城市水文预警信息服务平台工程实施方案Word

项目编号：城市洪涝灾害预警水文预警信息服务平台工程实施方案目录TOC\o"1-3"\h\u26272目录 2288941项目简介 525802基本概况 6208202.1区域概况 6212112.2现有工作基础 7226903需求分析 9142463.1必要性 9233613.2需求分析 10147013.2.1存在问题 10253743.2.2主要需求 11317074系统总体设计 1222804.1总体定位 12209634.2建设目标 1312144.3设计原则 14266844.4技术标准、规范 1764674.5总体设计框架 17175674.5.1系统总体框架设计 17216054.5.2数据总体框架设计 2218418 24151995建设内容 2448065.1现有系统的优化升级 25255315.1.1水文模型的优化升级 25263215.1.2应急指挥系统的优化升级 30187765.2一体化城市防汛应急会商支持系统 41136575.2.1框架设计 42291295.2.2功能设计 43188385.2.3三维模型建设 50121655.3基于位置的城市洪涝灾害预警信息发布平台 68142415.3.1系统架构 68112035.3.2实现原理 70152135.3.3建设内容 71214885.3.4系统对接 73206895.4数据库建设 75287085.4.1设计原则 75216875.4.2设计思路 7646175.4.3数据标准与互操作 77166155.4.4数据内容与组织 84184325.4.5数据结构设计 86243295.4.6数据整合与建库 8978355.5系统非功能性建设 100299075.5.1性能设计 10027105.5.2兼容性设计 104149685.5.3安全设计 105266225.5.4先进性设计 109137875.5.5用户界面设计 110243585.5.6系统数据管理 111102605.5.7数据备份恢复机制 111180635.5.8操作说明书及数据字典 111266866建设与运行管理 11243546.1建设管理 11276026.2运行管理 1124445 11374476.3实施计划 113271107投资概算 11417757.1编制依据 114274297.2项目概算 115316217.3资金来源 11916768效益分析 1191项目简介随着国民经济的快速发展、城市人口的大量增加、城市硬化面积的扩大,城市防汛已成为许多城市汛期工作的一项内容并日渐受到重视。但是，目前现在的城市防汛系统还远远不能满足防汛工作的需要。防汛预案操作性差、洪灾预警方式不够明确、汛情信息推送不及时、汛情及实时状况信息二维展示的局限性，等等原因，都导致城市水文在应急决策以及信息推送的滞后，不能很好的掌握第一现场的最新状况。这样就对城市水文的预警系统提出了更高的要求。根据城市防汛减灾需要，建设XX区的城市水文预警信息服务平台。通过构建基于位置的城市洪涝灾害预警信息发布系统、完善优化原有的城市洪涝应急会商支持系统，进一步提升城市洪涝灾害公众预警服务能力，在三维空间下为城市洪涝灾害应急会商决策提供更加准确、直观的技术支持，实现信息的及时、精准获取以及推送。平台将充分利用移动互联网、大数据、云计算、三维可视化等高新信息技术，立足城市水文预警信息的统领性、战略性地位，以基于位置的城市水文预警公众服务为需求，以二三维一体化的GIS软件为支撑，构建全新的城市水文预警信息服务平台。2基本概况2.1区域概况XX区位于XX。全区陆域面积XX平方公里，海域面积约XX平方公里。全区现辖XX个镇（街道），城市社区XX个，农村社区XX个，总人口XX万。2012年12月1日按照国务院的批复，撤销XX市XX区、县级XX市，设立新的XX市XX区，以原XX市XX区、县级XX市的行政区域为新的XX区的行政区域。总面积约为XX平方千米，海域面积约XX平方公里。全区管理的镇级行政单位XX个，其中镇XX个、街道XX个、镇级经济园区XX个。全区共有城市社区XX个、农村社区XX个、行政村XX个。2014年6月3日，国务院《关于同意设立XX西海岸新区的批复》(国函〔2014〕71

号)，正式批复同意设立XX西海岸新区，XX西海岸新区成为中国第九个国家级新区。根据批复，XX西海岸新区位于XX西岸，包括XX市XX区全部行政区域。主动融入XX新一轮空间发展布局，坚持“东部优化、西部提升、中部崛起、南部拓展”的原则，优化形成“一核双港、九区联动;生态基底、轴带贯通;组群发展、产城相融”的空间布局，构筑XX“三城联动”发展的重要一极。

