地理信息管理平台建设方案

1 地理信息管理平台方案设计 1 1 需求分析 1 1 1 采购范围与基本要求 建模 展现 应用和管理等软件以及终端硬件设备 建设多尺度 多分辨率 多种类的区域地理空间数据框架体系和区域地理空间信息资源共享体系 实现智慧 园区信息资源按照 3 维地理空间位置的整合和共享 提供开发区的规划 建设 管 理和运维的三维空间信息服务 地理信息内容涉及土地 环境 资源 经济和社会 等方面 主要包括地下 线缆 管网 地表 行政区划 道路 水系 农田 绿化 地上 建筑物和设施 等的空间分布历史和当前信息 地理信息平台还需提供内容服 务 目录服务 功能服务和分析服务 实现智慧园区可视化管理 1 1 2 建设内容要求 1 地理信息管理平台的构成 地理信息管理平台主要由数据层 引擎层 运维层 服务层 应用层和技术支 持层等组成 1 数据层 公共地理框架数据 包括电子地图数据 地理实体数据 地名地址数据 影像 数据 高程数据等 其是在多尺度基础地理信息数据的基础上 根据在线浏览标注 和社会经济 自然资源信息空间化挂接等需求 按照统一技术规范进行整合处理 采用分布式的存储与管理模式 在逻辑上规范一致 物理上分布 彼此互联互通 并以 共建共享 方式实现协同服务 2 引擎层 引擎层是对基础元数据的地理信息技术抽象处理应用接口 包括遥感影像数据 引擎 地址匹配引擎 地图图片引擎 动态终端定位引擎 海量矢量数据引擎 移 动版地图服务引擎等接口与应用服务 3 运维层 运维层是处理基础数据 平台运行维护和数据更新的操作应用和子系统 包括 服务巡检工具 数据管理子系统 运维支撑子系统 地图标注子系统 政务地理空 2 间信息资源共享管理系统等 4 服务层 服务层通过组件或 API 接口技术向智慧园区的各种应用系统提供地理信息的服 务调用与数据共享 包括各种形式的二次开发接口库和各种专业地理信息服务应用 5 应用层 主要包括平台门户网站和地理信息基础服务软件系统 门户网站是公共服务平 台的统一访问界面 提供包括目录服务 地理信息浏览 地理信息数据存取与分析 处理等多种服务 并通过服务管理系统实现统一管理 普通用户主要通过门户网站 获得所需的在线地理信息服务 专业用户则可通过调用二次开发接口 在平台地理 信息上进行自身业务信息的分布式集成 快速构建业务应用系统 6 技术支持层 主要包括服务器 存储设备 GPS 测绘设备 绘图设备 存储备份 安全保 密系统 计算机和操作系统 数据库软件 地理信息工具软件 测绘软件 技术规 范与管理办法等 2 地理信息管理平台的功能需求 系统名称 核心功能 内容说明 地理信息元数 据服务 目录服 务 地理信息数据 服务以及其它相关资源的元数据采集 注册 汇集 在此基础上提供地理信息资源的查询 发现 以及对服务资源的聚 合或组合 地理信息服务 基础系统 地理信息浏览 服务 实现以二维及三维地图为主要表现形式的地理信息浏览 二维地图 浏览是为用户提供对预先编制的线划地图 影像地图的浏览服务 实现二维地图服务的基础软件必须支持 OGC WMS 规范 此外还可以 根据需要选择或制定基于 SOAP 和 REST 的接口 为开发用户提供更 多的选择 三维地图服务为用户提供由遥感影像 DEM 构建的三维 地形场景浏览 以及城市范围内以三维建筑物模型和纹理构建的三 维城市景观 城市立面街景浏览 三维服务需要开发专门的客户端 软件 应支持直接读取通过 WMS 接口发布地图服务 3 数据存取服务 提供数据操作 地理编码等直接访问平台数据的服务 数据操作服 务支持对平台数据层中经共享授权的数据的直接远程操作 包括数 据查询 数据库同步 数据复制 数据提取等 实现数据操作的服 务基础软件必须支持 OGC 的 WFS WCS 规范 也可根据实际需要选 择其它通用 IT 标准 数据分析处理 服务 数据应用分析包括常用公共空间分析方法 如缓冲区分析 叠加分 析等 也包括统计数据制图服务 空间查询统计 空间数据对比 统计分析与图表 地形分析等面向应用领域的一些常用功能 往往 只有构造复杂应用和其他服务的应用系统开发人员才会使用 实现 数据分析处理服务的基础软件必须遵循 OGC 的 Web 处理服务 Web Processing Service WPS 规范 资源中心 资源中心作为平台空间地理资源展示的中心 提供三种类型资源 地图资源 服务资源和应用资源 用户可在此查看各类资源详细信 息或预览地图 对资源进行查询检索 还可以对感兴趣的资源进行 申请 待管理员审批后可以进行资源的使用 在线地图 在线地图基于平台服务提供电子地图应用 提供地图浏览 地名搜 索 功能面板 快捷工具等 通过地图浏览 可以进行地图缩放 双屏 卷帘对比 空间测量 标注 地图纠错等 功能面板集成了 数据服务 分析服务和图层资源 用户可以检索并引用数据服务 直接进行分析处理 对分析结果进行叠加展示 并通过图层资源面 板进行显示控制 如图层控制 图层符号修改等 专题应用 展示基于平台服务资源搭建的各行业专题应用系统 可以进行查看 访问 下载中心 通过下载中心 用户可以下载各类应用软件资源 电脑端 移动设备 端 数据资源 标准规范等 支持资源检索 下载 开发中心 提供基于平台服务的二次开发接口及帮助文档 使用户能够创建基 于浏览器的 Web 地图应用或者是移动端的地图应用 资源服务中心 系统管理 支持用户权限管理 专题应用维护 下载中心维护 常见问题管理 地图纠错审核等 4 应用服务中心 应用服务中心 应用服务中心提供向导式的应用搭建模板 降低普通用户的 GIS 使 用门槛 地图应用模板包括 JavaScript 应用模板和移动端应用模板 一般由以下功能组成 地图窗口 地图搜索 服务列表 图层管理 常用工具栏 分析工具等 地理编码数据 管理 地理编码可以把地点 企业 建筑物 特殊人群等的 ID 名称及其 通信地址 邮政编码 电话号码 车牌号码 网络地址等属性的信 