三維數(shù)字城市規(guī)劃的探索與實(shí)踐

1、三維數(shù)字規(guī)劃的探索與實(shí)踐地理信息系統(tǒng)技術(shù)在規(guī)劃行業(yè)的應(yīng)用城市規(guī)劃是GIS技術(shù)的應(yīng)用最早最成熟的領(lǐng)域1991年，常州、洛陽(yáng)、沙市利用世行貸款項(xiàng)目建立國(guó)內(nèi)第一批城市地理信息系統(tǒng)建立城市規(guī)劃管理信息中心GIS技術(shù)已經(jīng)成為規(guī)劃業(yè)務(wù)不可或缺的技術(shù)支撐規(guī)劃設(shè)計(jì)規(guī)劃審批規(guī)劃展示地下空間管理2現(xiàn)實(shí)世界是三維的，地圖的技術(shù)限制只能簡(jiǎn)化優(yōu)點(diǎn)存儲(chǔ)量小便于描述地物關(guān)系（網(wǎng)絡(luò)、拓?fù)洹⑾噜徯裕┻m合定量分析、科學(xué)研究現(xiàn)實(shí)世界二維抽象表達(dá)三維+影像真實(shí)再現(xiàn)問(wèn)題90%的視覺(jué)信息丟失難以支撐直觀性決策傳統(tǒng)二維地圖是對(duì)現(xiàn)實(shí)世界的抽象表達(dá)（點(diǎn)、線、面）地理信息的特征與發(fā)展過(guò)程城市規(guī)劃采用三維GIS技術(shù)勢(shì)在必行體量、外觀、空間關(guān)系傳統(tǒng)

2、二維難以表達(dá)城市規(guī)劃是使用三維GIS最早的領(lǐng)域之一三維在城市規(guī)劃業(yè)務(wù)中的用途城市現(xiàn)狀和規(guī)劃展示規(guī)劃設(shè)計(jì)和審批地下空間管理4存在問(wèn)題：展示作用大于業(yè)務(wù)支撐作用批評(píng)和質(zhì)疑聲音不絕于耳花瓶、昂貴的城市名片、除了看看沒(méi)有用原因一：數(shù)據(jù)覆蓋范圍與規(guī)劃業(yè)務(wù)不匹配只建設(shè)城市核心地帶三維數(shù)據(jù)城市經(jīng)濟(jì)活躍區(qū)往往位于城鄉(xiāng)結(jié)合部深層原因：建設(shè)成本高、建設(shè)速度慢原因二：軟件難以支撐大數(shù)據(jù)量管理和多類型數(shù)據(jù)整合原因三：缺乏支持城市規(guī)劃設(shè)計(jì)和審批的應(yīng)用5高德力圖在數(shù)據(jù)、軟件和應(yīng)用方面有所突破三維規(guī)劃的高德觀點(diǎn)數(shù)據(jù)獲取一體化地上地下一體化二三維一體化展示和業(yè)務(wù)應(yīng)用一體化6數(shù)據(jù)是三維規(guī)劃應(yīng)用系統(tǒng)的核心建議相對(duì)較短時(shí)間內(nèi)實(shí)現(xiàn)全

3、域三維數(shù)據(jù)覆蓋經(jīng)濟(jì)活躍區(qū)域在城鄉(xiāng)結(jié)合部盡快支持規(guī)劃業(yè)務(wù)的需要常州：半年建設(shè)400平方公里精模與實(shí)景模型相結(jié)合平衡發(fā)展效果與效率的平衡，效率優(yōu)先于效果展示功能和業(yè)務(wù)支撐功能的平衡將數(shù)據(jù)更新與規(guī)劃流程相結(jié)合規(guī)劃審批提交三維方案竣工測(cè)量制作三維成果7基于航空攝影測(cè)量的數(shù)據(jù)生產(chǎn)工藝基于航空攝影，快速建設(shè)城市三維數(shù)據(jù)工藝特征航拍高分辨率影像（5-15cm）立體像對(duì)下提取建筑物模型頂部紋理自動(dòng)提取紋理外拍貼圖側(cè)面紋理半自動(dòng)提取（實(shí)景模型）將真正攝影像作為地面基礎(chǔ)8優(yōu)點(diǎn)一次投入，多項(xiàng)產(chǎn)出，多類數(shù)據(jù)有機(jī)整合正攝影像真正攝影像DEM三維模型+紋理矢量線劃圖成本低，建設(shè)周期短創(chuàng)新生產(chǎn)工藝，較傳統(tǒng)方法節(jié)省30-50

