行业应用

城市勘测

  城市勘测工作是城市建设的基础资源,是公共性的社会资源,勘测行业的发展和勘测成果的利用,直接关系到城市规划建设和管理各项社会目标的实现。近年来,适普公司在帮助勘测行业用户进行产业结构和产品结构调整中,逐步积累了城市勘测领域的测绘生产数字化、自动化、网络化经验,并与众多用户一起积极探讨,建立了内外业一体化数字地形、数字地籍、房产测量和地下管线探测以及基础地理信息系统建设等综合性数字化测绘生产体系。

  典型用户

  铁道部专业勘测设计研究院、中交第二公路勘察设计研究院、三峡总公司测量中心、贵州交通勘察江苏省工程勘测研究院、南京测绘与勘察研究院、北京城市规划设计研究院、上海城市规划院、上海市城市规划管理局、乌鲁木齐勘测院、福州勘测院、沈阳勘测院、北京市西城规划局等。

  “数字城市”适普解决方案

  I、“数字城市”的基本论述

  “数字城市”的建立,如雨后春笋,正在蓬勃发展,特别是在1998年美国副总统戈尔提出“数字地球”之后,更促进了“数字城市”的建设,在全国已经形成一个势不可当的浪潮。这是一个非常喜人和令人振奋的征兆,表明我国的IT产业正在蓬勃兴起,朝着世界先进水平迈进。

  “数字地球”可以概括为,利用信息高速公路与计算机宽带高速网、空间信息技术与空间数据基础设施、遥感与测绘技术、地理信息系统与数据库管理技术、三维可视与虚拟现实技术,实现对整个地球多层面的自然和社会综合信息的数字化三维描述。

  “数字地球”可以广泛服务于人类社会各个方面,从城市发展规划、生态与环保监测、灾害预测与防治,到智能化交通、精细农业、现代化国防;从各级数字政府、各行业与部门,到数字社区和千家万户。

  数字城市是数字地球的重要组成部分,在数字地球发展过程中,数字城市是目前可操作性最强的实体。

  “数字城市”是一个以复杂的计算机网络系统为支撑平台、以各种信息系统为管理运行中枢、以海量地理空间数据和多种信息为基础的庞大的系统工程。数字城市是城市发展和社会信息化的必然趋势,也是城市发展的新的经济增长点。

  II、“数字城市”的基本框架

  关于“数字城市”的概念、定义、组成、关键技术等,很多专家学者在各种报刊杂志上,发表了大量的论述。这里仅就“数字城市”涉及的几个基本问题,即“数字城市”的基本框架,加以综合概括,提出来同大家共同讨论。

  城市信息基础设施

  “数字城市”的信息基础设施,包括作为支撑的计算机服务器和计算机终端系统、高速宽带网络和网络交换系统。这就构成所谓的信息高速公路。数字城市中海量数据的传输,大量的数据计算与分析,各种复杂数据的实时分析处理以及仿真和模拟,不仅需要高速的计算机和宽带高速网络,而且需要远程操作与互运算技术、数据压缩技术、信息挖掘技术、多种数据融合及快速三维立体显示等技术的支持。

  城市信息基础设施的启动和建立,必须以整个城市的总体战略目标考虑,要实现三网互通(Internet宽带网、电话网、有线电视网),实现硬件资源共享,从而为信息资源共享创造条件。

  地理空间数据

  地理空间数据是“数字城市”的另一个重要基础。地理空间数据或空间信息,是指与空间和地理分布有关的信息,人类生活和生产的信息有80%与空间位置有关,各种地理信息系统都是以空间信息为基础的。空间信息的基础组成部分,包括全要素数字矢量地形图(DLG)、数字高程模型(DEM)、数字正射影像(DOM)以及数字城市三维景观模型。