息定位到地图上 从而把大量广泛存在的社会经济信息空间化 提 供数据更新 统计分析 日志管理 系统配置等功能 地理编码服 务的软件应支持 OGC 的相关规范 地理编码系统 地理编码引擎 地理编码引擎基于地名地址数据库建立 为空间地理平台及其他业 务平台提供地理编码服务 实现空间定位和空间信息整合 用户通 过地理编码匹配服务可以将各类包含地址或位置描述信息的数据转 换为带有空间坐标位置的数据 在地图中进行定位显示 实现业务 数据空间化 地理编码引擎提供标准的基于 HTTP 协议的 REST 服务 接口 方便各应用系统通过 API 接口调用 地理编码引擎支持正向 匹配 逆向匹配 精确匹配 容错匹配 批量匹配等 建模工具 二维三维图形 图像建模工具 图元管理 二维建模 三维建模 模型管理 三维数据构建可以基 于规则完成批量建模 具有由二维数据快速生成三维模型 可以支 持地上模型的快速生成 包括建筑 地面 道路 行道树 路灯 汽车 行人等 也可以支持地下模型的快速生成 包括管线及管线 附属设施等 工具还支持室内分层 分户三维模型的快速建立 系 统支持 3DS OBJ DirectX SketchUp CityGML 等三维格式集成 支持批量模型与精细模型的集成管理等 服务管理 对平台服务进行管理 具有数据上传 服务发布 服务注册 服务 运行管理 服务使用审核等功能 服务监控 对平台服务的运行状态 平均响应时间 访问次数 当前请求列表 进行监控 对服务异常进行报警 平台管理系统 权限控制 设定服务访问权限 可限定平台用户只能访问被授权的服务 图层 只能查询被授权的图层 属性等 5 服务统计 对平台运行服务的用户访问量 服务使用情况 服务运行状态等进 行统计 让管理者直观掌控平台的服务能力 日志管理 用于实现平台日志的存储 提取和数据挖掘 提供日志的管理 统 计 分析功能 系统配置 提供系统配置 包括对服务引擎配置 服务元数据配置 服务监控 配置等 用户可根据自己的业务需求调整系统各项配置 最大程度 优化系统性能 1 2 系统架构和功能设计 1 2 1 系统架构 1 2 1 1 总体框架 智慧园区地理信息管理平台的核心是建设多尺度 多分辨率 多种类的区域地 理空间数据框架体系和区域地理空间信息资源共享体系 实现智慧园区信息资源按 照 3 维地理空间位置的整合和共享 提供开发区的规划 建设 管理和运维的三维 空间信息服务 地理信息内容涉及土地 环境 资源 经济和社会等方面 主要包 括地下 线缆 管网 地表 行政区划 道路 水系 农田 绿化 地上 建筑物 和设施 等的空间分布历史和当前信息 地理信息平台还需提供内容服务 目录服 务 功能服务和分析服务 实现智慧园区可视化管理 地理信息管理平台主要由数据层 引擎层 运维层 服务层 应用层和技术支 持层等组成 1 数据层 公共地理框架数据 包括电子地图数据 地理实体数据 地名地址数据 影像 数据 高程数据等 其是在多尺度基础地理信息数据的基础上 根据在线浏览标注 和社会经济 自然资源信息空间化挂接等需求 按照统一技术规范进行整合处理 采用分布式的存储与管理模式 在逻辑上规范一致 物理上分布 彼此互联互通 并以 共建共享 方式实现协同服务 2 引擎层 引擎层是对基础元数据的地理信息技术抽象处理应用接口 包括遥感影像数据 引擎 地址匹配引擎 地图图片引擎 动态终端定位引擎 海量矢量数据引擎 移 6 动版地图服务引擎等接口与应用服务 3 运维层 运维层是处理基础数据 平台运行维护和数据更新的操作应用和子系统 包括 服务巡检工具 数据管理子系统 运维支撑子系统 地图标注子系统 政务地理空 间信息资源共享管理系统等 4 服务层 服务层通过组件或 API 接口技术向智慧园区的各种应用系统提供地理信息的服 务调用与数据共享 包括各种形式的二次开发接口库和各种专业地理信息服务应用 5 应用层 主要包括平台门户网站和地理信息基础服务软件系统 门户网站是公共服务平 台的统一访问界面 提供包括目录服务 地理信息浏览 地理信息数据存取与分析 处理等多种服务 并通过服务管理系统实现统一管理 普通用户主要通过门户网站 获得所需的在线地理信息服务 专业用户则可通过调用二次开发接口 在平台地理 信息上进行自身业务信息的分布式集成 快速构建业务应用系统 6 技术支持层 主要包括服务器 存储设备 GPS 测绘设备 绘图设备 存储备份 安全保密系 统 计算机和操作系统 数据库软件 地理信息工具软件 测绘软件 技术规范与 管理办法等 1 2 1 2 平台主要特点 为使用者建设多尺度 多分辨率 多种类的区域地理空间数据框架体系和区域 地理空间信息资源共享体系 实现智慧园区信息资源按照 3 维地理空间位置的整合 和共享 提供开发区的规划 建设 管理和运维的三维空间信息服务 地理信息内 容涉及土地 环境 资源 经济和社会等方面 主要包括地下 线缆 管网 地表 行政区划 道路 水系 农田 绿化 地上 建筑物和设施 等的空间分布历史和 当前信息 地理信息平台还需提供内容服务 目录服务 功能服务和分析服务 实 现智慧园区可视化管理 1 提供标准化地理信息服务 为智慧园区提供地理信息内容服务 目录服务 功能服务和分析服务 7 2 提供地上可视化平台 针对地表及地表以上的信息进行可视化的管理 3 提供地下管线四维信息管理平台 对管线四维信息管理系统的整体功能进行定义和说明 4 提供地下空间综合信息管理系统 主要包括三部分的设计 一是地下空间地理要素数据库的建设与管理 二是地 下空间三维可视化模块功能的设计 三是地下空间三维综合分析模块功能的设计 5 提供智慧园区一张图服务 对园区建设信息进行一张图建设 包括 人口信息 法人信息 地上建筑信息 地表绿化 河流 水系 道路 POI 等信息 地下管线信息等 1 2 1 3 总体建设方案 在本次项目建设过程中 投标人将依据精简并行过程模式 SPP 对项目过程 进行管理 精简并行过程 Simplified