4、%以上資金每月生產(chǎn)100-200平方公里滿足測(cè)繪精度，可用于矢量疊加和業(yè)務(wù)管理高度誤差50cm以內(nèi)水平誤差20cm以內(nèi)三維數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)現(xiàn)實(shí)世界紛亂復(fù)雜，三維建模如何取舍？道路、建筑物、紋理、城市部件、綠化真實(shí)與美觀之間，哪個(gè)更重要？高德已率先建立企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)區(qū)域級(jí)別AE表現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)級(jí) 級(jí) 國(guó)家測(cè)繪局正進(jìn)行行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的編寫三維數(shù)據(jù)產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)三維數(shù)據(jù)生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)三維數(shù)據(jù)庫(kù)建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)高德為標(biāo)準(zhǔn)委員會(huì)副組長(zhǎng)單位級(jí)別主要要素表現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)A級(jí)區(qū)建筑物地標(biāo)建筑級(jí) 重要公共建筑級(jí) 景觀性主干道臨街建筑級(jí) 普通建筑級(jí) 公園廣場(chǎng)級(jí) 景觀大道級(jí) 快速路、主干道路級(jí)B級(jí)區(qū)建筑物重要公共建筑級(jí) 主干道臨街建筑級(jí) 高檔居住建筑級(jí) 普通建筑級(jí) 公園

5、廣場(chǎng)級(jí) 快速路、主干道路級(jí)C級(jí)區(qū)建筑物公共建筑級(jí) 次干道臨街建筑級(jí) 支干道臨街建筑級(jí) 普通建筑級(jí) D級(jí)區(qū)普通建筑級(jí) E級(jí)區(qū)普通建筑級(jí) 精細(xì)模型常州恐龍公園11精細(xì)模型常州天寧寺12精細(xì)模型成都13精細(xì)模型成都14精細(xì)模型濰坊鳶都湖1516北京-40平方公里17上海128平方公里18青島200平方公里19徐州30平方公里20常州400平方公里21寧波237平方公里22江陰100平方公里23張家港45平方公里24實(shí)景模型淄博實(shí)景模型煙臺(tái)25北京：奧林匹克公園40平方公里上海：主城區(qū)128平方公里常州：全市域400平方公里青島：主城區(qū)200平方公里徐州：主城區(qū)45平方公里寧波：主城區(qū)150平方公里濰

6、坊：主城區(qū)150平方公里壽光：主城區(qū)45平方公里無(wú)錫：主城區(qū)75平方公里張家港: 主城區(qū)45平方公里江陰: 建成區(qū)120平方公里燕郊開發(fā)區(qū)：全開發(fā)區(qū)180平方公里北川新城：主城區(qū)14平方公里阿聯(lián)酋迪拜：全市域475平方公里共完成超過(guò)4000平方公里三維數(shù)據(jù)建設(shè)三維數(shù)字城市部分案例2022/7/20三維應(yīng)用事業(yè)部規(guī)劃展覽館渲染服務(wù)端多通道投影儀電視墻數(shù)據(jù)服務(wù)器控制客戶端觸摸屏鼠標(biāo)鍵盤控制桿其他控制設(shè)備三維規(guī)劃輔助設(shè)計(jì)和審批系統(tǒng)層次系統(tǒng)分項(xiàng)目、方案、規(guī)劃元素三級(jí)，是一對(duì)多的關(guān)系。規(guī)劃元素包括控制線、建筑、綠地、停車位、城市部件及其他2022/7/20三維應(yīng)用事業(yè)部項(xiàng)目（工程）方案1方案2方案n規(guī)劃

