二三維一體化的核心價值

1、真空間GIS突破二三維瓶頸真空間(Realspace) GIS是相對于紙空間(Paperspace) GIS而言的。所謂紙空間，是指投影以后的紙圖坐標空間。 相應地，紙空間GIS指的是以投影后的紙圖坐標空間為基礎的GIS軟件。所謂真空間，是指三維地理空間和基于 地理球面或橢球面的二維地圖空間。真空間GIS指的是以三維地理空間和基于地理球面或橢球面二維地圖空間為基 礎的GIS。1、三維與二維GIS的對比三維GIS在展示效果和分析決策方面有著二維GIS無法比擬的優(yōu)勢。三維GIS無需投影即可描述真實世界面貌，可 表達二維GIS無法表達的地物和自然現(xiàn)象，且更加形象、直觀，有利于將GIS推向大眾化；在空

2、間分析上，三維GIS 不僅能完全集成二維的空間分析功能，還能突破空間信息在二維平面中單調展示的束縛，為信息判讀和空間分析提供 了更好的途徑，也可為各行業(yè)提供更直觀的輔助決策支持。但是，從20世紀60年代就發(fā)展起來的二維GIS在功能、性能、數(shù)據(jù)、應用等方面無疑是新老GIS客戶難以割舍的 部分。二維GIS具有簡單的數(shù)據(jù)模型、寶貴的大量空間數(shù)據(jù)、豐富的地圖制圖功能、多種多樣的查詢、分析決策方法、 成熟的業(yè)務應用流程，這些都注定了在相當一段時間內，以可視化為主的三維GIS難以完全取代二維GIS。另外，與二維GIS相比，三維空間數(shù)據(jù)的獲取成本更為昂貴，尤其是大規(guī)模的三維場景建模；其次，三維數(shù)據(jù)模型相 對

3、與二維更為復雜，導致基于三維的空間查詢和分析功能的算法效率較低；最后，由于網絡傳輸、海量數(shù)據(jù)管理的限 制，三維GIS尚未達到實時”的要求。2、二三維一體化的 Realspace GIS基于二維和三維GIS各自的優(yōu)勢，人們常常希望在一個系統(tǒng)中同時包含二維和三維的功能。然而，就現(xiàn)在大部分的三 維系統(tǒng)而言，即使包含了三維和二維的展示部分，但兩者本質上是相互獨立的，在數(shù)據(jù)、表現(xiàn)方法和分析功能等方面 都不相同，這無疑為GIS應用帶來了巨大的成本和困難。造成這一問題的主要原因，是當前大部分三維系統(tǒng)與主流大 型二維GIS平臺割裂。而要解決這些問題必須從GIS平臺底層技術著手，實現(xiàn)二三維的一體化。SuperM

4、ap UGC在進行架構設計時新增了二維三維一體化的Realspace技術，并致力于新一代與二維一體化的、面 向海量數(shù)據(jù)管理和強勁分析能力的真空間GIS軟件的研發(fā)工作，這種更加、GIS的架構設計必將真正解決三維GIS 軟件的深度應用問題。相對于二維GIS將真實空間投影到二維平面進行表達、分析等，SuperMap推出的Realspace 技術無需投影，直接將經緯度數(shù)據(jù)加載到三維球面上顯示，是真正的三維地理空間的顯示。SuperMapRealspace GIS產品由 SuperMap 的桌面產品(SuperMap Deskpro.Net 6R)、組件產品(SuperMap Object.Net 6R

5、)、服務器產品(SuperMapiServer Java 6R)中的 Realspace 模塊和客戶端 SuperMapiClient 6R for Realspace 共同組成。對于 SuperMapiServerRealspace 來說，桌面 Realspace 和組件 Realspace 是數(shù)據(jù)準 備的基礎，本文提到的數(shù)據(jù)導入、加載、緩存等操作，由桌面和組件均可完成，用戶可根據(jù)需要進行選擇。另外，客 戶端Realspace與服務器端Realspace本來就是密不可分的，二者互為支持，服務器端的功能需要客戶端來體現(xiàn)， 而客戶端的操作則需要服務器端的支持。SuperMapRealspace

6、GIS著眼于二三維一體化的思想，從設計和具體實現(xiàn)上充分考慮到了兩者的有機結合，具體表現(xiàn)在二維三維數(shù)據(jù)一體化、顯示一體化、分析一體化、服務發(fā)布一體化等方面。1）數(shù)據(jù)存儲管理的一體化Realspace GIS采用了 SuperMap SDX+空間數(shù)據(jù)庫技術來高效地、一體化地存儲和管理二維三維空間數(shù)據(jù)，使二 維數(shù)據(jù)與三維數(shù)據(jù)在數(shù)據(jù)模型和數(shù)據(jù)結構上保持了一體化。不僅三維GIS數(shù)據(jù)能夠兼容二維數(shù)據(jù)結構，而且二維數(shù)據(jù) 也做了適當調整，可以在無需任何轉換處理的情況下，直接高性能地在三維場景中可視化，使得數(shù)據(jù)更新和維護更為 容易。2）顯示的一體化在數(shù)據(jù)一體化的基礎上，Realspace GIS支持將海量二維數(shù)

