三维地理信息平台——方舟

湘茜 马瑞 杨喆

成果概况

方舟平台（ 3DGIS-Ark）是长江空间信息技术工程有限公司（武汉）自主研发的二三维一体化GIS平台。平台采用了B/S与C/S双架构体系，可高效集成海量的影像、高程、矢量、三维建筑物模型、倾斜摄影、激光点云、BIM、视频、文本等多源数据，提供多源数据全方位的可视化管理、信息查询、专业模型分析等服务，提供了一系列COM组件，可根据用户需求轻松实现专业定制化应用。方舟平台已广泛应用于数字水利水电工程、流域规划与管理、数字地下管网、智慧国土、智慧城市等领域。

方舟平台以WebGL、OpenGL为底层基础，设计并实现了三维封装层（优化的OSG技术），三维数据访问层、GIS服务层、控件服务层、业务应用层。

平台由八大子系统组成，分别为三维地形地貌生成子系统（方舟TerrBuilder）、三维模型数据处理子系统（方舟DataCompos-er）、地形地貌编辑子系统（方舟TerrEditor）、BIM数据处理与集成子系统（方舟BimData）、三维激光点云处理与分析子系统（方舟PCL）、数据加解密子系统（方舟DataCipher）、三维地理信息集成浏览与分析子系统（方舟Explorer）和城市三维地下综合管网管理子系统（方舟Pipe）。平台产品系列构成了一套集信息加工、处理、集成、发布、应用的全链条体系。

技术创新

（1）海量多元数据有效集成：平台支持线划数据、影像数据、高程数据、三维模型数据（BIM、3DMax、DWG、激光点云、倾斜摄影等）、文本、视频等海量、多类型数据的集成。

（2）数据管理一体化：平台采用动态交互的可视化手段，实现了地上地下一体化、室内室外一体化、宏观微观一体化、二维三维一体化的数据管理与全空间任意瀏览。

（3）数据加载动态化：平台可实时加载与调整不同分辨率、不同时相的地形、影像数据。

（4）三维场景无缝融合：平台实现了三维建筑物模型与三维地形的自动无缝镶嵌。

（5）室内碰撞漫游：平台通过实时碰撞检测和快速碰撞响应，实现了支持海量空间数据的室内碰撞漫游。

（6）平台三维模型可剖分：平台可对三维模型进行剖分，用于地形断面绘制分析、断面三维立体切割等。

（7）专业分析模型集成：平台可将专业数学模型与已有的基础空间分析功能进行深度集成。

（8）平台数据具有开放性：平台基于插件的工作机制，可完成多种类型的数据交换。

（9）平台提供跨平台、跨语言的二次开发SDK，可快速实现相关行业定制化应用开发。

推广应用

（1）以三峡为核心的水库群投运后防洪形势展示系统

以方舟为三维地理信息平台，以长江流域水利工程等专题数据、三峡库区专题数据、航空、航天遥感及基础地理数据成果为数据基础，构建了长江流域数字沙盘。在此基础上，开发构建了防洪形势展示系统。 系统可在三维交互式的环境中直观地展现长江流域地形地貌、水系等基础地理信息与重点水利工程、水雨情等水利专题信息，还可通过开发的多个互动演示功能模块来展现长江防洪体系的历史、现状与未来发展，同时，利用现有防汛设施条件，对1954年、1998年大洪水进行洪水推演模拟，切实增强长江流域洪水应急反应能力与提高风险管理水平。

（ 2）小浪底库区及枢纽区三维地理信息管理系统

充分利用3DGIS、空间数据库、虚拟现实等技术，结合多源异构数据融合和三维可视化等技术，开发了小浪底库区及枢纽区三维地理信息管理系统。系统在三维交互式数字地图环境中直观地展现小浪底库区地形、地貌、水系、道路等基础信息，集成了库区滑坡信息、库周地质灾害信息、地震监测信息、水文信息及泥沙监测等信息，实现了二维空间的单（监测）点和单（视准）线分析，以及三维空间中观测断面和整体（整个建筑物）的综合分析，立体展示监测成果，便于库区管理者准确掌握小浪底水利枢纽库区周边状况，为全面实现数字小浪底奠定了基础。

（3）兰州大学数字校及地下管线信息管理系统

融合二三维GIS、空间数据库、虚拟现实、物联网等技术，以三维地理信息平台一方舟为基础，开发了兰州大学数字校园及地下管线信息管理系统。系统形象直观地展示了地下管线的空间排布及其周围区域的地理环境，实现了对地下管线的查询、统计和分析，以及参数化建模等功能，提供了安卓和IOS主流手机端的GPS定位、管线查询展示等功能，并利用物联网技术对地下管线进行实时运营监控，及时发现和处理问题地下管线存在的安全问题，为地下管线资源的统筹利用和科学布局、管线占用审批等工作提供了科学、准确、直观的参考。

（4）糯扎渡水电站三维地理信息管理系统

充分利用三维可视化技术，结合虚拟现实等现代高新技术，在构建水利水电三维地理信息平台的基础上，开发了糯扎渡水电站三维地理信息管理系统，为初步实现数字糯扎渡奠定了坚实的基础。系统可再现糯扎渡枢纽工程实景实貌，支持便捷的地形分析、量算，提供监测数据与图形数据的导入、输出等功能，管理人员可在三维场景中快速掌握库区环境，快速查询大坝安全监测信息，信息管理方式实现了由二维向三维的提升，为提高糯扎渡水电站管理工作效率提供了技术支撑。