一核双港：一核，就是由东城区、西城区和XX影视城共同组成新区核心区;双港，就是前湾港区和经济技术开发区。

九区联动：以XX经济技术开发区、XX经济技术开发区、XX经济区、XX生态园、XX军民融合创新示范区、XX影视文化产业区、XX旅游度假区、新技术产业开发试验区、现代农业示范区“九大功能区”，作为新区开发开放的主战场，发挥功能区主体、主导作用，承接落实“五大定位”，推进功能区联动发展，支撑带动全域发展。2.2现有工作基础（一）三维GIS发展现状随着GIS理论、技术的发展和应用需求的变化，在许多领域都要求将3维空间（X，Y，Z）作为一个整体，分析地理实体与现象在3维空间中的分布与变换，在这些应用领域中高程数据具有与平面信息同等重要甚至更为重要的地位，由此促使了3维地理信息系统（3DGIS）的产生和发展。三维GIS技术近来迅猛发展，受到了广泛关注。较二维GIS而言，三维GIS能更真实地表达客观世界，且对空间对象进行三维显示、分析和操作也是三维GIS特有的功能。三维GIS研究主要集中基于三维可视化技术的能用GIS功能开发，在资源、环境、海洋、地质，特别是城市规划方面有很多的应用。（二）基于位置的服务（LBS）发展现状分析基于位置的服务(LocationBasedServices，LBS)是将移动通信网络和卫星定位系统结合起来，采用多种定位技术和数据处理技术交叉融合的信息服务模式，可以向终端用户提供位置信息，集成各种与位置相关的业务。随着定位技术的进步和移动互联网的发展，位置服务逐渐渗透到人们的生活中，位置信息成为社会生活中一项不可或缺的关键基础信息。近几年，移动互联网的高速发展和智能手机的普及，带动了手机相关应用的发展。与此同时，在云计算、物联网等新技术的推动下，传统行业的发展模式发生改变，与互联网的融合成为新的市场发展趋势，比如餐饮、娱乐、汽车、金融等行业在移动互联网的大环境下产生了业务和模式上的改变。另外，网民对生活服务、出行、娱乐等的需求和习惯也随之改变。这些造成了位置服务良好的发展环境，促使位置服务市场在过去几年高速发展。在多年的发展和数次收购或投资之后，中国互联网巨头已经基本完成从地图数据到O2O的全产业链布局，优质位置服务厂商资源已经被瓜分殆尽，中国位置服务行业逐渐进入成熟期。从目前中国手机地图的用户规模增长情况也可以看出，用户增长率逐渐下降，手机地图市场已经趋于饱和。在个人用户层面，基于位置服务的拓展应用已经覆盖社交、旅行、酒店、综合生活服务等多个领域，移动互联网用户已经习惯并充分使用“位置服务+手机应用”带来的便利。未来位置服务将会成为移动互联网产品标配，应用场景将全面覆盖人们的日常生活。在企业用户层面，与位置服务的结合将会带来商业模式的诸多转变，基于位置服务的行业解决方案主要包括生活服务O2O、智能交通、智能医疗定位、物流监控等。部分技术问题仍待突破。目前面向大众的室内定位应用还未有规模化推广的成功案例，存在所谓的“最后一步”问题。由于建筑遮挡，用于定位的卫星信号在室内很难被接收，加上室内的结构多样性和复杂性带来的多径效应、信号衰落及信号噪声等问题，造成目前室内定位技术仍做不到准确及时。当前的主流室内定位方法都存在着各种各样的问题，例如：超宽带(UWB)：功率受限、成本高、普及率低；RFID:需海量布署、普及率低；MEMS:易产生累积误差，一般只用作高精度室内定位的补充和增强手段；伪卫星：存在干扰/法规、需布设专用基站、仅适用于专用终端。至于普及率相对较高的蓝牙、WiFi场强匹配定位，也存在着难以实现高精度(普遍精度5-8米)、热点覆盖不连续、维护工作量巨大等问题。3需求分析3.1必要性近年来，各种极端灾害性天气频发，城市洪涝灾害对区域经济发展造成的影响更加突出，社会公众和防灾减灾应急决策对城市水文预警信息提出了更高要求。构建基于位置的预警信息服务平台，向城市灾害区公众提供精准的靶向预警信息服务，为城市洪涝应急会商提供更加科学、直观的决策支持，非常必要。3.2需求分析3.2.1存在问题城市道路积水对交通危害很大，易引起车辆熄火，引发交通拥堵和出行困难，如果处置不当或救助不及时还可能造成人员伤亡。近年来，众多城市均发生过多次车辆误入水中造成车辆损坏和人员伤亡的事故，社会经济损失严重。然而，不管是保护环境还是升级改造排水网络，都是浩大的工程，短时间内难以见效。另外，受城市空间的限制，防洪标准也不可能无限制地提高。因此，在城市出现灾害性天气时，加强应急预案和抢险救灾更为重要。为了能够尽快减轻或避免道路积水对人民生命财产造成的损失，及时为出行者提供道路积水信息并进行警告不失为一种近期解决问题的办法。由于国情的不同，城市道路积水问题在我国较为严峻，经分析，造成现有城市道路积水预警系统的使用效果的不理想主要是由于以下四方面问题：（1）有的系统选择的积水测量设备不适用于城市道路积水的特点。如当使用触点感应的电子水尺时，当车辆行驶将积水溅到水池上时，会造成测量不准确。（2）有的系统运行效率不高，系统通讯昂贵。这些系统不直接在路段现场提供实时积水信息，而是把信息发往控制中心，再由工作人员进行信息发布或现场调控。（3）有的系统提供积水信息的形式并不有效。有的系统当积水深度超过规定深度时就报警，没有考虑到不同车辆之间的差别。（4）现有大部分积水报警系统成本较高、设备复杂，容易被盗，不利于安装维护。3.2.2主要需求（1）为了满足水文信息在防灾减灾应急决策支持和公众服务方面的需要，拟开发以水文数据深层次开发、应用及社会服务功能为特色的全新的水文信息化应用系统。系统总体定位为同类行业国内一流水平。充分体现国内外最新理念，采用国内外研究和应用的最新成果和技术手段，实现区域水文信息化水平全面提升。（2）系统设计和功能实现，将充分考虑物联网、大数据、云计算、多媒体应用等先进技术手段的应用，建立实时高效的水文信息分析处理系统，实现多源数据融合应用和预警预报产品应用，建立定时、定点、定量的精细化预报、预警系统，形成面向全域、面向不同群体的信息发布立体网络，构建功能全面、技术先进、应用快捷的水文信息化应用服务系统。（3）实现二维、三维一体化的城市防汛应急会商支持系统。采集三维数据，可在二维、三维一体化的展示水文信息，实时检测水文站点的情况并及时做出决策。（4）通过移动基站建立基于位置的城市洪涝灾害预警信息发布平台。实现水情自动预报预警，预警信息推送以及新媒体应用等。（5）信息推送及时。需要客户提前将位置及预警等级提前设计，并与移动基站覆盖范围绑定，实现信息的快速发送。暂时不能实现随机区域的发送，需要提前规划及对接才能实现。因为如果要实现随机区域发送，需要对整个网络进行监控。4系统总体设计4.1总体定位为了进一步满足水文信息在防灾减灾应急决策支持和公众服务等方面的需要，在原有水文预警信息服务平台的基础上进行优化升级，实现二三维一体化的水文预警公共服务平台建设。系统总体定位为同类行业国内先进水平。充分体现二三维一体化的新理念，实现二三维场景的随意切换，采用Locaspace三维平台和最新的水文模型以及最新成果和技术手段，在三维平台上实现水文预警信息的应急管理以及决策分析，更直观、更准确的分析城市水情的动态变化以及规避应急措施，实现城市水文信息综合服务能力的全面提升。4.2建设目标系统基本功能分为应急会商信息决策系统和城市水文公共服务平台两个方面。系统设计和功能实现主要围绕两个层面的目标：一、总体目标：向城市灾害区公众提供精准的靶向预警信息服务，为城市洪涝应急会商提供更加科学、直观的决策支持平台。将充分考虑物联网、大数据、云计算、多媒体应用等先进技术手段的应用，建立实时高效的水文信息分析处理系统，实现多源数据融合应用和预警预报产品应用，建立定时、定点、定量的精细化预报、预警系统，形成面向全域、面向不同群体的信息发布立体网络，构建功能全面、技术先进、应用快捷的水文信息化应用服务系统。二、分项技术目标1、在二三维一体化的GIS环境中，实现现有业务系统的全面整合、优化。实现二维平台向三维平台的转变，实现在三维环境下进行水文信息的分析以及决策。2、构建基于位置的城市水文预警信息公众服务平台。主要包括水文信息发布、防汛决策支持、预警信息推送以及新媒体应用等。例如：定制手机客户端；水情预警信息发布；预警信息分区域、分对象定向推送等。3、构建一体化的城市水文预警应急会商平台。主要包括水文数据分析模拟、水资源监测管理、水文设备管理和应急调度支持等，例如：基于云计算的高效水文数据分析处理系统；网格化雨情、旱情分析；水情自动预报预警；水文、气象、海洋数据耦合分析，风暴潮影响分析；洪涝灾害风险预测、分析模拟等。4.3设计原则XX区城市水文预警信息服务平台本身是一个系统工程，系统组织尤为重要。GIS技术是一种对空间数据进行采集、处理、存储、组织、分析和可视化的计算机系统，数据的组织是系统成败的关键因素。现有数据内容，数据质量如何，怎样使数据随城市现状的变化而及时更新是GIS系统中的首要问题。此次系统的建立主要注意以下几个方面：（1）充分、细致的调查研究系统的开发建设要重视和照顾用户的需求，进行充分的用户需求调查，对用户的运行机制、信息流程、现有数据基础、用户对系统和产品的要求等方面做详细研究，做认真的方案设计，并在开发过程中，根据使用者的意见，不断修正设计方案，对系统进行调整和完善，逐渐完善成为切实实用而且功能完善的系统。（2）标准化问题系统的开发涉及到许多标准化问题，如地理信息编码、数据交换格式、基础数据库结构和图形定制都有许多标准化问题，要求其符合一定的规范和标准，以利于数据的交换、共享、更新和系统的推广应用。（3）重视数据库建立工作数据是XX区城市水文预警信息服务平台的核心，平台好坏很大程度上依赖于数据质量的好坏。数据库建设包括数据库设计、数据录入、外部数据库引用。数据库设计要求对系统内的各类数据标准化，并分类编码，采取严格的数据质量控制办法。（4）数据结构的合理性本系统中有多个子系统，数据类型多、数据量大，有复杂的拓扑关系，因此数据结构的合理性非常重要，在系统分析和数据库设计时应该给予充分重视，以保证系统高效稳定运行。（5）要具有长期规划XX区城市水文预警信息服务平台运行周期较长。因此，应该有一个保证其数据更新、模型改进的长期预算。在开发过程中，出于应用和维护的考虑，建设方应有合适的技术人员参与系统开发的全过程。根据软件工程要求，需要将整个开发任务分成若干个阶段，一般分为：需求分析、概要设计、详细设计、代码编写、测试、系统集成、系统试运行、系统验收、系统运行维护等阶段。在开发过程中，每个阶段都可能需要反复进行，直到达到要求。