7、元素空間數(shù)據(jù)屬性數(shù)據(jù)工作流程地形平整規(guī)劃方案導(dǎo)入（CAD或shape）規(guī)劃方案創(chuàng)建規(guī)劃方案展示規(guī)劃方案編輯動(dòng)態(tài)計(jì)算規(guī)劃指標(biāo)編輯體量、外觀、空間關(guān)系生成多種方案多方案對(duì)比和規(guī)劃分析日照、天際線、通視規(guī)劃審批29方案導(dǎo)入、創(chuàng)建和編輯導(dǎo)入CAD設(shè)計(jì)方案，根據(jù)屬性自動(dòng)生成三維模型展現(xiàn)更改各規(guī)劃元素的位置、體量、外觀樓層數(shù)、層高、紋理戶數(shù)手工添加城市部件停車位綠地路燈垃圾桶動(dòng)態(tài)計(jì)算容積率、綠化率等指標(biāo)30規(guī)劃分析 量算 日照分析 通視分析 模擬觀察 天際線分析 淹沒(méi)分析 挖填方分析 2022/7/20三維應(yīng)用事業(yè)部青島 2010年8月27日 15：30多方案對(duì)比32地下空間管理技術(shù)的現(xiàn)狀基于GIS平臺(tái)軟

8、件進(jìn)行二次開發(fā)利用大比例尺地形圖數(shù)據(jù)作為空間參考系統(tǒng)矢量數(shù)據(jù)表達(dá)基礎(chǔ)地形和管網(wǎng)專題點(diǎn)、線、面、網(wǎng)絡(luò)管理地下管線信息地下空間不止地下管線構(gòu)筑物、地鐵、地下通道2022/7/20多類信息無(wú)法表達(dá)垂直管道共通溝（管廊）、多孔管道井與設(shè)備的空間關(guān)系一井多蓋地下構(gòu)筑物井室地鐵地下停車場(chǎng)地下通道地基以符號(hào)表達(dá)真實(shí)世界體量信息丟失視覺(jué)信息丟失三維地下空間管理與規(guī)劃地上地下一體化真實(shí)再現(xiàn)客觀環(huán)境真實(shí)的體量真實(shí)的空間關(guān)系真實(shí)的視覺(jué)良好用戶體驗(yàn)基于數(shù)字地球直觀的表達(dá)方便的使用數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的三維符號(hào)化符號(hào)化將空間數(shù)據(jù)表現(xiàn)為符號(hào)二維：抽象的點(diǎn)線面符號(hào)三維：接近客觀世界的三維符號(hào)三維符號(hào)種類繁多，手工建模工作量巨大數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)

9、的模型自動(dòng)生成基于數(shù)據(jù)屬性自動(dòng)生成尺寸、連接、空間關(guān)系自動(dòng)處理地下構(gòu)筑物自動(dòng)建模地鐵、地下通道、人防工程二三維一體化相同的數(shù)據(jù)，不同的表現(xiàn)形式2022/7/20真實(shí)世界二維符號(hào)化三維符號(hào)化按照材質(zhì)/標(biāo)準(zhǔn)色顯示重力管道動(dòng)態(tài)顯示流向圖例2022/7/20三維應(yīng)用事業(yè)部綜合管線-圖層管理 瀏覽 地面半透 地下模式 地形開挖模式 自定義開挖 沿路開挖綜合管線-瀏覽2022/7/20三維應(yīng)用事業(yè)部隧道開挖2022/7/20三維應(yīng)用事業(yè)部數(shù)據(jù)查錯(cuò)2022/7/20三維應(yīng)用事業(yè)部數(shù)據(jù)錯(cuò)誤二三維一體化的屬性查詢2022/7/20三維應(yīng)用事業(yè)部綜合管線-分析 標(biāo)準(zhǔn)相關(guān) 水平凈距、垂直凈距、碰撞、覆土 斷面相關(guān)