Parallel Process SPP 是基于 CMMI 以及软件 工程和项目管理知识而创作的一种 软件过程改进方法和规范 它由众多过程规 范和文档模板组成 SPP 主要用于指导国内 IT 企业持续地改进其软件过程能力 此处 精简并行 的含义是 1 对 CMMI 3 级以内各过程域的内容和要求作了 精简 处理 2 在产品生命周期之内 项目管理过程 项目研发过程和机构支撑过程 并行 开展 在本次项目中 投标人依据 SPP 模型把项目开发周期划分为 6 个阶段 分别为 产品概念阶段 记为 PH0 产品定义阶段 记为 PH1 产品开发阶段 记为 PH2 产品测试阶段 记为 PH3 用户验收阶段 记为 PH4 产品维护阶段 记为 PH5 在 SPP 模型中 软件项目的过程有三大类 项目管理过程 项目研发过程和机 构支持过程 上述三类过程可以细分为 19 个主要过程域 分布在 PH0 到 PH5 的各 8 个阶段 项目管理过程包含 6 个过程域 分别为 立项管理 结项管理 项目规划 项目监控 风险管理 需求管理 项目研发过程包含 8 个过程域 分别为 需求开发 技术预研 系统设计 实现与测试 系统测试 Beta 测试 客户验收 技术评审 机构支撑过程包含 5 个过程域 分别为 配置管理 质量保证 培训管理 外包与采购管理 服务与维护 SPP 模型如下图所示 9 图 精简并行过程 SPP 模型 SPP 模型的主要特征和优点有 一 直观的过程模型 SPP 模型将项目管理 项目研发 机构支撑所包含的工作划分为相对独立的三 类过程 各个过程域之间的关系直观明了 这样 机构领导 项目经理 开发人员 测试人员 质量保证人员 外包与采购管理人员等人根据 SPP 模型 很容易知道自 己 应该在什么时候 按照什么规范做什么事情 所以 SPP 模型有助于使机构内 的各个职能单位有条不紊地开展工作 二 容易裁剪与扩充 SPP 模型的三类过程贯穿了产品的整个生命周期 19 个最常见的过程域都合理 地安排在产品生命周期中的某些阶段 用户可以根据自己产品的特征 适当地裁剪 或扩充 SPP 的过程域 很容易制定出最适合于本产品的过程模型 此次采用的所有 19 个过程域的目的如下表所示 10 项目管理过程域 目的 立项管理 采纳符合机构最大利益的立项建议 通过立项管理使该建议成为正式的项目 杜绝 不符合机构最大利益的立项建议被采纳 避免浪费机构的资源 资金 时间等 结项管理 在项目开发工作结束后 对项目的有形资产和无形资产进行清算 对项目进行综合 评估以及总结经验教训等 项目规划 为项目的研发和管理工作制定合理的行动纲领 即项目计划 以便所有相关人员 按照该计划有条不紊地开展工作 项目监控 周期性地跟踪项目计划的各种参数如进度 工作量 费用 资源等 不断地了解项 目的进展情况 以便当项目实际进展显著偏离计划时能够及时采取纠正措施 风险管理 在风险产生危害之前识别它们 从而有计划地消除或削弱风险 需求管理 在客户与开发方之间建立对需求的共同理解 维护需求与其它工作成果的一致性 并控制需求的变更 项目研发过程域 目的 需求开发 通过调查与分析 获取用户需求并定义产品需求 技术预研 在立项之后到开发工作完成之前的时间内 对项目将采用的关键技术提前学习和研 究 尽可能早地发现并解决开发过程中将会遇到的技术障碍 系统设计 设计软件系统的体系结构 用户界面 数据库 模块等 从而在需求与代码之间建 立桥梁 指导开发人员去实现能满足用户需求的软件产品 实现与测试 依据系统设计文档 编写并测试整个系统的代码 在 SPP 中 实现与测试是 编程 代码审查 单元测试 集成测试 缺陷管理与改错 的综合表述 系统测试 对最终系统进行全面的测试 确保最终系统满足产品需求并且遵循系统设计 Beta 测试 在产品正式销售之前 开发方将产品交付给一些潜在的客户免费试用 请他们对产 品进行测试 并获取他们对产品的建议 客户验收 客户依据合同对产品进行审查和测试 确保产品满足客户需求 技术评审 尽早地发现工作成果中的缺陷 并帮助开发人员及时消除缺陷 从而有效地提高产 品的质量 机构支撑过程域 目的 配置管理 通过执行版本控制 变更控制等规程 以及使用配置管理软件来保证所有配置项的 完整性和可跟踪性 配置管理是对工作成果的一种有效保护 11 1 2 2 功能设计 1 2 2 1 地理信息服务基础系统 1 地理信息元数据服务 地理信息数据 服务以及其它相关资源的元数据采集 注册 汇集 在此基础 上提供地理信息资源的查询 发现 以及对服务资源的聚合或组合 序号 信息目录 一级 信息目录 二级 三维电子地图 已建设区域 30 平方公里 1 电子地图数据 航拍电子地图 未建设区域 60 平方公里 2 地理实体数据 建筑 道路 水系 绿地 农田等 3 三维模型数据 已建设区域 30 平方公里 分等级实现重点城区精细三维模型数据和其它 地区简易模型数据 4 城市部件数据 路灯 交通灯 屏显 导示牌 标志性行道树 线缆 地下管网等 5 规划数据 规划用地数据 6 POI 数据 企业 项目 数据 地理信息元数据服务细分为数据采集 数据转换 数据检查 数据入库 数据 编辑 数据更新等部分 其目的是实现各相关单位提交的各种基础地理数据 文档 类数据 模型数据 业务数据等能够录入到所建立的智慧园区地理信息数据库中 质量保证 提供一种有效的人员组织形式和管理方法 通过客观地检查和监控 过程质量 与 产品质量 从而实现持续地改进质量 外包与采购管理 选择合适的承包商 外包 和供应商 采购 并依据合同进行有效的管理 培训管理 根据机构 或项目 的需求来制定培训计划 并监督该计划的实施 确保培训取得 预期效果 服务与维护 是指产品销售之后的客户服务和产品维护 其宗旨是提高客户对产品以及对开发方 的满意度 12 图 地理信息数据采集入库总体过程 数据采集 数据库包含矢量数据 影像数据 三维模型数据 业务数据 实时数据 