图4-1系统建设过程示意图4.4技术标准、规范[1]《水利工程水利计算规范》（SL104-2015）[2]《防汛抗旱用图图式》（SL73.7-2013）[3]《水文情报预报规范》（GB/T22482-2008）[4]《地理信息分类与编码规则》（GB/T25529-2010）[5]《1:50001:100001:250001:500001:100000地形图要素分类与代码》（GB/T15660-1995）4.5总体设计框架4.5.1系统总体框架设计系统的总体设计思想是：以IT基础设施为平台实施保障，数据资源为平台应用开发基础，依托计算机技术、地理信息技术、移动互联及互联网等技术，以SOA架构体系为集成思路与手段，采用数据、管理、服务、应用相分离的架构原则，在保持灵活性和扩展性的前提下，实现地理信息数据和业务数据的整合、管理和网络化共享的在线服务模式，实现与不同部门业务应用系统的数据交换，对各业务系统提供空间数据服务。图4-2系统总体框架（一）基础设施层基础设施层是系统高效、稳定、安全运行的重要保障。根据系统运行的实际需求，系统基础设施包括硬件设施、软件设施和网络设施。本系统将采购部分硬件设施，同时依托部分现有的软硬件和网络环境进行部署。（1）硬件设施包括：机架式服务器+磁盘阵列，经过虚拟化等方式构建私有云平台，包括文件服务器、数据库服务器、GIS应用服务器、Web服务器、管理服务器。文件服务器部署具备文件上传、下载、导入和格式转换等功能的文件管理系统、以及多源异构数据。数据库服务器部署数据库管理系统、空间数据库引擎以及数据库数据。应用服务器用来部署整个平台的基础后台应用组件和服务，执行对Web服务的请求，承载并运行空间数据的导入、转换，GIS数据业务处理，地图制图、切片、缓存和发布等服务。Web服务器用来托管Web应用程序，为ArcGISServer10.X站点提供可选、安全和负载均衡的访问。管理服务器用来部署服务器管理软件，提供云服务器的基础运维，包含数据迁移、环境配置、故障排查、安全运维等类型服务。（2）软件设施包括操作系统、数据库管理系统、GIS平台软件、遥感数据处理与数值计算等。这些基础软件提供系统需要的基础功能。云平台及管理软件，采用WindowsServer2012R2Hyper-V+SystemCenter的方式（备用方案采用OpenStack+VMware）为平台运行提供良好的私有云环境。操作系统，采用WindowsSever2012R2等操作系统，为平台运行提供良好的系统支撑。数据库管理系统采用MicrosoftSQLServer2014、MySQL提供海量数据存储、访问功能。GIS软件平台，提供基于位置信息的数据管理、查询、分析与显示功能。采用ArcGISServer10.X与桌面开发平台（包括平台软件、扩展模块、开发平台等）。遥感数据处理与数值计算软件，包括ENVI5.X和MATLAB2014B或以上版本，为遥感数据处理和模型计算提供强大、科学的运算工具。（3）网络设施包括路由器、防火墙、智能网络入侵检测网关、交换机、代理服务器、负载均衡器等。网络设施是在部署系统局域网以及为增强系统安全所必需的基础设施。（二）数据资源层数据资源层主要存储系统所需要的各类数据，是整个平台的基石，包括但不限于以下数据库：元数据库、基础地理数据库、三维数据库、水文专题数据库、非结构化数据库、其他数据库等。上述数据库数据是各系统的核心数据，将严格做好版本控制、防灾、备份处理。允许各业务系统，在符合本项目数据库设计规范要求的前提下自定义数据库，但资源名称和数据内容上避免和上述数据库产生冲突或冗余。（三）应用支撑层应用支撑层封装了全部需要在应用服务器上运行的功能模块，包括包含数据检查、导入、转换、导出、传输功能的文档资料服务，数据检索、查询等空间数据服务，资源目录服务，地图制图、切片、缓存和发布等地图服务，空间分析服务，影像处理等地理处理服务，日志处理，资源管理，专家知识库系统配置等服务，BI/报表，统计分析，可视化服务等各种核心业务服务模块。通过模块、基础构件和业务构件之间的相互组合和调用，可以实现复杂的业务应用逻辑。应用支撑层通过RESTfulWebService接口，为应用层提供服务。（四）应用层应用层是在应用支撑层及其提供的统一数据库和数据访问接口的基础上，开发的业务模块（或子系统），能够满足用户层的各项业务需求。（五）用户层用户层指本平台的相关用户群体。本平台面向的用户包括不同类型的数据用户（数据需求者）、业务操作员（水文局管理者）及系统管理员。（六）标准规范体系在系统开发和运行的过程中，要遵循和制定统一的技术标准和规范，保障平台未来可持续发展。（七）运行保障体系为了保障本系统的长期高效运行，需要建立用户、服务节点、运维管理方等多方参与的协作、沟通机制，特别是服务节点与平台运维方的协作体系和管理体系。4.5.2数据总体框架设计图4-3数据总体框架如上图所示，XX区城市水文预警信息服务平台数据中心服务体系遵循SOA的设计原则，遵循数据中心的应用架构。其数据架构图如上所示，包括数据接入层、数据交换层、数据层、支撑层、应用层等5层结构。（一）数据接入层数据接入层是指各类业务数据的接入，水文数据、三维数据、基础地理数据、非结构化数据等。业务数据接入之后，到数据交换层进行数据的清洗、转换和加载操作。（二）数据交换层从数据层面切入来看，数据交换层的核心是数据交换、共享平台，包括接口服务总线的接入，运维中心和监控中心三大部分。运维中心实现对消息和数据的接收管理、发送管理、调度管理和事务管理等。监控中心实现对数据交换的可靠可信传输监控，监控协议管理，节点管理和安全管理等。（三）数据层接入进来的数据，经过数据交换层的清洗转换后，以标准的形式存储于云端，形成数据层。数据层以云的形式存储和管理数据，为数据的存储利用提供基础环境。（四）支撑层包括共性应用支撑平台、信息服务平台、接口服务总线和辅助定制平台等四个部分，支撑层的作用是将数据层的数据进行组织、管理和发布，供应用层和各类型用户使用。（五）应用层依赖于数据中心的支撑层，所能为数据中心系统各类型的用户提供的各类云服务。5建设内容融合移动运营商服务平台，构建基于位置的城市洪涝灾害预警信息发布平台；利用倾斜摄影、激光扫描建模技术在XX区地理信息平台基础上建立二维、三维一体化的城市防汛应急会商支持系统。（一）基于位置的城市洪涝灾害预警信息发布平台依托城市洪涝预报模型，利用微地形上构建高精度城市洪涝预警信息及区域管理模型，实时判别积水区域和淹没范围，监测数据实时校正，实现预警信息智能入库。融合中国移动、中国联通两大通信运营商服务平台，建立预警区域人群监控分析模型，快速获取灾害区内和即将进入灾害区人员位置信息，精准推送预警信息。（二）二维、三维一体化的城市防汛应急会商支持系统选取40处重点积水路段（区域）、3座中型水库、3条较大河流，利用倾斜摄影、激光扫描建模技术进行三维场景模拟，嵌入城市洪涝预报模拟系统，实现城市洪涝灾害演变动态实时可视化展示，进行淹没区域风险评估，为应急会商提供更加直观的决策支持。5.1现有系统的优化升级原有城市水文预警信息公共服务平台应急会商系统是在二维场景下建设，所有数据信息也完全是在二维数据库中存储，水文模型的预算以及展示也完全是借助二维的空间平台，其信息的展示完整性以及表现力度远远达不到公共服务的需求。现系统在原有应急会商系统基础上进行优化升级，不仅仅局限于展示平台从二维到三维的升级优化，还表现在原有水文模型的优化升级。主要表现在一下三方面：5.1.1水文模型的优化升级最初构建水文模拟与公共信息资源平台，是为提供水文数学模型等研究方向提供模拟以及数据存储的服务平台，在水文水资源与水利工程科学国家实验室建设过程中，逐渐发现对于相关不同研究方向用户的共同需求，科学数据的共享的必要性，从而搭建此平台。构建水文模拟与公共信息资源平台与水文预警信息服务平台的发展紧密联系，根据相关学科计算及模拟对计算机、数据存储等的要求，设计并建设了此水文模型。（一）资源建设工作水文模拟与公共信息资源平台为多项科研项目提供数据模拟计算、气象资料等，并利用多项计算机技术开展水文研究工作，取得大量科研成果。1、数字模拟与仿真计算，包括大尺度流域水文模拟与实时仿真计算、大尺度气候模型与小尺度水文模型耦合计算、水利数据挖掘；2、信息资源整合与共享，如提供数据共享空间，为各项研究提供信息共享与集成服务。3、水源地水量、水质遥测遥控与预警模拟仿真，可开展多主体建模、仿真实验、系统开发研究工作，多源水量水质监测预警信息综合分析，根据不同评价方法对有效水量、水质进行比较分析，可视化方式进行水源地水量水质预警处理及仿真等研究工作。4、水动力学及环境水力学数值模拟仿真，如进行湖、海、河口的水动力、泥沙和环境问题模拟仿真计算研究。5、水文模型与洪水预报。研究了误差实时校正技术，大大地提高了水位预报的精度，实时洪水预报系统，精度高，适用范围广；开展了水文不确定性理论、最大可能暴雨、最大可能洪水及古洪水研究；利用数字化手段深入研究了流域产汇流基本规律，研究了实时洪水预报调度系统。（二）水文模型的应用本水文模型是以工险情图像视频信息的实时采集为基础，以3G通信与网络技术为依托，以服务器平台为核心，以满足防汛指挥可视化会商系统需求为主线，构造水利信息化综合体系，提高防汛防旱业务的效率和效能，形成可持续改进的防汛指挥可视化会商系统。系统的实现技术架构，主要基于J2EE分布式软件技术架构。本系统采用基于SOA的分布式应用框架和B/S结构，系统从服务器到客户端分为数据库层、数据操作及事务管理层、中间件层、Web组件层、浏览器。中间件层又分为实体层和会话层（如下图）。河流防汛防旱指挥系统信息服务主要用于防汛信息查询以及防汛信息后台管理，包括对水雨情信息、防汛物资、防汛文档、防汛应急通讯的管理，为防汛决策的实施提供支持。信息服务主要包括以下几大功能模块：气象信息模块、雨情信息功能模块、水情信息功能模块、工情信息功能模块、防汛物资功能模块、防汛文档功能模块、防汛应急通讯功能模块。（三）水文模型的优化升级科研信息化工作对水文模型模拟及自然灾害预警起到了较大的推动作用，在此条件下，能够较容易在更短时间内运行大型模型及软件，信息共享实现了平台数据的最大化利用。但目前在平台使用中，还存在一些问题，对于水文模拟与公共信息资源平台，今后还将随着水利工程等相关学科的发展、数据计算及处理对计算机硬件和软件的要求不断提高，需要对平台设备的不断更新。1、模型问题。现有模型是基于其他流域的基础数据研制出来的，需要从模型内部结构、其方案、算法上出发建立出更加适合西海岸水系的水文模型

