套完整的地理信息集成应用系统，已实现移动端办公、三维仿真和规划档案在线管理等创新工作模式。

智慧规划移动服务应用，主要是以移动终端iPad为载体，实现政务电子地图、土地利用规划数据、用地控制性规划、建设工程等信息的便携式调阅和共享，如图3所示为在iPad2移动设备在线调阅东钱湖区域用地规划信息，以实时了解每个地块的用地规划类型。

图3 智慧规划移动服务应用

三维仿真规划应用(如图4所示)，以真三维空间直观生动地展现东钱湖新城核心区规划方案，结合周围地形地貌环境和道路水系网，支持方案的科学客观评审。

图4 三维仿真规划应用

东钱湖规划成果信息化管理，以整理的历年规划审批、编制和建设工程等数据为基础，结合基础地理空间数据库，实现各类规划成果的在线浏览、调阅和检索。图5即是在线调阅东钱湖区域2009年控制性规划信息。

图5 规划成果信息化管理

5 总结与展望

东钱湖智慧地理信息系统的建立及其一系列的示范应用，是当前宁波智慧城市建设重要的延伸和拓展，也是智慧东钱湖框架中地理空间定位和资源共享的前提和基础。通过东钱湖智慧地理信息系统，以基础测绘和城市规划为专业切入点，梳理与整合了区域原有的基础地理空间资源体系，面向业务应用对历年规划编制和建设工程进行标准化规范建库，实现信息化规划成果档案管理。同时，开发建立了三维仿真规划应用和智慧规划移动服务应用系统，为规划审批和辅助决策提供技术支撑。

同时在系统建设中，也面临各种问题和挑战，包括:信息化建设基础薄弱，历年规划成果数据不完整、标准不统一、归档不规范，信息化建设刚起步;关键技术攻关难度大，规划成果数据标准化、数据库建设、大规模三维场景的快速渲染、海量数据的网络传输和可视化、移动平台的智慧应用等关键技术实现和应用难度也越来越大。该系统建设克服了以上困难，为智慧地理信息系统提供了有益解决方案，可推广应用于智慧区域及其示范应用工程建设。

［1］谢昕.我国智慧城市发展现状及相关建议［J］.上海信息化，2012，1:12～15.

［2］陆一中，庄文彬，杨剑.地理信息技术服务城市规划的有关理念及实施策略研究［J］.城市勘测，2009，6:135～137.

［3］张训虎，朱辉，陈秋伟.三维地理信息系统在城市规划领域应用研究［J］.北京测绘，2012，3:1～4.

［4］杨盈，陈学业.对改进规划国土地理信息系统的几点思考［J］.测绘通报，2010，7:53～55.

［5］蒲德祥，陈甲全，高翔.地理信息技术在城市规划编制中的应用［J］.地理空间信息，2012，10(3):6～8.

［6］王军，周伟，田鹏等.城市三维基础地理信息系统在城市规划中的应用［J］.工程勘察，2010，11:56～61.