统计 数据 电子文档 多媒体数据 管理数据等 系统基于各类数据特点 提供不同的 数据采集工具 1 矢量数据采集工具 针对矢量数据 系统提供矢量数据导入接口 能够加载单个矢量图层 或直接 加载矢量数据集及工程文件 系统自动读取矢量时间信息 并在数据库中体现 另外 可根据可视化平台特点 制定配置文件编写规范 通过编写配置文件进 行矢量文件自动导入 13 单 个 矢 量 数 据 矢 量 数 据 集 数 据 格 式 检 查 格 式 转 换 数 据 预 处 理 导 入 数 据 数 据 库 更 新 矢 量 文 件 存 储 完 成 数 据 质 量 检 查 图 矢量数据采集流程图 图 矢量数据采集 2 影像数据采集工具 针对影像数据 系统提供影像数据加载接口 包括单个影像及多个影像文件集 群的加载 并兼容多种影像数据格式 系统自动读取影像经纬度及时间信息 在数 据库中体现出来 14 单 个 影 像 数 据 影 像 数 据 集 数 据 格 式 检 查 格 式 转 换 影 像 切 割 处 理 加 载 数 据 数 据 库 更 新 影 像 文 件 存 储 完 成 数 据 质 量 检 查 图 影像数据采集流程图 图 影像数据采集 3 三维模型数据采集工具 三维模型包括管线模型 建 构 筑物模型 地质模型 基础环境模型等 针 对三维模型数据的采集 可分两部分 已有模型的加载 自动模型的采集 对于已有模型 系统提供三维模型导入接口 同时读取模型位置 中心点 高 度 缩放比例 纹理等信息 并组织入库 对于自动创建的模型 系统在自动建模 的同时 动态实时读取模型信息 进行实时入库 15 模 型 数 据 已 有 模 型 数 据 格 式 检 查格 式 转 换 模 型 加 载 数 据 库 更 新 模 型 文 件 存 储 完 成 模 型 质 量 检 查 自 动 建 模 模 型 编 辑 数 据 库 动 态 更 新 模 型 文 件 存 储 图 三维模型数据采集流程图 图 三维模型数据采集 4 业务数据采集工具 地下空间业务数据是指地下空间规划 建设 施工 运行等工作过程中产生的 过程文件以及在工作中需要用到的人员 设备 实验项目信息等 系统提供业务数据分类组织方式 通过结构文本 自动识别文件格式 类别等 16 将文件导入 生 成 数 据 规 划 数 据 完 成 过 程 数 据 分 类 项 目 数 据 工 程 数 据 规 划 运 行建 设 施 工 质 量 检 查 数 据 格 式 检 查格 式 转 换 导 入 数 据 数 据 库 更 新 文 件 存 储 结 构 化 处 理 图 业务数据采集流程图 5 实时数据采集工具 实时数据包括各种实时监控 识别系统提供的实时监控 识别记录 系统提供 实时数据传输接口 可进行数据的实时采集和解析 获取数据的位置 对象 时间 信息 按照时间线索进行组织 另外 提供实时数据自动测试机制 保证数据的正 确性与完整性 17 实 时 监 控 系 统 完 成 生 成 数 据 数 据 库 更 新 接 口 导 入 数 据 数 据 解 析 自 动 测 试 图 实时数据采集流程图 图 实时数据采集流程图 6 统计数据采集工具 统计数据主要是指数值记录数据 一般是以统计表格的形式体现 系统提供数 据批量导入工具 根据统计数据字段 格式等制定标准规范 并根据数据时间 类 型 统计项目 统计值等特征进行分类和存储 18 电 子 表 格 完 成 规 范 化 处 理 数 据 库 更 新 分 类 组 织 批 量 导 入 纸 质 表 格 电 子 化 编 辑格 式 检 查 质 量 检 查 图 统计数据采集流程图 图 统计数据导入 7 文档采集工具 针对电子文档数据 系统提供文件批量上传工具 可进行文件导入 编辑 删 除操作 同时根据文档信息 类型与地下空间信息进行自动或半自动匹配 并将文 19 件及信息存储到数据库 纸质文档首先进行电子化处理 电 子 文 档 完 成 规 范 化 处 理 数 据 库 更 新 分 类 组 织 批 量 上 传 纸 质 文 档 电 子 化 编 辑格 式 检 查 质 量 检 查 文 件 存 储 图 文档数据采集流程图 图 文档数据采集 8 多媒体数据采集工具 针对多媒体数据 系统提供多媒体文件批量上传工具 工具能够兼容多种格式 图片 视频数据 以及图片 视频预览工具 可进行多媒体信息导入 编辑 删除 操作 并可与地下空间信息进行自动或半自动匹配 并将文件及信息存储至数据库 20 多 媒 体 信 息 完 成 分 类 数 据 库 更 新 文 件 上 传 多 媒 体 预 览 编 辑格 式 检 查 质 量 检 查 文 件 存 储 多 媒 体 信 息 提 取 图 多媒体数据采集流程图 图 多媒体数据采集 9 管理数据采集工具 系统管理数据主要包括工作人员信息 设备信息 用户数据 权限数据等 可 以分为已有数据和动态生成数据两种形式 针对已有数据 系统提供信息导入接口 自动匹配工作人员姓名 身份信息 设备编号 用户名 密码等 针对动态生成的数据 在用户进行登记 注册的过程 21 中 实时读取各类信息进行采集 用 户 身 份 信 息 完 成 统 计 整 理 数 据 库 更 新 信 息 导 入 格 式 检 查 信 息 检 查 用 户 登 录 信 息 设 备 信 息 网 络 设 置 信 息 管 理 部 门 规 范 化 处 理 图 管理数据采集流程图 图 用户信息采集 数据转换 系统提供对 GIS 中常用的多种空间数据格式的转换操作 主要包括 ArcGIS 空 间数据格式 SuperMap 空间数据格式 MapInfo 空间数据格式 三维模型数据格式 22 图 数据转换 ArcGIS 数据转换 系统提供 ArcGIS 中 shp gdb 等格式数据的转换工具 可根据需要转换为 kml kmz MIF 等多种格式 还可根据需要输出 tiff img jpg png gif 等多种 图片格式数据 在转换过程中 根据数据格式特点 最大程度上保留原有数据的坐标 