。2、数据瓶颈。无论是哪种模型，其对数据要求精度及数量特别高。现在利用3S技术等进行数据收集，较于以前数据，精度大大提高，也省去了很多的人力物力。可是，现有系统的很多数据共享度低或数据缺失很多，需要进一步优化数据，提高数据精度。

3、尺度问题。水文模拟过程中时间及空间尺度对模型的复杂性、结构及资料的输入有很大影响，还有水文模型中的尺度如何转换也没有实质性的突破。定量的解决尺度问题，将会大大地减少模拟的误差及节约资本。现有水文模型需要考虑到尺度的的优化升级，尽量减少模拟的误差及成本。

4、模型参数的优化及模型的验证。模型的参数也需要不断的进行优化才能适应水文数据的不断更新以及水文系统的进一步完善，参数的设定很大程度上影响了模型的准确性，而模型的验证很大程度上离不开有效的参数数据。

5、无资料地区的水文模拟及相关系数的确定。对于无资料地区的地区水文模拟可以采用相似性分析方法进行相关参数的确定，可是土地利用情况、植被状况等对模拟影响在一定程度上也是挺大的，解决这类问题对于无资料地区水文模拟也是非常重要的。

6、

水文模型的使用。水文模型的建立主要的目的还是投入社会实际生产之中，可使大量的参数及使用的要求会提高投产的难度。所以，发展简单实际的水文模型，制定相关的水文手册，简单易懂的模拟及结果分析是现有水文模型优化升级的目标之一。7、二三维一体化。现有水文模型是基于二维平台建设的，后期水文模型的优化需要实现二三维平台的数据场景切换，实现二三维的一体化，以服务于应急指挥系统的三维场景决策及分析。5.1.2应急指挥系统的优化升级（一）二三维GIS分析三维GIS在展示效果和分析决策方面有着二维GIS无法比拟的优势。三维GIS无需投影即可描述真实世界面貌，可表达二维GIS无法表达的地物和自然现象，且更加形象、直观，有利于将GIS推向大众化；在空间分析上，三维GIS不仅能完全集成二维的空间分析功能，还能突破空间信息在二维平面中单调展示的束缚，为信息判读和空间分析提供了更好的途径，也可为各行业提供更直观的辅助决策支持。但是，二维GIS在功能、性能、数据、应用等方面无疑是新老GIS客户难以割舍的部分。二维GIS具有简单的数据模型、宝贵的大量空间数据、丰富的地图制图功能、多种多样的查询、分析决策方法、成熟的业务应用流程，这些都注定了在相当一段时间内，以可视化为主的三维GIS难以完全取代二维GIS。另外，与二维GIS相比，三维空间数据的获取成本更为昂贵，尤其是大规模的三维场景建模；其次，三维数据模型相对与二维更为复杂，导致基于三维的空间查询和分析功能的算法效率较低；最后，由于网络传输、海量数据管理的限制，三维GIS尚未达到“实时”的要求。因此，应急会商系统需要结合二维和三维的优点，实现二三维的一体化系统，这样既融合了三位展示效果和分析决策方面的优势，也继承了二维功能、性能、数据、应用方面的优点，使水文预警公共服务平台的分析决策更加系统全面。应急指挥系统升级优化的必要性二三维一体化GIS并非简单的二、三维视图切换，它实现了从数据结构、数据存储、数据管理、可视化和分析功能等多层次整合，形成了完整二维与三维一体化的解决方案，从而为三维GIS技术的深度应用提供了技术基础。在这种情况下，二维建库成果可以直接在三维里进行应用，而通过二维数据和三维模型的组合，还可实现二维功能和三维效果的完美搭配应用。在水文预警公共服务平台的应急会商平台建设中，由于传统二、三维GIS都是独立应用，积累了大量二、三维数据（包括二维、三维矢量数据、各种影像数据、3D模型数据等），随着应急管理平台不断的推广应用以及GIS与应急管理平台的深入结合，由此导致的海量数据处理问题在水文应急会商系统中日益突出，并成为当前应急会商平台建设的关键。而同时，由于二维GIS与三维GIS各具优势，比如二维GIS具有直观、抽象表达方式，而三维GIS则具有视觉逼真的效果，但因为历史环境的问题导致了二、三维数据结构不一、冗余性高等现象的存在，如何充分利用已有二、三维数据及功能已成为我们最需要考虑的问题。按传统办法我们需要花费大量的人力、物力去进行数据处理、转换与融合以及系统软件的升级、维护等。但在应急指挥中，所拥有的人力（如信息获取人员、救援人员，指挥力量、专家等）、物力资源（救援物资、设施等）原本就相对匮乏，上述办法必然将对应急管理资源的合理利用与分配带来一定的困难。而通过二三维一体化即，数据一体化（获取、处理、存储、管理、展示）、功能一体化、服务一体化，不但能够节省资源、减轻系统对接的难度，还将为应急管理等行业领域创造一些新的应用需求及市场机会。1、节省资源◆数据存储空间节省在城市水文预警信息服务平台建设中，海量基础数据管理以及数据处理速度的瓶颈一直是我们关注的焦点。当前，随着我国地理信息技术的进步及计算机性能不断提升，GIS在各个领域的应用日益广泛。一方面，二维GIS的应用已相当成熟，三维GIS的应用也正不断走向深入；另一方面，传统GIS应用建设中二、三维空间数据冗余严重，不但导致了存储介质和硬件存储设备的几何级数增长，形成一个庞大的硬件存储管理体系，同时也带来了二、三维海量异构数据的处理以及转化利用难题，严重影响了当前的应急平台化建设。二三维一体化存储的实现将有效改观上述局面，它可以将二维数据直接转换为三维数据加载应用，而无需重新构建对应的三维数据，不但直接改变了二三维数据物理空间冗余构成方式，同时也直接降低了对海量数据硬件载体的存储空间要求。◆数据处理资源节省在数据一体化的基础上，locaspace支持将海量二维数据不经任何转换地、高效地加载到三维场景中显示，同时也支持将三维模型以快照的形式显示到二维窗口中。系统维护人员无需再为进行海量二维、三维数据采集更新、转换及处理的繁琐任务而烦恼。◆系统运维资源合理利用通过二三维服务一体化，能够极大地节省计算机运行资源，有效解决以往二维、三维独立运行耗费巨大计算机CPU占用的问题，同时也从性能上突破了以往GIS应用对高硬件配置、高内存使用等的依赖性问题。同时，通过二三维服务一体化可以实现系统运维工作的合理化。在此基础上，系统运行维护人员无需担心在不同二维、三维系统之间进行复杂的数据同步更新、系统升级维护等工作。系统开发人员也无需再为单独定制维护二维、三维应用系统及其在不同开发环境中切换而担心，统一的定制开发不仅简化了开发人员系统维护、开发的难度，也使得软件开发及软件运行过程加高效、稳定。◆时间资源的有效利用通过二三维一体化服务，能够使业务人员操作、信息获取更加方便快捷。由于业务人员无需进行多窗口间的任务切换和信息的反复获取，这样使得信息获取更方便、快捷、内容也更丰富。另外，因为一体化窗口同时具有二维、三维综合优势，可尽展二维宏观抽象性及三维场景的逼真模拟等新特性信息优势，所以系统具备了良好的可操作性、快捷而更具价值性的信息获取方式，直接缩短了业务操作人员响应以及信息获取有效判断的时间。同时，二三维一体化的实现还有助于指挥人员进行快速的辅助决策。指挥人员在应急指挥中，通过一体化的平台标绘制图功能、实现了综合一体化的态势场景等，能够帮助指挥人员快速准确地表达指挥信息，显著提高了应急指挥人员的指挥效率以及信息的传递速率，缩短了应急指挥响应时间，为应急指挥平台提供更好的辅助支撑工具。◆快速的三维场景构建及科学决策通过二三维一体化，有助于节省指挥救援力量，帮助辅助指挥人员获取更加全面的形势，并准确迅速地做出科学判断与宏观决策。结合二三维一体化的综合优势特征，可以使指挥信息同时具备宏观抽象性与微观真实性，其丰富的信息承载量，将为综合决策者提供更直接、有力的辅助信息。在应急指挥过程中，通过二三维一体化，还能提供实时全面、真实有效的信息。例如通过快速小场景建模（矢量、三维模型快速构建），为应急人员提供快速可视化引导，为执勤任务人员提供快速熟悉任务的环境，方便指挥人员快速制定作战方案，并可辅助分析洪涝现场位置及设施情况。同时，借助二三维一体化也能更好地通过二三维场景模拟一个行动过程，推演行动方案，进行完善防灾减灾布局等分析。信息全面共享，有效解决以往由于空间有限、人员有限、信息有限等问题带来的问题。二三维一体化其丰富的信息量、一张图的共享模式、远程协同会商模式的支撑等可尽显现代化指挥应急科技优势，使应急管理从应急指挥力量、应急救援资源、应急时效性等各方面都能得到显著提升。2、减轻对接难度通过二三维一体化，能够有效解决长期以来由二维、三维两个系统并存而带来的数据资源整合对接难、应用服务多样化集成、二三维显示的融合、高性能二维分析功能与三维新技术的结合等各种问题。正是由于实现了二三维数据任意对接、功能分析对接、展示一体化融合、分析服务无缝集成等，从而有效减轻了系统对接难度。◆二三维数据任意对接Locaspace在二三维数据的数据模型和数据结构上保持了一体化。不仅三维GIS数据能够兼容二维数据结构，而且二维数据也做了适当调整，所有的二维数据无需任何转换处理即可直接高性能地在三维场景中可视化，使得其空间数据更易于更新和维护。另一方面，快速的三维场景构建，直接支持原有二维数据加载与抽象性表达方式，以及二维数据高效的索引、目录管理、地图动态切图缓存等，则有效地提高了数据转换效率及可用性。在目前的城市会问应急会商系统平台建设中，已经积累了大量二维基础影像数据、矢量数据、地名地址、水文专题信息数据以及部分重点三维矢量数据、模型数据等。而locaspace能够直接支持二维、三维数据融合加载、显示以及存储管理，且无需特别转换处理，真正实现了包括统一数据建设、数据存储管理、数据展示、数据服务与数据发布方式在内的二三维数据直接任意对接，将在我国未来的应急平台建设中发挥重要作用。◆二三维功能分析对接二维GIS经过多年的发展已经形成了大量成熟的空间分析、计算的模型，而这是三维GIS在短时间内难以达到的。从某种程度上看，我们可以把二维数据模型、二维查询分析算法以及二维可视化都看作是三维GIS的一种特定情形，是针对三维GIS在特定应用场景下的简化。目前，在应急管理辅助决策指挥应用中，诸如应急救援生命线缓冲区分析、救援力量资源等叠加分析、损毁表面分析、交通网络中断分析等基本的GIS空间查询与分析功能应用已经非常成熟。而当前的大多数三维系统由于没有GIS引擎的支持，尚不具备强大的查询和分析功能。另一方面，基于真三维的许多分析功能由于算法复杂、效率低下，也尚处于研究阶段。在这种情况下，在三维场景中使用基于二维算法分析统计功能则能够带来很大的实用价值。正是由于locaspace采用了二三维一体化的空间分析和算法引擎，二维的大部分查询（包括属性查询、空间查询）、分析功能都可以在三维系统中使用，同时也具备了通视分析、淹没分析、三维量算等一些真三维空间的分析功能，不仅为应急指挥辅助决策直接提供了二维与三维分析功能叠加，同时还融合了各种功能组合的新特性。◆二三维服务发布一致性locaspace提供了完整的二三维一体化服务发布方案，二维服务与三维服务采用了统一的发布方法和界面配置管理。在三维场景中可以直接加载二维数据集、二维地图及其二三维缓存数据，而二维数据集、地图与加载在三维场景中的数据也可保存在同一工作空间中并进行三维发布。◆二三维软件统一定制模式应急管理拥有庞大的软件体系，应用软件的无缝集成、接口对接、软件升级维护无不影响着软件稳定运行及安全可靠性。由于二三维一体化的统一定制对接具有统一的开发支撑环境、开发标准及应用接口，大大简化了技术与应用体系上的系统对接难度，减轻了软件开发人员技术转换的难度，提升了系统转换的效率，从而使系统开发更为方便快捷，有助于开发人员将主要精力放在充分满足业务需求的应用开发方向。◆无缝的应用集成当前水文预警信息服务平台正在朝着应用集成一体化，信息一体化、信息更新维护、信息综合分析等新方向发展，原有二、三维简单应用模式已无法满足其应用需求。而二三维一体化应用集成彻底摆脱了庞大而复杂的GIS专业支撑体系，利用其统一提供的应用服务接口，即可直接实现性能和质量更高的专业GIS应用服务，极大地消除了以往跨平台所需解决的专业支撑、异构环境整合、接口转换等综合性难题。随着应急会商系统逐步推广和应用，二三维一体化应用的无缝集成与可扩展性都直接为应急指挥平台提供了各种有效的辅助支撑工具，实现了应急指挥应用一体化，无论从宏观指挥决策上，还是微观三维真实场景逼真视觉模式上，都带来了重大的应用价值。（三）二三维一体化所需平台基于二维和三维GIS各自的优势，人们常常希望在一个系统中同时包含二维和三维的功能。然而，就现在大部分的三维系统而言，即使包含了三维和二维的展示部分，但两者本质上是相互独立的，在数据、表现方法和分析功能等方面都不相同，这无疑为GIS应用带来了巨大的成本和困难。造成这一问题的主要原因，是当前大部分三维系统与主流大型二维GIS平台割裂。而要解决这些问题必须从GIS平台底层技术着手，实现二三维的一体化。Locaspace在进行架构设计时新增了二维三维一体化的技术，并致力于新一代与二维一体化的、面向海量数据管理和强劲分析能力的真空间GIS软件的研发工作，这种更加“GIS”的架构设计必将真正解决三维GIS软件的深度应用问题。LocaSpace三维数字地球软件，小巧专业、绿色的影像、高程、倾斜摄影数据阅读器，支持离线使用。集成了GoogleEarth、天地图等影像和三维地形在线服务。底层开发技术采用C++、OpenGL。软件能够快速地浏览、测量、分析和标注三维地理信息数据和倾斜摄影实景数据。1、产品概述

LocaSpace

是一款专业的三维数字地球软件，具备便捷的影像、高程、倾斜摄影数据阅读功能。

通过使用LocaSpace

，用户能够快速地浏览、测量、分析和标注三维地理信息数据，实现三维场景的飞行浏览和多视角浏览，快捷的对地理信息数据进行格式转换，并且能够逼真的模拟雨、云、雪等天气的三维效果。