  基础空间数据的生产,是建立“数字城市”的基础和制约因素之一。这是一项投资巨大、技术要求十分复杂的工程,不仅成果精度要求高,而且信息的内容包含广泛,信息量非常庞大。传统的模拟测图系统和解析测图系统,已经无法满足上述综合性的基础空间信息生产的要求。在建立“数字城市”之初,最基本的工作是三维空间数据的生产和建库,而选择一个技术先进、功能完善的空间数据生产平台,是十分重要的。数字摄影测量系统,是继模拟测图系统和解析测图系统之后,第三代全新的高度自动化的摄影测量系统,是获取基础空间信息的强大理想平台。

  多级地理信息系统

  地理信息系统(GIS),为海量的城市数据提供了存储、管理和维护的有效手段,成为数字城市系统工程中管理运行的中枢系统。

  信息资源的科学管理,是实现资源共享和综合利用的前提,是建立“数字城市”具有战略意义的核心问题。实际上,空间信息的管理又是以基础地理信息系统为依托和技术支撑的。

  在数字城市的系统工程中,根据管理的范围和功能,可以分层次建立地理信息系统,如全市级的基础地理信息系统、行业级的专业地理信息系统、企业级的专用地理信息系统等。同时建立起有效的协调管理机制,实现数据资源共享和网络资源共享。

  对于各种不同的地理信息系统,应按相应的系统需求,对信息资源、系统结构、数据库设计、功能界定、运行环境、应用范围、投资与效益回报等多方面进行的综合分析、评价,提出实施方案。涉及城市的各主要系统和领域,如智能交通网络、城市规划管理、房地产开发、城市防灾减灾、生态与环境保护、土地利用、地下管网、 城市绿化、水利与防洪、数字社区与电子商务等等。

  系统标准与体系结构

  在“数字城市”建设中, 特别是在空间信息工程启动之初,必须组织精干的专业化班子统一规划研究,对信息资源的结构、管理模式和采用的标准,进行全方位的功能描述和论证。其中包括:空间参考坐标系和高程系统;空间信息数据结构,元数据标准,数据分类和编码方案;矢量数据、影像数据、DEM数据、属性数据、三维景观数据等的存储建库模式,集成于同一个数据库,或单独建库进行分布式管理,多尺度(不同比例尺)、多时空信息的存储方案;数据采集的各种模式;数据生产技术流程、精度与质量控制;基本图形编辑功能;信息更新和拓展方案;信息查询功能和空间分析功能;数据完整性、安全性与保密性控制等。

  建立各级电子政府

  在数字城市建设中,建立各级电子政府,实际上可以纳入多级地理信息系统的一个子系统。但是,由于建立各级电子政府所起的独特核心作用,应列为一项优先的战略任务。文中单独列出,加以强调。国外实践的成功经验表明,电子政府是提高政府工作效率,提升政府施政水平,优化政府服务功能的强有力的手段。也是提高政府办公透明度、实现公正廉洁和有效监督的重要工具。 建立各级电子政府,将作为建设数字城市的一个龙头,会全面促进和推动数字城市的步伐和信息化水平。

  III、“数字城市”适普解决方案

  1.适普公司的强大技术实力

  适普公司汇集了一批富有创新意识、勤于思考、勇于实践、锐意改革的优秀人才。目前公司100多名员工人中,硕士、博士和博士后以上的员工已超过40%,其中包括国际著名的资深学者、教授,具有丰富实践经验的高级工程师,大批的软件研发技术骨干,形成了公司可持续发展的强大技术实力。

  适普不仅拥有自主知识产权的先进的多项核心技术,而且有以全数字摄影测量系统VirtuoZo和三维可视化的地理信息系统IMAGIS为旗舰的系列产品体系,同时具有雄厚的系统开发和集成能力。在“数字城市”建设中,适普可以提供多种解决方案:基础空间数据生产的万能集成平台,三维可视化的地理信息系统基础平台和实用系统,基础空间数据的规模生产,用户定制的功能开发和系统集成。下面将分别介绍适普的各项数字城市解决方案。