参考系 图层 属性信息的质量和精度等 如转换到某格式数据时不能保证这些参数 则给 出提示及问题解决方法 由用户自行决定是否转换 SuperMap 数据转换 提供 SuperMap 中 sdb swx 的格式数据的转换工具 可根据需要转换为 shp gdb kml kmz MIF 等数据格式 同时可根据需要输出 tiff img jpg png gif 等多种图片格式数据 数据转换过程中 根据数据格式特点 能够最大程度上保留原有数据坐标 参 考系 图层 属性信息的质量和精度等 如转换后的某格式数据不能保证这些参数 不受影响 则给出提示及问题解决方法 由用户自行决定是否转换 MapInfo 数据转换 提供 MapInfo 中 MIF 的格式数据的转换工具 可根据需要转换为 shp gdb kml kmz sdb 等数据格式 同时可根据需要输出 tiff img jpg png gif 等多种图片格式数据 23 数据转换过程中 根据数据格式特点 能够最大程度上保留原有数据坐标 参 考系 图层 属性信息的质量和精度等 如转换后的某格式数据不能保证这些参数 不受影响 则给出提示及问题解决方法 由用户自行决定是否转换 三维模型数据转换 系统提供主流三维模型数据格式间的相互转换工具 包括 3Dmax 3ds 模型 X x 模型 Collada dae 模型 DWG 模型 DGN 模型 使三维模型数据在上 下游模块之间的传输和转化应用变得更加顺畅 模型转换过程中 根据模型数据格式特点 能够最大程度上保留原有三维模型 的位置信息 层次关系 模型精度 外观和大小等参数 如转换后的某格式数据不 能保证这些参数不受影响 则给出提示及问题解决方法 由用户自行决定是否转换 数据检查 由于系统覆盖 GIS 相关的多源多比例尺的 DEM DOM DLG DRG 地名数 据 三维模型数据 数据质量的检查尤为重要 系统制定相应的数据检查规则和解 决方案 提供一系列方便实用的数据检查工具 确保数据质量及数据正确性和完整 性 数据检查工具按应用方法可分为三大类 自动检查工具 半自动检查工具 手 动检查 自动检查工具是指计算机能够自动进行数据某些参数的检查 并给出检查 结果记录 存在问题及解决方法等 半自动检查是在人工干预下进行的检查方法 借助人工为检查工具指明目标及方向 手段检查工具主要应用于地下建 构 筑物 等三维实体模型的检查 以下依次介绍各种主要的检查工具 同时介绍其应用方式及用途 a 自动检查工具 空间参考系检查 使用空间参考系检查工具可自动对当前图层进行坐标系统 高程及深度基准 地图投影及投影参数的检查 以及判定其地图分幅与编号是否符合 GB T13989 或相 应比例尺地形图测图规范的规定 检查完成后 给出结果提示 参考系参数正确 或某参数存在问题 查看详细 可了解更多内容 并给出解决方案 24 图 空间参考系检查 空间位置检查 利用空间位置检查工具 系统自动检查当前图层的平面坐标与真实坐标间的误 差 相邻图幅接边是否正确 高程值与真值间的误差 及数字化方法生成的数字高 程模型的误差 误差超过最大限制时 系统提示误差过大 建议进行修改 属性信息检查 利用属性信息检查工具 系统自动检查当前属性表信息是否符合技术文件的规 定 检查属性信息字段名称 类型 长度的定义是否符合要求 检查属性信息中要 素的分类是否正确 检查属性值是否正确 检查完成后 系统给出问题统计结果 或利用颜色等在原属性表中进行标记 影像 矢量质量检查 利用影像 矢量质量检查工具 系统自动检查影像空间分辨率是否符合要求 影 像色彩模式 色彩 色调均匀度是否符合要求 影像噪声 污点 划痕等的影像程 度是否符合要求 数字栅格的 RGB 色值 地图杂色程度等是否符合要求 检查完成后 系统给出判定结果 及修改建议 25 图 矢量自检工具 b 半自动检查工具 时间维信息检查 系统提供半自动的时间维信息检查工具 用于检查管线模型 影像 规划设计 图等数据源的日期是否符合要求 检查管线自动建模过程中的管线实际铺设日期 投入使用日期 模型生成日期 使用期限等时间维信息 检查时间维信息的动态或 定期更新是否符合要求 通过半自动的时间维信息对比与检查 得到检查结果记录 明确指出时间信息 存在问题的模型 影像 矢量或其他信息 逻辑关系检查 该工具由于检查要素间拓扑关系定义是否准确 数据的物理存储结构 格式的 符合程度是否符合要求 数据层 数据集的定义是否符合要求 对于地下管线而言 主要是检查管线是否正确相交或相接 有无错误的伪节点现象 闭合或断开的要素 处理是否符合要求 在人工配合下进行检查 检查完成后给出结果提示及修改建议 数据完整性检查 该工具用于检查数据层是否完整 数据层内部各层应包含的文件是否完整 数 26 据要素及要素分层有无遗漏 多余及重复现象 系统提供一套标准的数据层设置规范及文件记录 并进行配置 结合人工干预 进行数据完整性的检查 c 手动检查工具 表征质量检查 主要是指地下空间管线 建 构 筑物 其他设施模型的外观 渲染效果 缩 放比例 距地面高度等参数的检查 该类信息大多是依靠肉眼观察进行判断 将检查过程中认为有问题或疑问的地方标记出来 待修改意见确定后进行相应 的修改 27 图 模型表征质量检查 地图符号检查 检查内容包括地图符号是否使用正确 颜色 尺寸 定位等是否符合要求 地 图符号的配置是否合理 间隔 清晰度 易读性是否符合要求 注记的选取与配置 密度是否符合要求 注记字体 字体大小 字体颜色 字体方向等是否符合要求 系统会提供一套标准的地图符合库 并进行配置 检查过程中 根据当前地图 符号与规定符号的匹配进行检查 为配合以上检查工具 投标人在系统建设过程中 设立多种标注符号库 在检 查出问题后 系统会自动或用户手动进行标记 可根据问题特点选择不同的标记符 号 同时 系统将根据当前要检查的数据的特点 对检查工具进行筛选 能够使用 的工具进行高亮显示 不能使用的工具则为不可点击状态 