2、产品优势

（1）全方面的二三维地理数据浏览

LocaSpace

能够方便地对二维、三维地理数据（包括地形、影像、矢量数据）进行浏览。支持的数据格式包括：影像（*.tiff、*.img、*.lrp等格式）、地形（*.tiff、*.img、*.lrp等栅格数据格式）和矢量数据（*.shp、*.kml、*.tab等格式）。地形数据和影像数据可以支持到全国范围0.6米的分辨率量级。

为了便于更快的浏览三维地形，建议使用本软件把影像和地形数据格式转换为lrp，lrp格式具有更快的加载速度和压缩比。

（2）快速的三维模型、场景浏览

LocaSpace

能够快速的浏览三维模型，支持大批量数据三维场景浏览，包括自然地物及人工设施。速度快、场景精细，是GIS的三维可视化功能的优秀体现。支持的三维模型数据格式包括*.3ds、*.obj、*.gcm等格式。

通过采用LOD机制，三维模型的渲染效率极高，可以支持无限制的模型数量。在ATI

Mobility

Radeon

HD

3400显卡上渲染300万个面片的模型可以达到40帧/秒以上。

（3）领先的倾斜摄影数据浏览

LocaSpace

通过把osgb分块文件建立索引生成一个lfp文件，该lfp文件包含三维模型所在的经度、纬度、高度值，更便于倾斜摄影三维模型在地球上进行定位。支持的倾斜摄影三维模型格式包括*.osgb，首次浏览osgb格式的模型需要生成一个lfp图层文件。