  2.万能的基础空间数据生产平台

  适普公司的旗舰产品 ─ VirtuoZo全数字摄影测量系统, 是一个全软件化设计、功能齐全、高度智能化的数字摄影测量的全方位解决方案。它可完成从自动空中三角测量,到测绘数字线划地形图DLG、数字高程模型DEM、数字正射影像图DOM、数字三维景观模型等4D产品的全部生产作业流程。

  VirtuoZo的突出技术优势包括:

  *世界先进水平的自动空中三角测量系统

  *世界领先的影像匹配技术

  *多种高效、实用的测图模式

  *线状地物半自动提取功能

  数字地形模型,是建立“数字城市”的基础信息之一,是赖以构建城市三维景观和进行各种工程设计的基础信息。例如,数字地形模型可以用来进行各种工程计算机辅助设计和土石方工程数量计算,进行坡度、流域汇水面积和洪水流量计算,绘制纵横断面、三维景观和透视图等。VirtuoZo 的DEM模块具有如下特点:

  *自动大规模高效生产DEM

  *适于城区和平坦地区的独特功能

  *顾及地形特征线生成DEM

  *丰富实用的DEM编辑工具

  数字正射影像图,是根据数字地形模型对中心投影的航摄影像进行纠正处理、消除了投影差的垂直投影的影像地图。数字正射影像图的信息量极其丰富,远远超过数字矢量地形图和数字地形模型的信息量。

  数字正射影像图,由于包含地表的各种原始信息,如地貌、植被、道路、水系、地表纹理等,而且通过纠正处理,比例尺和相关位置是准确的,可用于城市规划、环境保护、资源调查、农业土地管理、灾害防治以及军事等多种领域。数字正射影像图在世界范围受到了广泛的重视,特别是随着高分辨率卫星影像投入实用,以及影像识别和单像特征提取技术的进展,将会得到越来越广泛的应用。VirtuoZo的正射影像模块的特点如下:

  *先进适用的正射影像纠正和镶嵌功能

  *方便实用的影像修补工具

  *任意影像的无缝镶嵌

  *先进的影像匀光和调色功能

  城市真实三维景观模型,与通常的计算机动画制作和仿真模拟完全不同,它是根据建筑物的实际三维地理坐标,构建真实的城市三维景观模型。在此三维景观模型中,建筑物之间的空间位置关系与实地是完全对应的,而且任意点的空间三维坐标是可以量测的,实现了真实三维景观的再现。同时还可以任意设定飞行路线,对城市真实三维景观模型进行动态飞行和旋转漫游,从不同的高度和角度进行可视化分析,如同身临其境,产生无与伦比的真实立体景观效果。

  此外,在真实的城市三维景观模型中,还可以进行参数化设计,例如在规划区中按给定的设计参数构建出新的规划楼群,实现可视真实现实与虚拟现实的结合。这一技术可广泛用于城市规划、旧城改造、房地产开发、交通管理、消防调度、环境监测等各种领域。

  城市建模与三维景观可视化系统CyberCity, 是适普公司推出的与三维可视化的地理信息系统系统IMAGIS配套的系列软件之一。这是目前国内市场上技术先进、功能完善的建立城市真实三维结构模型的实用平台。

  CyberCity特点包括:

  *自动生成所测区域的建筑物真实三维结构模型

  *自动粘贴纹理,建立真实的城市三维景观

  *先进快捷地的文理修复功能

  *设定飞行路线,实现真实城市三维景观的动态飞行

  *在三维漫游的基础上能进行建筑物属性的查询

  *制作真正的城区正射影像

  东京新宿地区城市三维立体景观图

  1.三维可视化的地理信息系统基础平台和实用系统

  IMAGIS 是适普软件有限公司自主开发的新一代先进的三维可视化地理信息系统。

  三维可视化的地理信息系统

  IMAGIS 卓越的关键技术,包括先进的GIS 三维可视化技术、真实三维环境重建技术、多功能快速参数化建模技术、虚拟现实与真实现实的无缝结合技术、海量数据实时漫游等技术。