以此更加方便检查工作 的进行 图 数据检查过程中的标注符号 数据入库 系统主要提供从数据库建模 数据监理和各种数据入库工具进行对据纸制数据 矢量数据 栅格数据 模型数据 遥感数据等快速 准确的入库 对于多格式数据 源集成的问题 系统实现多源数据集成的方式大致有三种 即 数据格式转换模式 数据互操作模式 直接数据访问模式 28 数据编辑 系统数据编辑主要包括三维模型编辑 空间地理数据编辑及属性信息编辑 系 统提供多种方式的分类分层地下空间数据的编辑功能 操作方便 流程严谨 影像编辑工具 该编辑工具一般不受权限的限制 因为其编辑结果只影响当前修改参数的计算 机 用户可根据自己的需要进行参数调整 通常是在影像图层的属性对话框中修改 利用影像图层属性对话框 可以修改图层名称 显示的最小 最大经度纬度 最 小 最大显示级别 固定缓存地址 服务地址 是否启动时显示 是否转化为 evg 文 件 可设置是否开启卷帘 卷帘数据集 不透明度等 还可进行影像数据的重新加 载 图 影像数据编辑 矢量编辑工具 该编辑工具一般不受权限的限制 因为其编辑结果只影响当前修改参数的计算 机 用户可根据自己的需要进行参数调整 通常是在矢量图层的属性对话框中修改 利用矢量图层属性对话框 可以修改图层名称 最大 最小数据显示级别 最大 渲染级别 显示的最大 最小经度纬度 服务地址 是否与影像同步 是否显示 是 否启动时显示 是否开启卷帘 可修改图层视角 注记颜色 字体等其他图层风格 29 图 矢量数据编辑 属性信息编辑工具 属性信息一般是以列表的形式展示的 其数据一般只能由管理员或其他有特殊 要求的用户进行修改 属性信息编辑工具提供属性信息字段名称 字段类型 字段长度等参数的修改 以及属性值的修改 图 属性信息编辑 三维模型编辑工具 该工具主要用于管线三维模型的修改 用户根据系统使用权限 可对管线模型 外观 位置 走向 长度 直径 铺设水深等参数进行编辑 同时可编辑管线节点 30 通过移动 添加 删除节点 调整管线模型信息 对于地下建 构 筑物 地质环境模型等 用户可修改模型显隐 模型位置 缩放比例 距地面高度 倾斜角度 视角信息等 图 三维模型数据编辑 数据更新 对于编辑修改后的数据 能够自动进行三维模型的更新 数据表现形式的更新 业务数据更新 提高工作效率 提供各种编辑工具 实现空间数据的更新 2 地理信息浏览服务 实现以二维及三维地图为主要表现形式的地理信息浏览 1 二维浏览 二维地图浏览是为用户提供对预先编制的线划地图 影像地图的浏览服务 实 现二维地图服务的基础软件必须支持 OGC WMS 规范 此外还可以根据需要选择或制 定基于 SOAP 和 REST 的接口 为开发用户提供更多的选择 31 2 三维浏览 三维地图服务为用户提供由遥感影像 DEM 构建的三维地形场景浏览 以及城 市范围内以三维建筑物模型和纹理构建的三维城市景观 城市立面街景浏览 三维 服务需要开发专门的客户端软件 应支持直接读取通过 WMS 接口发布地图服务 鼠标 键盘和控制面板操作 32 数字地球浏览模块提供对鼠标 键盘和控制面板等外部输入设备操作的支持 系统对鼠标 键盘和控制面板的常用功能操作进行预设 用户通过鼠标拖动 键盘 操作以及控制面板功能按钮的相应操作可以方便的进行数字地球的三维浏览 鼠标 键盘和控制面板操作详细情况见下表 设备 按键 结果 左键 在地图窗口 点击鼠标左键不动 上下左右的 拖动地球 可实现地图的任意方向的漫游功能 右键 在地图窗口 点击鼠标右键不动 上下拖动地 球 可实现地球俯仰 实现地图的三维效果 鼠标 滚轮 滚动鼠标滚轮 可将地图窗口放大缩小 将地球向左旋转 将地球向右旋转 将地球上翻 用户视角下俯 将地球上翻 用户视角上仰 键盘 空格键 将地球方向置北 地上三维浏览 以数字地球方式无缝集成海量数据 包括基础影像数据 高清影像数据 数据 高程模型 DEM 数据 三维模型数据 二维矢量数据 兴趣点数据 多媒体数据 文字信息等 并可对地球进行快速缩放 旋转 倾斜等操作 数字 地球 基础 影像 33 地下空间三维浏览 利用逼真快速的三维渲染技术 环境特效技术等 结合基础地理数据 地下空 间规划 建设与管理等多源信息数据特点 提供大场景 大数据量的三维可视化 仿真再现园区地理环境 地下管线等 高清 影像 数字 高程 三维 模型 多媒体 数据 34 图 地下空间可视化 三维模型浏览 实现地表以上三维模型数据的加载及三维可视化显示 35 地下建 构 筑物浏览 对建筑物的三维建模存在两种方式 第一种是系统通过支持多种建模软件所建 立的模型数据进行三维模型的自动添加 从而快速实现三维建筑群的建模 系统支 持 x dae 等主流三维模型数据格式 第二种是对于不存在三维模型数据的建筑物 目标 系统支持自动分析建筑物工程属性 然后通过标准模型库 加上实际采样的 纹理数据实时渲染出三维模型 两种方法结合起来 能更好地描述管道系统所通过的地上 地下建筑物群 方 便对已有管网系统进行管理和对新管线进行设计可行性论证 软件平台支持地下建 筑物的自动建模 可快速根据设计文件生成三维地下设备模型 图 地下建筑物模型 矢量数据浏览 实现不同比例尺的矢量数据的加载 可以加载的矢量数据内容包括 行政区划 36 道路 水系 农田 绿地 规划等 对比浏览 系统提供信息多屏展示 双屏对比的功能 可将不同时期的管线建设情况 规 划情况 工程建设情况进行对比 另外 提供二 三维联动对比浏览功能 充分结 合二 三维优势 使得画面更易理解 漫游浏览 预定义线路进行漫游浏览 包括高空飞行浏览 低空地形浏览 徒步浏览 地 面汽车浏览等 飞行浏览 通过设置飞行路线 飞行速度及高度 视角 可以实现在指定线路上的飞行 同时还可以浏览线路周边情况 如可以选择一条道路 飞行浏览道路两边的园区情 况 低空地形 浏览 地面汽车 浏览 徒步漫游 浏览 高空飞行 浏览 37 3 数据存取服务 提供数据操作 