（4）灵活的飞行浏览模式

LocaSpace

具备当今三维GIS技术领先的飞行浏览技术，支持三维场景的飞行浏览和多视角浏览。用户可以很方便地控制、修改浏览线路和飞行速度。

（5）逼真的天气模拟

LocaSpace

可以逼真方便地模拟几种天气现象，并能应用至各个场景中，如真实三维场景中的雪、雨、云效果。

（6）便捷的标注、测量、分析

LocaSpace

可以方便地添加标注、绘制线面、距离测量、高度测量、三角测量和面积测量，进行一系列分析如通视分析、可视域分析、雷达分析、填挖方分析、剖面分析和淹没演示分析等。

5.2一体化城市防汛应急会商支持系统一体化城市防汛应急会商支持系统是具有会商信息准备、会议支持和结果处理功能的防汛会商支持系统，通过直接调用相关的防汛业务管理系统等中央信息应用系统，实现在对相关应用服务系统的查询信息进行分析、会商的基础上，对各类信息按照会商主题的要求进行集成后可视化显示，对所提出的多种方案进行讨论评估，选定决策方案付诸实施，并形成会商的结果报告和选定方案的技术文档等，对防汛抗旱决策的会商过程进行记录、提供会商管理，为以防洪形势分析和调度方案选择为目标的防汛会商提供支持。5.2.1框架设计图5-1应急会商系统框架设计5.2.2功能设计图5-2应急会商系统功能设计（一）水文信息三维可视化与分析模拟（1）雨情进入雨情模块，显示面雨效果，在地图进行显示，自动播放，可以查看未来72小时内某一段时间的雨情预报，效果参照下图：雨情模块主要包括以下五个子模块：1）地图查询地图查询是将所有的站点显示在地图上。鼠标滑过的站点会高亮显示，并在站点上方出现当前的雨情信息。点击某一站点后，会有弹出框，可以查看此站点的累计图、柱状图和累计值。·累计图。主要描述的是选择站点过去一段时间雨量的变化趋势，鼠标可随意选择某一时间点的信息查看。·柱状图。柱状图有两个对比数值：雨量和累计雨量。雨量是某个时间点实时的雨量，累计雨量是某一时间段累计的雨量值，是一个统计值。·累计值。是对柱状图中累计雨量的文字性描述，主要包括某一时间段的累计雨量，以及这个时间段内雨量的最大值和最小值。2）空间分析空间分析是对某一时间段的雨情信息进行分析，点击空间分析会弹出“快速检索”对话框，可以输入开始时间和结束时间，就会将这段时间的雨情信息的变化进行空间的渲染并播放。3）预警查询·预警。包括预警累计图和预警信息。预警累计图主要是当前预警站点历史预警次数以及每次预警的描述信息。预警信息是当前预警站点的雨量信息，以及累计降雨量的描述信息。·预报。可以选择时间段预报未来几小时站点的雨情信息。4）警戒站点警戒站点主要显示以往有过预警信息的所有站点以及当前的雨量信息。点击某一警戒站点会弹出此站点的具体描述信息，包括：站点的名称，历史预警的次数以及每次预警的描述。5）乡镇站点乡镇站点主要是描述乡镇主要站点的雨情信息。乡镇站点的模块功能与地图查询是一致的，可参考地图查询的模块。（2）水情进入水情模块，显示未来3小时内的所有站点水情测量值预报显示。水情主要分为六个功能模块：河道站点、中型水库、小型水库、空间分析、预警查询、警戒站点。1）河道站点河道站点模块显示所有的河道站点以及水位信息。点击某一站点弹出当前的水位和当前的流量，并能预测未来河道水位的变化（折线图和列表的形式表现）。2）中型水库水库的功能模块与河道功能设置相似。选择中型水库，在地图标注所有中型水库的站点位置，并显示当前水位。点击某一站点，弹出当前水位、当前库容以及未来某一时间段的变化。3）小型水库小型水库功能设计与中型水库一样。可以参照中型水库的设计。4）空间分析空间分析模块可以选择某一时间段，进行水情信息的预报显示。选择空间分析模块，弹出快速查询选框，输入开始时间和结束时间，地图上就会显示所有河道、水库的站点以及水位的变化过程。5）预警查询预警查询模块是在地图显示所有的预警的站点、当前水位以及预警级别。选择某一预警站点会弹出当前的水位、流量（库容）以及未来的变化，与单站点不同之处在于，在预警站点弹出框中会有一条预警线。6）警戒站点警戒站点主要显示以往有过预警信息的所有站点以及当前的水情信息。点击某一警戒站点会弹出此站点的具体描述信息，包括：站点的名称，历史预警的次数以及每次预警的描述。（3）积水积水模块设计默认显示道路网格，定位到东区，显示东区范围内的站点。积水分为东区查询、西区查询、空间查询、预警查询四个模块。可以在地图工具进行东、西区域切换。点击站点，弹出该站点的相关的视频、三维和数据统计图表。东区查询东区查询是为了将地图切换到东区显示，显示东区的主要道路，以及道路的积水信息，以道路的不同颜色来区分道路积水的等级。点击道路可以显示该道路的视频、三维以及数据统计图表。西区查询西区查询功能与东区查询相似，是为了将地图切换到西区显示，显示西区的主要道路，以及道路的积水信息。同样以不同的颜色来区分道路的积水等级。点击道路可查看该道路的视频、三维以及数据统计图表。空间分析选择空间查询会弹出快速检索的对话框，可以选择开始时间和结束时间，可以查询这段时间内道路积水的变化，以颜色的变化来展示道路积水情况的变化。预警查询预警查询是显示所有预警的道路路段，以及当前的积水信息。选择某一预警的路段弹出当前道路的信息，包括：道路的名称、位置、视频、三维以及数据统计图表。（二）应急响应（1）驾驶舱围绕KPI（关键绩效指标），通过预警图、仪表盘、趋势图、占比图、同比图、环比图等方式给领导层和管理层以最直观的方式进行数据展现和KPI数据的监控，进而实现数据信息的跟踪、分析，便于了解当前城市水文情况，反映具体的现状。根据领导分工和权限的不同，用户可以个性化定置所关心的KPI信息，与现有框架中驾驶舱相比，升级后框架的驾驶舱，在方便用户的情况下，也可减少开发人员的工作量。（2）大数据分析在线多维数据分析为在元数据的统一管理下，用户根据不同的关注领域创建各种主题和数据立方体(CUBE)，灵活进行报表、指标的各种维度的分类组合统计展现，提供可视化工具进行维度、指标的配置，并根据用户需求，定制各类固定报表、图表，提供数据查看/打印/导出功能，支持多维动态分析，提供数据钻取和切片/切块功能，支持钻取到每个对象的细部数据，支持渐变维的管理与分析；专业分析，为专业人员提供如过滤、排序、分布、行列互换以及一些基本统计分析功能。（3）即席数据查询即席查询是为了解决业务问题、实现业务分析而访问数据仓库，从数据中寻找答案的一种方法，与固定式报表、易表相比，即席查询具有灵活多变、不可预知等特点，可提供各种向导式界面、图形查询生成器、提示窗口等内容，通过简单的鼠标操作实现即席查询、报告生成、图表生成、深入分析和发布等功能，它的易操作性使业务人员经过简单培训即可轻松的设计报表和进行查询分析。另外，即席查询还提供包括条件查询、模糊查询、组合查询、关键字搜索等统计分析，并对结果进行各类排序、TOPN、基本统计（总量、均值、最大最小等）、支持各种类型发布，包括生成EXCEL、PDF、HTML等文件功能。5.2.3三维模型建设（一）精细建模设计原则1实用性原则在制作数字三维模型时需考虑模型的真实性和美观性，制作的模型需符合城市1：500城市地形图要求，反应真实现状能够为城市设计提供直观的数据模型。