创新GIS软件技术,助力新型基础绘发展

发布时间:2019 年 08 月 28 日  
导读:近年来,云计算、物联网、移动互联网、大数据、AI、5G区块链等新技术层出不穷、日新月异。地理信息理论融合这些新技术,为GIS技术发展提供了强劲驱动力。与此同时,“空间一体、联动更新、开放共享、按需服务”新型基础测绘体系的提出,也促使GIS技术深度发展,提供针对性的产品和解决方案。超图SuperMapGIS软件不断吸纳测绘行业最新科技成果,助力新型基础测绘发展。

  近年来,云计算、物联网、移动互联网、大数据、AI、5G区块链等新技术层出不穷、日新月异。地理信息理论融合这些新技术,为GIS技术发展提供了强劲驱动力。与此同时,“空间一体、联动更新、开放共享、按需服务”新型基础测绘体系的提出,也促使GIS技术深度发展,提供针对性的产品和解决方案。超图SuperMap GIS软件不断吸纳测绘行业最新科技成果,助力新型基础测绘发展。

  完善空间数据模型,构建空间一体的地理场景

  数据是新型基础测绘发展和新型智慧城市应用的脊髓。新型基础测绘数据类型主要包括倾斜摄影、点云、BIM、管线管廊、街景、地调等若干大类。包容性好的GIS软件能够通过完善的空间数据模型让这些测绘成果有机地整合到一起,形成地上地下、室内室外、城乡及海陆一体化的格局,覆盖范围广、层次丰富,可作为未来城市的数字化底盘。

  目前,这一成果已成功地应用在国土空间规划领域。例如,威海市建设城市设计数字化平台,以城市设计数字化谱系、数字化规则体系为理论基础,以基础沙盘系统与大数据可视化系统为基础支撑,汇集二维、三维数据,开发贴合业务场景的核心功能,从城市设计转变为城市数字化空间设计,实现城市设计贯穿规划建设管理全过程,促进威海市规划管理信息化的进一步跃升。

  针对国土规划、地信测绘领域一系列革新和国家重大战略部署,超图研究院结合在空间数据存储、空间分析、空间数据模型的前瞻性研究成果,对SuperMap GIS 软件进行了创新研发,在空间数据模型方面的创新成果主要体现在以下三个方面:

  其一,完成了面向对象模型从二维空间到三维空间的转型。我们将传统基础测绘中自然资源、数字线划、地调等数据升维,在三维空间与遥感图像、地形、建筑信息模型(BIM)进行数据融合,打造 “空间一体化”场景。GIS存在的价值之一就是可以提供对空间模型对象的空间计算和分析能力,GIS在规划平台中的地理空间分析,拓展了新型基础测绘成果的应用深度与广度。比如通过对面向对象空间数据模型我们将常见的地形分析、日照率计算、通视分析与建筑的天际线分析和剖面分析等功能与BIM模型数据结合,实现规划审批指标(如天际线、建筑密度、容积率等)的自动化计算,不仅提升效率,还一定程度上消除了人为因素产生的误差。

  其二,构建地上地下一体化的空间模型体系。公共基础设施领域(如输电线、电话线、道路网、市政管网)的维护、管理和规划,一般被看作是城市和自然资源管理规划中的“生命线”。在GIS中,这些基础设施可以被抽象理解为“网络模型”。在规划平台中,我们将城市三维管线模型准确地定位在地下空间,构建地下管廊,并在应用场景中实现地上地理实体与地下实体同步浏览。GIS的网络分析功能,更是可以实现对于电网、水网、热力管网等设施的监管和运维。目前,基于新型基础测绘成果实现城市“地上地下空间一体化”场景已经处于实践与完善的阶段。

  其三,持续创新场模型,促进产品空间模型体系不断完善。目前,SuperMap GIS的空间模型已经覆盖了自然资源(山水林田湖草)、城市地面建筑、城市地下管线(管廊)等,但还未完全覆盖现实世界。

  场模型理念的诞生来源于实际三维场景建设中对于信号场强度表达的需求。超图在场数据表达问题上潜心研究,大胆创新,提出并创建体元栅格(Voxel GRID)和不规则四面体网格(TIM)两种三维空间数据模型,旨在表达三维场数据,如光照强度场、信号场、地质属性场、地震波等。

  在实际生产应用中,生态环境保护领域专家基于这两种场模型对大气污染数据进行三维可视化表达以及空间分析运算,集合新型测绘成果数据,实现大气污染仿真结果精准表达,例如可以看到一栋楼的某层周边空气污染分布情况。

   需求催生新技术,多层级联动智能高效

  上海测绘院开展了全息测绘探索,在传统地形测量的八大类要素的基础上扩充,地上增加90类要素,地下增加78类要素,丰富的地理实体,衍生了数据规模庞大的新型基础测绘产品。此外应急测绘体系建设要求能快速获取和生成测绘成果。这些都对新型测绘提出了建立多层级快速更新和服务机制的诉求。

  基于“国土资源云”的广西区市县级政务系统项目在建设中遇到了国土资源数据省厅与市县不统一、多源异构数据量庞大存储难等问题。系统采用了超图先进的边缘计算技术体系,实现数据层级之间的联动更新,且可以根据项目和数据需要,随时进行增量更新,让数据的分发与管理更加高效。通过应用混合云GIS方案、分布式部署、逻辑集中的模式,目前该系统在多个市县进行了统一部署应用,各市县可共享应用省厅GIS聚合数据,高效实现国土资源业务统一管理,提升了全自治区国土资源信息化水平。

  在应急测绘中,测绘数据的快速获取和传输能力的提升,越来越受到业内人士的关注。四川省率先成立了应急测绘研究中心和指挥中心,通过利用无人机技术、影像快速处理技术、野外数据快速采集技术等来加强应急测绘的“一体、高效、互联互通”能力。