10、橫斷面、縱斷面、道路斷面 拓?fù)湎嚓P(guān) 爆管關(guān)閥、追蹤、連通 區(qū)域相關(guān) 緩沖分析、最近設(shè)施搜索2022/7/20三維應(yīng)用事業(yè)部綜合管線-標(biāo)注 管徑標(biāo)注 標(biāo)高標(biāo)注 埋深標(biāo)注 坐標(biāo)標(biāo)注 距離標(biāo)注 復(fù)合標(biāo)注 扯旗標(biāo)注2022/7/20三維應(yīng)用事業(yè)部管線規(guī)劃2022/7/20三維應(yīng)用事業(yè)部工業(yè)管道2022/7/20三維應(yīng)用事業(yè)部46二三維一體化地理信息系統(tǒng)平臺(tái) 數(shù)據(jù)集成、展現(xiàn)、共享和應(yīng)用的平臺(tái)兼顧虛擬現(xiàn)實(shí)與GIS功能的平臺(tái)46AnGeo 性能是關(guān)鍵 AutoNavi Geography 高德地理AnGeo二三維地理信息系統(tǒng)AnGeo2.0二三維一體化平臺(tái)2009年7月V1.0問(wèn)世2010年1月V1.120

11、10年5月V1.22011年1月V1.3AnGeo三維平臺(tái)2008年10月V1.0問(wèn)世2009年4月V2.02009年9月V2.82010年12月V3.0UniScope三維平臺(tái)產(chǎn)品歷程共享應(yīng)用展現(xiàn)集成豐富的GIS功能開放的API各種行業(yè)解決方案模型、影像、地形、矢量、視頻、圖片、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)、POI、行業(yè)數(shù)據(jù)TB級(jí)海量數(shù)據(jù)加載流暢客戶體驗(yàn)二三維及地上地下SOA架構(gòu)提供多種服務(wù)AnGeo特點(diǎn)AnGeo UniscopeAnGeo Search ServerAnGeo Spatial ServerAnGeo PublisherAnGeo Data SuitAnGeo APIAnGeo 2.0 產(chǎn)品體

12、系創(chuàng)建飛行路線：CreateFlyRoute() ；加載飛行路線：LoadLayer()API支持多種瀏覽方式提供海量三維空間數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)漫游和交互功能提供DEM、DOM、模型、矢量等數(shù)據(jù)的瀏覽、量算服務(wù)提供三維地理分析及實(shí)時(shí)編輯功能支持單機(jī)、B/S和C/S服務(wù)架構(gòu)AnGeo Uniscope 高性能二三維一體化地圖服務(wù)軟件空間距離：AnGeoMixGisobj LineDistance() ；危險(xiǎn)域分析：DangerZone()API空間距離測(cè)量?jī)牲c(diǎn)通視分析可視域分析危險(xiǎn)域分析支持各種量算和分析量算與視域分析控高分析青島 2010年8月27日 10：30青島 2010年8月27日 15：30按照

13、時(shí)間自動(dòng)計(jì)算光照：StartSunLightAnalysisByTime() API大范圍實(shí)時(shí)光照日照分析POI查詢： poiSearchByKeywords； 氣泡窗口 ： tip.an_visible = trueAPIPOI搜索建筑信息查詢駕車行駛公交換乘支持千萬(wàn)級(jí)信息查詢 提供三維場(chǎng)景下的重點(diǎn)建筑和POI的空間搜索、公交換乘及駕車路徑規(guī)劃功能，支持B/S和C/S服務(wù)架構(gòu)。AnGeo Search Server 空間搜索服務(wù)地表面積地表距離： GetSurfaceLength()；線淹沒(méi)分析： PolylineSubmerged()API 提供大范圍三維地形數(shù)據(jù)的空間分析服務(wù)，支持B/S

14、和C/S服務(wù)架構(gòu)，為城市規(guī)劃、軍事、水利、農(nóng)業(yè)等諸多行業(yè)提供服務(wù)支撐。流域淹沒(méi)分析剖面分析挖填方分析點(diǎn)源淹沒(méi)分析同時(shí)支持多尺度地形數(shù)據(jù)分析AnGeo Spatial Server 空間分析服務(wù)將場(chǎng)景按照指定的飛行路線，生成高清視頻按照任意觀察角度生成超大尺寸、高分辨率圖片可以用于系統(tǒng)演示、掛圖的制作、互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)AnGeo Publisher 地圖輸出與視頻錄制工具 提供影像、地形、模型和矢量數(shù)據(jù)的編譯、索引建立、維護(hù)、更新和發(fā)布。地形處理工具影像處理工具矢量處理工具模型處理工具AnGeo Data Suit 數(shù)據(jù)處理和編譯工具集二三維一體化解決方案數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換讀取動(dòng)態(tài)/靜態(tài)瓦片服務(wù)讀取標(biāo)準(zhǔn)WMS服