模型的组织结构合理，按照单体性质进行组织分类，方便不同部门、不同展示软件对模型的提取，提高模型的可利用率。2先进性原则在建模的技术设计上，要注重吸取同类项目的建设经验，在技术上，采用先进的且成熟的技术，使得设计流程更加合理、更为先进。此外充分考虑工作区的现状和特点，在保证模型精度的情况下降低模型的复杂度，尽可能采用先进的计算机软、硬件环境。3规范性、标准化规范性、标准化是大面积建模的基本要求，也是模型与展示系统兼容和进一步扩充的根本保证。在模型建设之前将有明确的统一的数据建设规范和质量标准，整个模型建设规范标准的制定在满足询价采购文件技术要求的基础上，还要遵循国家规范标准和有关行业规范标准。4稳定性原则模型模型稳定性能(performance)设计非常重要，对客户端软件来说性能好的软件会获得良好的用户体验，从而给用户留下高质量软件的良好印象。因此在进行架构设计中性能设计非常重要。本次建模的稳定性是指模型的正确性、唯一性两个方面，如：场景中不能出现相互叠加的面，避免出现相互交错的面，面与面之间的连接要闭合，不能出现裂缝。目的是为了避免出现模型多次使用后出现变形，纹理丢失等问题。5三维模型分类原则为了减少数据量，提高模型显示浏览速度，可以将道路、水系进行分类，对不同类别区别建模，即在达到自身显示效果要求的情况下尽量减少模型的贴面数以及模型精度来减少数据量。三维模型的质量应满足完整性、几何精度、属性精度、现势性和逻辑一致性的要求：(1)三维模型全面完整的数据要素，不存在遗漏，不能重复或含有大量冗余数据；(2)不同数据之间含有正确、完整的拓扑关系，三维空间数据的坐标具有拓扑一致性；(3)三维模型数据的平面坐标值(X、Y)应与甲方提供的DLG保持一致；(4)地物高度(Z)应与甲方提供的数据保持一致；(5)模型数据各组成部分的相对位置应准确；(6)各类模型分类及其编码应正确完整；属性项和属性值应准确、完整。（二）三维精细建模流程三维建模需满足三维模型精准、美观、切合实际的要求，本次三维建模的整体流程示意图如下所示：三维数据三维数据二维数据ws700@ad转换工具Locaspace管网用模型模型库入库转换XPLDOMDEM地物模型地物模型坐标数据WFS服务生成MPT地形数据IISBSCS图5-3整体流程示意图1三维模型数据转入参考测绘行业标准《三维地理信息模型生产规范》(CH/T9016-2012)要求，收集、平整、对齐及转入三维模型建设方提供的成果数据，包括简单模型、模型纹理数据、属性数据、小场景数据、模型坐标数据及元数据等(模型包括建筑模型、交通设施模型及水系模型等)，实现现有城市模型底部与地形模型的有效衔接。图5-4三维数据模型转入2地形数据生成通过西海岸新区融合影像图(DOM)和地形高程(DEM)，生成符合现实的地形影像数据(MPT)，供三维平台加载展示。生成流程如下图所示：图5-5地形数据生成流程3三维场景整合流程在三维平台中分别对地形数据、三维数据、模型加载和配置。具体流程如下：图5-6三维场景整合图4三维全景发布整合路面三维模型及水系模型数据，创建、发布西海岸新区三维城市水文场景。5数据完整性检查三维模型数据应完整全面，不应有重复或遗漏。6数据逻辑一致性检查（1）概念一致性检查三维模型数据分类、分层、数据结构、属性、模型间关系在同一层次上应保持一致，在不同层次上应符合统一的体现规则。（2）模型表现一致性检查三维模型数据应保证整体效果、色调协调，烘焙光影关系一致。7空间精度检查入库前的三维模型数据、数据库中的三维模型数据及由数据库派生的三维模型数据产品的空间精度应满足项目规范精度的精度要求。8属性精度检查属性数据的属性项及其名称、类型、长度、顺序、属性值等应准确、完整。（三）三维模型本次三维建模模型比例尺为1:500。利用已有的空三成果和影像资料，在数字摄影测量工作站进行数据采集，采集的成果为三维矢量线，在软件平台软件中，以矢量数据为基础，结合原始影像和DEM数据，通过相机文件和影像的外方位元素进行计算，快速有效的提取三维模型，将提取的模型进行格式转换，并在3DMAX建模软件中编辑，进行模型法线处理和三角线处理，以及表面纹理贴敷。按照地理要素类型的不同，每一类地理要素都有不同的技术规定，包含建模内容、建模方法、建模细节表现等。1道路模型（1）建模内容及规定道路模型主要包括以下内容：1)道路：包括城市道路和乡村道路等。2)轨道交通及桥梁：包括铁路、轻轨、高架路、车行桥、人行桥等。3)道路附属设施：包括道路交通标志和标线、路沿、植被隔离带、栅栏、顶篷、路灯、信号灯等。道路模型建模应符合以下规定：1)道路及其附属设施的位置及平面信息应根据1：500、1：1000、1：2000等比例尺的地形图或DOM确定，高度信息可进行实地测量或根据遥感影像、航空影像及现场勘查资料进行判读。2)道路的铺装方式和材质特点可依据地区现状主要道路特征确定，人行道的铺装图案材质及颜色宜实地采集。3)道路上的各类交通标识宜与实际情况一致，包括各类交通标志、标线和信号灯等。4)其它道路附属设施宜依据现实生活中的典型示例进行建模或纹理表现，几何尺寸应符合相关设施的设计、制造规范、可重复使用。（2）建模方法1)道路及其附属设施线状模型应依据地形图或TDOM中的道路中心线制作，应与道路中心线一致，弧线路段可作圆滑处理。2)道路模型建模方法：①应准确反映交通设施及附属设施的结构特征，任一维度变化超过1m的结构特征均应进行三维几何建模。②基底轮廓线应与地形图或设计图一致，弧线路段可作圆滑处理，模型高度可进行现场测量或通过现场照片判读。③纹理要求细节清晰，准确反映建模物体材质特征，不同材质或铺装形式之间的差别与分隔应清晰反映。④交通模型的基底应与所处地形位置处于同一水平面上，与地形起伏相吻合。（3）细节表现要求交通要素模型精细度应符合下表要求：表5-1交通模型精细度表现分级内容I级Ⅱ级Ⅲ级Ⅳ级地面道路细节建模表现或地形表现主体建模表现或地形表现主体建模表现或地形表现主体建模表现或地形表现路基主体建模表现或地形表现主体建模表现或地形表现主体建模表现或地形表现地形表现或不表现路面交通标线主体建模表现主体建模表现或地形表现地形表现或不表现不表现人行道细节建模表现主体建模表现主体建模表现或地形表现地形表现或不表现道路隔离带细节建模表现主体建模表现主体建模表现或地形表现地形表现或不表现道路声屏障主体建模表现主体建模表现不表现不表现交通护栏主体建模表现主体建模表现主体建模表现不表现环岛主体建模表现主体建模表现符号表现不表现公交站台细节建模表现符号表现地形表现或不表现不表现列车站台细节建模表现主体建模表现主体建模表现或地形表现地形表现或不表现公路、铁路隧道细节建模表现主体建模表现不表现不表现铁轨主体建模表现或地形表现主体建模表现或地形表现主体建模表现或地形表现地形表现或不表现高架路细节建模表现主体建模表现主体建模表现符号表现立交桥细节建模表现主体建模表现主体建模表现符号表现车行桥细节建模表现主体建模表现主体建模表现符号表现人行桥细节建模表现主体建模表现主体建模表现符号表现2水系模型（1）建模内容及规定水系模型主要包括以下内容：水面、河床、码头、河堤、护栏、防洪墙(堤)等。