  在数据快速采集到快速处理与发布的过程中,同样需要GIS技术的参与,以提升制图和发布效率,SuperMap GIS 特有的免切片技术就是快速获取数据并实现数据生产到发布联动的最佳保障。针对不同类型的数据,可采用不同的免切片技术实现数据发布:矢量数据可以使用HBASE分布式空间数据库技术实现免切片发布;栅格数据可基于镶嵌数据集技术,可实现的免切片服务;倾斜摄影数据可直接发布免除切瓦片过程。

  在应急测绘的新场景下,我们通过无人机采集的处理后得到高分辨率航空影像直接发布成服务,还可以直接加载激光雷达通过扫描获取的点云数据,这些数据通过免切片技术快速高效地变成服务,迅速将测绘成果送到抢险救灾的前线,是打造高效和实用的测绘保障体系的重要抓手。

   你的地图你做主,个性定制按需服务

  如何让服务更有效、智能地贴合实际需求,是新型测绘从理念到落地的重要一环。在服务全面上云的趋势下,根据用户和项目需求进行定制化服务的功能,是新型测绘实现“个性定制化、服务模式创新”的强力助手。融合云技术,GIS构建了自身的云服务体系.无论是传统地图服务还是三维空间一体化的场景服务,通过GIS云服务器,各类数据和服务都可以加入云端集群,实现高效开放的应用和管理。

  GIS技术可以按需提供服务。在服务集群中,针对用户对于测绘业务实际需求,提供弹性伸缩(少-多)的功能。新型测绘服务在不同业务中应用时,可以进行不同的资源配比和管理方式。例如在单一或用户量少的服务访问过程中,云端GIS系统可以自动将计算资源配置为低耗状态;而在多用户访问或应急场景下,则提高资源配置,让服务的应用和运行更加快速高效,同时减少设施管理和运维成本。除此之外,云端GIS服务架构还可以根据服务是否被访问,决定服务是否开启(无-有),提高服务应用效率和智能性。尤其在新型测绘面对自然资源公共平台、地理信息共享平台这种面向公众的应用场景下,不同的服务可以内置于不同的集群中,用户访问时开启,否则关闭。如此一来,可以大大节省系统资源的配置效率和提升服务性能。

  定制服务是GIS技术助力新型测绘实现服务模式创新的另一个重要功能。GIS融合了微服务技术,在GIS云架构的基础上搭建对应各种测绘业务的微服务架构。其最大优势就是,让用户根据需要定制自己需要访问的要素微服务,且在对服务进行管理、更改和运维的时候,只需要在特定服务中进行操作即可,不会影响系统整体架构。这种具有个性定制化的信息服务架构,定会为新型测绘各类信息产品带来更开放和优秀的应用效果。

   开放标准,互通共享

  新型测绘带来了新的地理实体数据、新的数据库理念、新的管理系统和新的服务机制,这些都需要新的测绘标准体系来引领和支撑。建立一个属于新型测绘的开放标准,以及一个在多业务场景中能够互通的共享系统,是未来新型测绘发展的必然需求。而GIS早已做好共同实现该目标的准备。

  广大测绘地理信息工作者对于国家大地标准、比例尺标准,还有OGC等国际通用标准都已十分熟悉并应用成熟,但对于新型测绘体系中新的地理实体、新的比例尺概念的要求,可能还需要加深了解和加强学习。因此,新测绘标准建设必不可少。打造统一数据标准、服务标准的标准化测绘平台,离不开GIS的参与。GIS本身就与测绘在标准体系上有共通之处。SuperMap GIS技术在发展过程中已经打造了多个数据标准,如:

  1. 超图与中国规划设计研究院在规划领域开展合作,共同参与设计了XDB新型数据库,能够把“规-建-管”各个阶段不同来源、不同格式的数据统一成单一格式。不仅简化了系统设计,还可以让数据与不同子系统进行无缝链接。

  2. 超图与自然资源部地信中心的合作过程中,就三维数据标准化联合开展了探索研究,通过制订标准全面支持包括地形、倾斜摄影、点云、BIM等各种三维模型数据,目前在SuperMap GIS全线产品中对标准进行了验证和测试,为打造国家级三维数据标准奠定坚实基础。

  多端互通是助力新型测绘“开放共享”这一目标的另一项重点工作。多端互通需要全功能跨平台的桌面GIS。目前,GIS平台现在已经在Linux端应用方面实现了重大突破,可以在Linux系统中实现接近于Windows的操作体验。测绘行业的应用条件往往很艰苦,无法设置大型标准信息化设备,尤其是在偏远地区或者以及高山密林这样的危险区域,一个轻巧便捷的移动端设备成为新时代基础测绘工作中必备工具。目前,SuperMap GIS移动端平台包括数据采集、制图甚至三维可视化与分析等GIS全功能,可以很好地满足相关应用需求。并且,在多平台多端的GIS应用中,操作体验一致,制图效果一致,分析功能一致。

  在不远的将来,GIS技术还将面向5G技术进行全方位的升级和适配,致力于为我国新型测绘打造出一个数据采集和处理速度更快、覆盖范围更广、应用程度更深的新共享机制。

  结语与展望

  新型基础测绘是未来数字中国建设的基石,在建设过程中离不开GIS的技术支持。GIS在云技术、三维技术、大数据技术、人工智能技术等方面的发展,可以为新型测绘在自然资源生产、公安、应急等各行业的服务提供完善的空间模型、更高效的联动更新机制、更加自由个性化的定制服务和更开放的标准共享机制。GIS企业将与新型基础测绘事业共同发展,为美丽中国的伟大目标共同奋斗。

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