7、據(jù)不經任何轉換地、高效地加載到三維場景中顯示，同時 也支持將三維模型以快照的形式呈現(xiàn)到二維窗口中。在制圖方面，Realspace GIS集成了二維專題圖的功能，支持在三維場景中制作二維的大部分專題圖，例如點密度專 題圖、分段專題圖、標簽專題圖等，同時還支持制作具有立體感的柱狀圖、餅圖等專題圖效果。3）分析一體化空間查詢和分析是GIS的基本特征，傳統(tǒng)的二維GIS系統(tǒng)在緩沖區(qū)分析、疊加分析、表面分析、交通網絡分析等方 面已經非常成熟。而當前的大多數(shù)三維系統(tǒng)由于沒有GIS引擎的支持，尚不具備強大的查詢和分析功能。另一方面， 基于真三維的許多分析功能由于算法復雜、效率低下，尚處于研究階段。在這種情況下

8、，在三維場景中使用基于二維 算法的緩沖區(qū)分析、疊加分析、網絡分析、統(tǒng)計分析等功能仍然具有很大的實用價值。由于Realspace GIS采用了與二維一體化的空間分析和算法引擎，所以二維的大部分查詢（包括屬性查詢、空間查 詢）、分析功能都可以在三維系統(tǒng)中使用，同時它還會提供通視分析、淹沒分析、三維量算等一些真三維空間的分析 功能。4）服務一體化現(xiàn)在SuperMapiServer已經提供了完整的二三維一體化的服務發(fā)布方案，即二維服務與三維服務采用同樣的方法發(fā) 布，采用統(tǒng)一的設計方法和界面進行配置管理。同時，三維場景中可以直接加載二維數(shù)據(jù)集、二維地圖及其二三維緩 存數(shù)據(jù)，二維數(shù)據(jù)集、地圖與加載在三維場

9、景中的數(shù)據(jù)可保存在同一工作空間中并進行三維發(fā)布。透視應急管理中的一體化GIS價值二三維一體化GIS并非簡單的二、三維視圖切換，它實現(xiàn)了從數(shù)據(jù)結構、數(shù)據(jù)存儲、數(shù)據(jù)管理、可視化和分析功能等 多層次整合，形成了完整二維與三維一體化的解決方案，從而為三維GIS技術的深度應用提供了技術基礎。在這種情 況下，二維建庫成果可以直接在三維里進行應用，而通過二維數(shù)據(jù)和三維模型的組合，還可實現(xiàn)二維功能和三維效果 的完美搭配應用。S VmiBifip JL4 .f JLJb SrNJSA“IL h K5 J ggj*a iLtnjr MimUt =4 A PTE/jd-W4W s r 2iBmi uMllknl 撰

10、v wway*11年t圖1二三維一體化應用在我國以往的應急管理平臺建設中，由于傳統(tǒng)二、三維GIS都是獨立應用，積累了大量二、三維數(shù)據(jù)（包括二維、三維矢量數(shù)據(jù)、各種影像數(shù)據(jù)、3D模型數(shù)據(jù)等），隨著應急管理平臺不斷的推廣應用 以及GIS與應急管理平臺的深入結合，由此導致的海量數(shù)據(jù)處理問題在我國各種的應急管理平臺建設 中日益突出，并成為我們當前應急管理平臺建設的關鍵。而同時，由于二維GIS與三維GIS各具優(yōu)勢， 比如二維GIS具有直觀、抽象表達方式，而三維GIS則具有視覺逼真的效果，但因為歷史環(huán)境的問題 導致了二、三維數(shù)據(jù)結構不一、冗余性高等現(xiàn)象的存在，如何充分利用已有二、三維數(shù)據(jù)及功能已成 為我們

11、最需要考慮的問題。按傳統(tǒng)辦法我們需要花費大量的人力、物力去進行數(shù)據(jù)處理、轉換與融合以及系統(tǒng)軟件的升級、維護 等。但在應急指揮中，所擁有的人力（如信息獲取人員、救援人員，指揮力量、專家等）、物力資源 （救援物資、設施等）原本就相對匱乏，上述辦法必然將對應急管理資源的合理利用與分配帶來一定 的困難。而通過二三維一體化即，數(shù)據(jù)一體化（獲取、處理、存儲、管理、展示）、功能一體化、服 務一體化，不但能夠節(jié)省資源、減輕系統(tǒng)對接的難度，還將為應急管理等行業(yè)領域創(chuàng)造一些新的應用 需求及市場機會。1、節(jié)省資源數(shù)據(jù)存儲空間節(jié)省在我國基礎地理信息建設過程中，海量基礎數(shù)據(jù)管理以及數(shù)據(jù)處理速度的瓶頸一直是我們關注的焦點