水系模型制作应符合下列规定：1)水系及其附属设施的位置及平面信息应根据1:500、1:1000、1:2000等比例尺的地形图或DOM确定，水深信息可进行实地测量或根据遥感影像、航空影像及现场勘查资料进行判读。2)水系模型制作时必须保证有水的底面与侧面存在，底面应与地形相吻合，水面用示意纹理表达。当水底和地景相连为一体时，可直接采用水面纹理。3)河堤、护栏、防洪墙等附属设施建设时宜依据现实中的典型形式进行建模或纹理表现，几何尺寸应符合相关设施的设计、制造规范。为配合三维场景展示效果，可允许一定的地形损失。4)水面纹理可根据特定需求表现为静止或动态动画效果。（2）建模方法1)水系模型可依据地形图中水系中心线制作，弧线水系可作圆滑处理。也可采用CAD及其他建模技术中的一种或几种方式组合建模。2)水系模型建模方法：①水系及其附属设施的地理位置应以1:2000及以上比例尺地形图或DOM为基准确定，水深应根据航摄获取的影像、DEM模型或现场勘查进行判读提取。②水系及其附属设施都建模表现。③河堤、护栏、防洪墙等附属设施建模时，为配合三维场景展示效果，需更改DEM与三维模型匹配。④水面可根据需要通过建模或地形表现，水面纹理可根据特定需求表现为静止、动态动画效果，或半透明效果。（3）细节表现要求水系模型精细度应符合下表要求：表5-2水系模型精细度表现分级内容I级Ⅱ级Ⅲ级Ⅳ级水面主体建模表现或地形表现主体建模表现或地形表现主体建模表现或地形表现地形表现或不表现河床主体建模表现或地形表现主体建模表现或地形表现地形表现或不表现不表现码头主体建模表现或地形表现主体建模表现或地形表现主体建模表现或地形表现地形表现或不表现停泊场主体建模表现或地形表现主体建模表现或地形表现主体建模表现或地形表现地形表现或不表现防洪墙(堤)主体建模表现主体建模表现主体建模表现不表现河堤主体建模表现或地形表现主体建模表现或地形表现主体建模表现或地形表现地形表现或不表现护栏细节建模表现主体建模表现不表现不表现滩涂主体建模表现或地形表现主体建模表现或地形表现地形表现或不表现不表现明礁主体建模表现或地形表现符号表现地形表现或不表现不表现水闸主体建模表现主体建模表现符号表现地形表现或不表现滚水埂主体建模表现主体建模表现主体建模表现不表现拦水坝主体建模表现主体建模表现主体建模表现不表现防波堤主体建模表现或地形表现主体建模表现或地形表现主体建模表现或地形表现地形表现或不表现亲水平台细节建模表现主体建模表现主体建模表现或地形表现地形表现或不表现亲水台阶细节建模表现主体建模表现地形表现或不表现地形表现或不表现（四）模型数据的获取（一）地形地貌三维模型按照数据的来源，DEM的数据的获取方法可以分为：利用地形图、利用摄影测量方法、为野外实地测量、利用现有DEM数据以及其它数据获取方法。(l)野外实地测量获取DEM数据野外实地测量可以获取精度较高的数据，主要利用水准仪、经纬仪、全站仪以及GPS等测量仪器进行数据采集。野外测量工作量大，时间长，效率低下，对人员身体素质能力要求较高。(2)以地形图为数据源的DEM数据获取数字高程模型可以通过地形图获取丰富的数据来源，世界各国均具有不同比例尺的地形图，目前通过地形图来获取数据的手段是应用较为广泛的方式。此方法的优势在于容易获取数据，而且数据采集的速度快。通过地形图获取数据的方法主要有手扶跟踪方法和地形图扫描矢量化方法。等高线较为稀疏的地区一般采用手扶数字化跟踪方法，采集精度比较高，但是采集速度较慢，需要大量的人力物力。扫描矢量化特点为：速度快、人工干预少、精度高。利用地形图扫描较厚的数字图像的数据采集技术已经比较成熟，相应软件也不断的更新出现。(3)摄影测量方式获取DEM数据摄影测量方式是一种快速有效获取大面积DEM的方法。利用摄影测量的基本原理，将摄影测量数据或者遥感的立体相对，在数字摄影测量工作站或Erdas等影像处理软件上进行绝对定向、相对定向、内定向等处理后，采用自动或者半自动方式按照一定的间距获得DEM数据。但此方法获取数据源的成本较高，生成的DEM精度也偏低，多作业人员的素质要求也比较高。(4)现有的DEM数据目前，在世界各国，尤其是发达国家，渐渐建立起覆盖本国国土的各种比例尺的DEM。迄今在我国，盖全国方位的1:100万、1：25万、1：5万的数字高程模型已建成，一些重点防洪区域的1:10000的数字高程模型(DEM)也已经建成，此外还有一些省市级别的1：10000数字高程模型已经全面展开。不同尺度的DEM，在数据源上保证了数字城市DEM的来源的充足和准确。(5)其它数据采集方法目前DEM的获取同样也采用激光雷达、激光扫描系统等先进设备来生成DEM。另外，地质探测、气压测高和重力测量等也是采集数据并生成DEM数据的常用方法。但是，利用这些方法生成的DEM采集数据的范围较大、精度较低，适于宏观上的应用和分析。DEM制作流程如下：图5-7DEM流程图（二）现状建构筑物三维模型现状建构筑物三维模型包括建模区域内所有建筑模型、道路模型、水系模型等等。现状建构筑物三维模型模型数据包括：三维坐标数据、地物纹理数据、地物属性数据。(1)三维坐标数据三维坐标数据主要是指建筑物平面的二维坐标和建筑物高程数据。平面数据的获取方法有：①扫描数字化，即对纸质或者数字化的二维平面地形图和设计图扫描而获取数据。②通过在野外实地利用传统测绘方式测量获取。③平面二维GIS提取，地物在二维GIS中的形状一般需要通过投影到地面的轮廓线来表达，将该轮廓线提取，并生成面状要素存储在地图数据中。从二维地图中提取三维地物的投影数据主要有两种途径：一种是把面数据转换成线数据重新获取地物的轮廓线；另一种是将地物轮廓面数据作为三维地物模型的地面。该方法的特点在于利用已有的数据成果，节省了时间，避免了重复劳动，降低了成本，从而提高了工作效率。④利用遥感或航拍影像获取，从影像获取地物平面数据主要有两种方式。第一种是使用航空影像交互式获取。航空影像图片分辨率高，可以真实地反映建筑物的部分侧面、顶面信息以及大部分建筑物的附属信息，结合手工交互数字化获取建筑物的外部形状。该方法虽然获取的数据比较真实，但需要专业人员操作，对操作人员的专业素质要求也较高，同时工作量巨大，建模速度慢。第二种利用高分辨率卫星遥感数据自动提取。在卫星遥感高分辨率影像中获取地物实时的高分辨率的影像数据，利用遥感面向对象的方式，可以自动提取地物的轮廓。通过自动提取地物轮廓数据的优点是获取数据速度非常快，但由于在城市建筑物之间会有互相遮掩，导致不能精确、完整地提取的几何信息，为保证正确率。在后期工作中必须要人工处理。三维建筑高度数据主要有通过以下几种方式获取方法：①从建筑景观设计建造图纸中来获得建筑物高程数据以及形状信息。②从已建立好的地理信息系统专题数据库中获取。在现有的二维地理信息的地图资料中，获取建筑物专题信息数据库，或在别的包含建筑物高度字段数据的专题数据库中获取，如包含建筑物高程信息，可以直接提取来利用；若没有，可根据建筑物层数和建筑物使用性质估算建筑物高程信息。此方法成本较低、工作量相对较小，但是由于通过估算得到的数据所以不够精确。③从影像中来直接提取建筑物高度以及其他信息，此方法的有点是效率高，但目前还不能自动处理大量数据。④激光雷达系统