  IMAGIS 是一个功能强大、适用范围广泛、面向企业级的地理信息系统,既是先进的应用开发平台,又是最终用户的实用GIS产品。在“数字城市”建设中,IMAGIS可以作为中小城市、各专业领域、企业级的地理信息系统的基础平台,也可以根据特定的功能需求,开发成实际的应用系统。

  三维可视化的地理信息系统IMAGIS技术优势包括:

  *先进的三维可视化技术

  *新概念的地理信息系统:三维模型+可视化

  *基于三维模型的属性操作:属性查询、浏览、分析等

  *虚拟现实与可视现实的完美结合

  *灵活实用的参数化三维虚拟建模功能

  *海量数据的实时漫游(3Dbrowser模块)

  *网络数据浏览、发布、分析

  2.基础空间数据的规模生产

  战略合作伙伴

  作为国际著名的风险投资集团,IDG, Intel, SoftBank先后注资适普,同时也和NTT-DATA、Space Imaging、Spot、Bently、Geo Spectrum等国际上知名公司建立了长期的合作伙伴关系。

  在国内,同一些实力强大的甲级测绘单位建立了各种形式的战略合作模式。其中,适普和四川省遥感信息测绘院合作建立的测绘生产基地,属国内首家规模化全数字测绘生产基地。可容纳400人同时作业,共有全数字摄影测量系统、数据编辑系统等先进仪器设备600多套,可以进行各种航测比例尺4D产品的生产等,年生产4D产品1.5万幅。

  大规模空间数据生产

  适普公司由于拥有多个雄厚的数字化生产基地的强有力支持,可以承担各种大型基础空间数据测绘和GIS建库工程。已经完成的基础测绘、GIS建库和城市三维建模工程,包括数字厦门基础测绘工程、广西漓江江底测绘工程、北京西城区三维城市景观数据制作、青岛五四广场三维规划模型、多条数字电力选线等项目。其中数字厦门基础测绘工程,除了大比例尺的全要素数字地形图、DEM、数字正射影像外,还包括ArcInfo地理信息系统建库的全套数据(E00格式)和整个城市的三维景观模型。

  丰富的数据来源及增值服务

  适普公司作为测绘行业的技术领先者,长久以来和国家测绘局、各大城市测绘院建立了密切的合作关系,拥有丰富的国家基础地理信息资源。同时适普公司代理的高分辨率卫星遥感数据,如美国IKONOS 1m、 4m, Quickbird 0.63m,SPOT 5m、2.5m,俄罗斯Spin-2 2m、10m 等数据,已经为广大行业用户提供了大量的各种专题信息。适普拥有先进成熟的技术,也可以为各个领域提供增值服务。

  3.用户定制的功能开发和系统集成

  GIS工程项目集成

  适普公司依据强大的数据生产及数据获取产品线,数据管理及信息挖掘产品线,可以提供各种航测比例尺、各种高分辨率遥感数据,可以生产4D产品,在此基础上进行三维场景仿真和信息管理分析,可以从基础数据获取开始实现整体GIS工程项目的集成。适普公司同时具备遥感领域优秀的软件产品和杰出的技术专家,致力于在测绘和遥感之间搭起沟通的桥梁。

  禹州电厂地下管网图

  已经开发完成的GIS工程集成项目,包括河南禹州电厂三维管理信息系统、三维军事情报采集分析系统、基于IDL的三维建模军事模拟系统等。正在开发之中的GIS集成系统,如广州市国土资源和房屋管理信息系统。

  定制的功能开发

  适普可以根据用户的特定需求,进行定制功能的开发,构成具有特定功能的专业应用信息系统。已经完成的系统,包括海洋勘界信息系统、茂名―大理输油管道选线漫游及遥感地质项目等。正在开发的系统包括:永定河流域山峡防洪工程三维数字模型、黄河中上游淤地坝三维信息查询系统等。