地理编码等直接访问平台数据的服务 数据操作服务支持对平 台数据层中经共享授权的数据的直接远程操作 包括数据查询 数据库同步 数据 复制 数据提取等 实现数据操作的服务基础软件必须支持 OGC 的 WFS WCS 规范 也可根据实际需要选择其它通用 IT 标准 4 数据分析处理服务 数据应用分析包括常用公共空间分析方法 如缓冲区分析 叠加分析等 也包 括统计数据制图服务 空间查询统计 空间数据对比 统计分析与图表 地形分析 等面向应用领域的一些常用功能 往往只有构造复杂应用和其他服务的应用系统开 发人员才会使用 实现数据分析处理服务的基础软件必须遵循 OGC 的 Web 处理服务 Web Processing Service WPS 规范 1 二维分析服务 缓冲区分析 缓冲区分析是指以点 线 面实体为基础 自动建立其周围一定宽度范围内的 缓冲区多边形图层 然后建立该图层与目标图层的叠加 进行分析而得到所需结果 它是用来解决邻近度问题的空间分析工具之一 邻近度描述了地理空间中两个地物 距离相近的程度 缓冲区分析是地理信息系统重要的空间分析功能之一 它在交通 林业 资源 管理 城市规划中有着广泛的应用 例如湖泊和河流周围的保护区的定界 汽车服 务区的选择 民宅区远离街道网络的缓冲区的建立等 基于点要素的缓冲区 通常以点为圆心 以一定距离为半径的圆 基于线要素的缓冲区 通常是以线为中心轴线 距中心轴线一定距离的平 行条带多边形 基于面要素多边形边界的缓冲区 向外或向内扩展一定距离以生成新的多 边形 叠加分析 叠加分析是 GIS 中的一项非常重要的空间分析功能 是指在统一空间参考系统 下 通过对两个数据进行的一系列集合运算 产生新数据的过程 这里提到的数据 可以是图层对应的数据集 也可以是地物对象 叠加分析的叠置分析的目标是分析 38 在空间位置上有一定关联的空间对象的空间特征和专属属性之间的相互关系 多层 数据的叠置分析 不仅仅产生了新的空间关系 还可以产生新的属性特征关系 能 够发现多层数据间的相互差异 联系和变化等特征 叠加分析有以下几种类型 视觉信息叠加 视觉信息叠加是将不同侧面的信息内容叠加显示在结果图件或 屏幕上 以便研究者判断其相互空间关系 获得更为丰富的空间信息 视觉信息叠 加不产生新的数据层面 只是将多层信息复合显示 便于分析 包括 1 点状图 线状图和面状图之间的叠加显示 2 面状图区域边界之间或一个面状图与其他专 题区域边界之间的叠加 3 遥感影象与专题地图的叠加 4 专题地图与数字高 程模型 DEM 叠加显示立体专题图 点与多边形叠加 实际上是计算多边形对点的包含关系 还要进行属性信息处 理 通常不直接产生新数据层面 例如一个中国政区图 多边形 和一个全国矿产 分布图 点 二者经叠加分析后 并且将政区图多边形有关的属性信息加到矿产 的属性数据表中 然后通过属性查询 可以查询指定省有多少种矿产 产量有多少 而且可以查询 指定类型的矿产在哪些省里有分布等信息 线与多边形叠加 是比较线上坐标与多边形坐标的关系 判断线是否落在多边 形内 计算过程通常是计算线与多边形的交点 只要相交 就产生一个结点 将原 线打断成一条条弧段 并将原线和多边形的属性信息一起赋给新弧段 叠加的结果 产生了一个新的数据层面 多边形叠加 多边形叠加将两个或多个多边形图层进行叠加产生一个新多边形 图层的操作 其结果将原来多边形要素分割成新要素 新要素综合了原来两层或多 层的属性 一般的 GIS 软件都提供了三种类型的多边形叠加操作 叠加的结果产生 了一个新的数据层面 栅格图层叠加 这种作用于不同数据层面上的基于数学运算的叠加运算 在地 理信息系统中称为地图代数 地图代数功能有三种不同的类型 1 基于常数对 数据层面进行的代数运算 2 基于数学变换对数据层面进行的数学变换 指数 对数 三角变换等 3 多个数据层面的代数运算 加 减 乘 除 乘方等 和逻辑运算 与 或 非 异或等 连通性分析 39 连通性分析是根据指定的起始和终止结点 分析两点之间是否连通 或根据指 定多个点 分析多个点之间是否互通 在计算机科学中 连通性分析主要是分析多 个点之间连通性 在很多领域都有应用 例如图论 电力网路设计 计算机网络之 间连通性以及道路设计 通性分析方法主要有 邻接矩阵法和树搜索法 2 三维分析服务 实现在三维地球框架下的点位测量 距离测量 面积测量 高度测量 方位测 量 实现在三维海图展示基础上的水深测量 水深剖面图分析 淹没分析和通视分 析等功能 其中用到的主要算法如下 距离测量 距离测量是军事中常用的分析功能 包括水平距离量算 地表距离量算两种 如下图所示 在计算时 用鼠标在屏幕海图上进行采点 转化为实际坐标后进行计 算 BA S1 B A S2 距离测量示意图 水平距离量算是计算地形表面上两点在水平面上的投影点之间的直线距离 计 算公式为 22 BABAyxD 其中 xA xB yA yB 分别为起始点和结束点的坐标 地表距离量算是计算地形表面上两点之间沿着地形表面的距离 它的计算方法 为 先求出两点所在的 DEM 格网范围 在此范围内让两点连成的线段和 DEM 格网求 交 把求交的点按离起始点的距离进行排序 然后计算各交点两两之间近似地表距 离 其实质就是求空间点之间的空间直线距离 计算公式如下 222 BABABA zyxD 其中 xA xB yA yB 分别为起始点和结束点的坐标 zA zB 分别为起始点 和结束点的高程 40 面积测量 面积测量是指计算地图上指定闭合区域的曲面面积 面积测量分为平面面积量 算和地表面积量算 平面面积量算 平面面积是指地形表面上若干点在水平面上的投影点所围成的区域的面积 计 算公式如下 ni iiyxS11 2 其中 当 i 0 时 yi 1 yi 当 i 1 时 y0 yi 当多边形按顺时针方向构成时 面积为正值 按逆时针方向构成 面积为负值 地表面积量算 地表面积量算较为复杂 其通用计算公式为 