15、務(wù)二維分析，三維展現(xiàn)57二三維對(duì)比顯示二三維疊加顯示AnGeoExplorer (瀏覽器類)AnGeoSet(集合類)AnGeoCoordObject(坐標(biāo)對(duì)象基類)AnGeoCoord3D(3D 坐標(biāo)類)AnGeoCoord2D (2D 坐標(biāo)類)JavaScriptC#VBVC DelphiPowerBuilder支持多種開發(fā)語(yǔ)言提供豐富的JavaScript API 和COM SDK二次開發(fā)接口支持基于腳本語(yǔ)言的功能擴(kuò)展開發(fā)過(guò)程簡(jiǎn)便，易于上手提供完善的二次開發(fā)技術(shù)AnGeoScreenPosition (屏幕坐標(biāo)類)AnGeoOrientation (方向類)AnGeoScale (縮放比

16、例類)AnGeoBounds3D（3D包圍盒類)AnGeoBounds2D（2D包圍盒類) 豐富的二次開發(fā)API軍事數(shù)字城市城市規(guī)劃管線環(huán)保電力交通地理信息共享及服務(wù)平臺(tái)行業(yè)解決方案旅游在遙感影像上展現(xiàn)輸變電線路走廊變電站、電力線精細(xì)模型展示電力電網(wǎng)設(shè)施管理、規(guī)劃設(shè)計(jì)與選址、應(yīng)急指揮 各國(guó)軍隊(duì)靠泊方案 軍艦、飛機(jī)編隊(duì) 艦隊(duì)路徑、時(shí)間和速度設(shè)置 靈活協(xié)助調(diào)整方案 多角度模擬演習(xí)場(chǎng)景軍事閱兵 監(jiān)控設(shè)備可視范圍觀察管理； 模擬定點(diǎn)監(jiān)控設(shè)備的可視域范圍； 為設(shè)備選址提供規(guī)劃決策依據(jù)。公路交通交通監(jiān)控、管理與設(shè)計(jì)鐵路交通模擬高鐵實(shí)時(shí)運(yùn)行二三維一體化，多種數(shù)據(jù)集成 在矢量、遙感影像和多種模型數(shù)據(jù)的支持下，結(jié)合高鐵實(shí)時(shí)傳輸數(shù)據(jù)，實(shí)時(shí)模擬顯示高速列車的運(yùn)營(yíng)狀況。在鐵路三維場(chǎng)景上展示速度為 350-400KM/H 的高速列車運(yùn)行時(shí)的實(shí)時(shí)位置及其實(shí)時(shí)檢測(cè)的數(shù)據(jù)模擬高鐵軌道安全綜合檢測(cè)車高鐵實(shí)時(shí)運(yùn)行模擬高鐵運(yùn)行數(shù)據(jù)環(huán)保資源管理、環(huán)境監(jiān)測(cè)、災(zāi)害評(píng)估、專題統(tǒng)計(jì)與分析旅游景區(qū)仿真、防火巡邏車、巡查員監(jiān)控、游客定位景區(qū)三維模型仿真瀏覽巡查員GPS實(shí)時(shí)監(jiān)控成立于 2002年，總部設(shè)于北京中關(guān)村 ，員工總?cè)藬?shù)2000 人擁有中國(guó)領(lǐng)先的電子地圖數(shù)據(jù)庫(kù)在汽車導(dǎo)航、政府和企業(yè)應(yīng)用、無(wú)線/互聯(lián)網(wǎng)位置服務(wù)應(yīng)用三大業(yè)務(wù)領(lǐng)域處于市場(chǎng)領(lǐng)先地位2010年7月1日高德成功登陸美國(guó)納