22 22 22 4 1 1 1 GridWthridLenth jiHjijiHjiit jijijijiridLenthS 地表面积测量需要分两种情况 如下图所示 地表面积求解 第一种情况是格网区域完全被填满 此时可以直接将格网尺寸及格网四个顶点 的高程值代入上面的公式 即可求出格网处的地表面积 41 第二种情况是格网被区域切割 此时需要首先计算处切割部分的面积占格网面 积的百分比 然后乘以该格网的地表面积 得到切割处的地表面积 最后将所有计 算出的地表面积相加 算出整块区域的地表面积 高度测量 高度分析是地形分析的基本内容 包括任意高程量算和平均高程量算两种 任意高程量算的常规算法是距离加权法 首先需要判断一个高程点位于格网中的位置 即行列值 然后对距离进行加权 计算求出该点的高程 计算公式为 4141LLPH 其中 PL 是距离的函数 或 一 般 取 20u1 LdP 其中 dL 是所求点到格网的距离 虽然距离加权法计算简单 但只能在一定程度上进行计算 有时候不能满足高 精度的计算 因此系统还采用了双线性多项式内插的方法 使用最靠近的四个已知 数据点确定出一个曲面函数 即双线性多项式 这样由这四个已知点构成的四边形 在任意一点的内插高程值就能唯一确定 平均高程量算 平均高程量算是用 DEM 数据计算鼠标在屏幕电子海图上确定的闭合区域内所有 格网点高程的平均值 如下图所示 计算式首先判断选取区域所在的格网范围 即 其行列值 在此范围内 用 点在区域内外的判断 算法逐个格网点判断是否在区 域内 最后用落在区域内的所有格网点高程计算平均高程 作为该处的高程值 42 平均高程量算示意图 淹没分析 淹没分析对军事态势分析和军事行动有着重要的影响 按照水流淹没的成因 淹没分为无源淹没和有源淹没 无源淹没是指只考虑因为降水造成的水位抬升 不 考虑地表径流水的汇入 有源淹没是指在无源淹没的基础上 考虑地表径流水造成 的淹没情况 无源淹没分析 43 无源淹没分析中 凡是高程低于给定水位的点都被计入淹没区 算作被淹没的 点 这种情形相当于整个区域大面积均匀降水 所有低洼处都可能积水 假设区域 降水量为 D 毫米 洼地摄水面积为 S 平方米 洼地当前水位表面积为 s 平方米 则 洼地水位上涨高度 h 可近似的表示为 由上式可以看出 当洼地上下底面面积相差不大时 水面上涨幅度 只与水h 量有关 粗略计算 在大面积的无源淹没情况下 每个洼地水面上涨幅度基本是一 致的 有源淹没分析 在有源淹没的情况下 水流受到地表起伏特征的影响 即使处于洼地 也可能 由于地形的阻挡而不会被淹没 在实际情况中 有源淹没更为普遍 但也更为复杂 涉及到水流方向 地表径流 洼地连通情况等方面的分析 通视分析 通视分析在军事领域的地形分析中占有重要的地位 利用通视分析模块 可以 确定在某一地理位置上所能观察到的目标分布区域与范围 为数字海战场使用人员 提供分析结果 帮助其确立指挥方案 通视分析包括点对点 点对线 点对面三种 情况 点对点通视分析 点对点通视分析即单点通视分析 选择一个观察点 VP 和一个候选点的集合 L 从集合 L 中挑选出与 VP 通视的点的集合 L L 为观察点 VP 的离散可视区域 点对线通视分析 点对线的通视是一个计算观察点的视野的问题 给定一个地形 M D f 和一个 观察点 VP 把视野定义为函数 2 0 h 其中 为从 VP 发出的光线与地形表面相交的最大夹角 点对面通视分析 给定一个地形 M D f 和一个观察点 VP 定义可视区域为子集 D D 集合中 的任意一个点 D x y D 对应地形表面的点 x y f x y 都与观察点 VP 可视 而 VP 的不可视区域则为 D 在集合 D 上的补集 将对 VP 可视的区域进行编码 即 可形成通视区域 sDSh310 44 剖面分析 剖面分析是在地形的格网 DEM 上进行的 已知两点的坐标 A x1 y1 B x2 y2 可求出两点之间的连线与格网的交点 并内插交点高程及各交点之间的距离 然后 依据选定的垂直比例尺和水平比例尺 按距离与高程绘出剖面图 排水分析 系统提供地下管线排水方向分析 根据地下管线的深度走向 结合重力效应 判断地下管线中液体的流向 开 始 确 定 管 线 管 线 排 水 流 向 完 成 管 线 节 点 高 程 信 息 计 算 图 例 生 成 分 析 结 果 导 出 数 据 导 出 查 询 数 据 库 重 力 原 理 图 排水分析流程图 图 排水分析 45 净距分析 系统提供各类地下空间实体间的净距分析 包括水平净距 垂直净距 空间净 距 同时为地下管线碰撞分析 爆管分析等提供影响半径设定的数据基础 通过地 理坐标 高度 深度 中心点位置等进行净距运算 并将分析结果以报表形式输出 开 始 选 择 空 间 实 体 完 成 实 体 间 距 离 信 息 运 算 结 果 输 出 数 据 导 出 查 询 数 据 库 净 距 运 算 图 净距分析流程图 图 净距分析 爆管分析 46 系统提供地下管线的爆管分析 通过设定一定的影响半径 进行区域搜索 当 管线发生爆管时 搜寻影响半径设定范围内的所有相关阀门设施 提供爆管后的紧 急解决措施 开 始 选 定 管 线 完 成 阀 门 信 息 列 表 导 出 查 询 数 据 库 阀 门 动 态 标 注 设 定 影 响 半 径 爆管分析流程图 图 爆管分析 碰撞分析 系统提供地下管线铺设过程中管线之间 管线与建筑物之间的碰撞分析 为地 下管线规划建设服务 碰撞分析通过设定管线之间 管线与建筑物之间最小距离 形成一个安全铺设范围 在管线铺设过程中利用该影响范围进行实时判定 超出安 全范围时给出警告和解决方案 47 开 始 选 定 管 线 完 成 缓 冲 区 范 围 内 的 管 线 与 建 筑 物 信 息 碰 撞 信 息 列 表 导 出 有记录 查 询 数 据 库 动 态 标 注 设 定 缓 冲 区 半 径 无记录 管 线 与 其