12、。 當前，隨著我國地理信息技術的進步及計算機性能不斷提升，GIS在各個領域的應用日益廣泛。一方 面，二維GIS的應用已相當成熟，三維GIS的應用也正不斷走向深入；另一方面，傳統(tǒng)GIS應用建 設中二、三維空間數(shù)據(jù)冗余嚴重，不但導致了存儲介質和硬件存儲設備的幾何級數(shù)增長，形成一個龐 大的硬件存儲管理體系，同時也帶來了二、三維海量異構數(shù)據(jù)的處理以及轉化利用難題，嚴重影響了 當前的應急平臺化建設。二三維一體化存儲的實現(xiàn)將有效改觀上述局面，它可以將二維數(shù)據(jù)直接轉換為三維數(shù)據(jù)加載應用，而 無需重新構建對應的三維數(shù)據(jù)，不但直接改變了二三維數(shù)據(jù)物理空間冗余構成方式，同時也直接降低 了對海量數(shù)據(jù)硬件載體的存儲空

13、間要求。數(shù)據(jù)處理資源節(jié)省在數(shù)據(jù)一體化的基礎上，Realspace GIS支持將海量二維數(shù)據(jù)不經任何轉換地、高效地加載到三維場景 中顯示，同時也支持將三維模型以快照的形式顯示到二維窗口中。系統(tǒng)維護人員無需再為進行海量二 維、三維數(shù)據(jù)采集更新、轉換及處理的繁瑣任務而煩惱。系統(tǒng)運維資源合理利用通過二三維服務一體化，能夠極大地節(jié)省計算機運行資源，有效解決以往二維、三維獨立運行耗費巨 大計算機CPU占用的問題，同時也從性能上突破了以往GIS應用對高硬件配置、高內存使用等的依 賴性問題。同時，通過二三維服務一體化可以實現(xiàn)系統(tǒng)運維工作的合理化。在此基礎上，系統(tǒng)運行維護人員無需 擔心在不同二維、三維系統(tǒng)之間進

14、行復雜的數(shù)據(jù)同步更新、系統(tǒng)升級維護等工作。系統(tǒng)開發(fā)人員也無 需再為單獨定制維護二維、三維應用系統(tǒng)及其在不同開發(fā)環(huán)境中切換而擔心，統(tǒng)一的定制開發(fā)不僅簡 化了開發(fā)人員系統(tǒng)維護、開發(fā)的難度，也使得軟件開發(fā)及軟件運行過程加高效、穩(wěn)定。時間資源的有效利用通過二三維一體化服務，能夠使業(yè)務人員操作、信息獲取更加方便快捷。由于業(yè)務人員無需進行多窗 口間的任務切換和信息的反復獲取，這樣使得信息獲取更方便、快捷、內容也更豐富。另外，因為一 體化窗口同時具有二維、三維綜合優(yōu)勢，可盡展二維宏觀抽象性及三維場景的逼真模擬等新特性信息 優(yōu)勢，所以系統(tǒng)具備了良好的可操作性、快捷而更具價值性的信息獲取方式，直接縮短了業(yè)務操作

15、人 員響應以及信息獲取有效判斷的時間。同時，二三維一體化的實現(xiàn)還有助于指揮人員進行快速的輔助決策。指揮人員在應急指揮中，通過一 體化的平臺標繪制圖功能、實現(xiàn)了綜合一體化的態(tài)勢場景等，能夠幫助指揮人員快速準確地表達指揮 信息，顯著提高了應急指揮人員的指揮效率以及信息的傳遞速率，縮短了應急指揮響應時間，為應急 指揮平臺提供更好的輔助支撐工具?？焖俚娜S場景構建及科學決策通過二三維一體化，有助于節(jié)省指揮救援力量，幫助輔助指揮人員獲取更加全面的形勢，并準確迅速 地做出科學判斷與宏觀決策。結合二三維一體化的綜合優(yōu)勢特征，可以使指揮信息同時具備宏觀抽象 性與微觀真實性，其豐富的信息承載量，將為綜合決策者提

16、供更直接、有力的輔助信息。在應急指揮過程中，通過二三維一體化，還能提供實時全面、真實有效的信息。例如通過快速小場景 建模（矢量、三維模型快速構建），為應急人員提供快速可視化引導，為執(zhí)勤任務人員提供快速熟悉 任務的環(huán)境，方便指揮人員快速制定作戰(zhàn)方案，并可輔助分析犯罪現(xiàn)場可能位置及設施情況。另外， 通過對北斗、GPS實時定位引入，還能夠更加精確獲取位置信息等，方便現(xiàn)場指揮人員準確判斷復雜 應急形勢，使作戰(zhàn)指揮調度更具有可控性。同時，借助二三維一體化也能更好地通過二三維場景模擬 一個行動過程，推演行動方案，進行完善布局設卡等分析。信息全面共享，有效解決以往由于空間有限、人員有限、信息有限等問題帶來的

17、問題。二三維一體化 其豐富的信息量、一張圖的共享模式、遠程協(xié)同會商模式的支撐等可盡顯現(xiàn)代化指揮應急科技優(yōu)勢， 使應急管理從應急指揮力量、應急救援資源、應急時效性等各方面都能得到顯著提升。2、減輕對接難度通過二三維一體化，能夠有效解決長期以來由二維、三維兩個系統(tǒng)并存而帶來的數(shù)據(jù)資源整合對接難、 應用服務多樣化集成、二三維顯示的融合、高性能二維分析功能與三維新技術的結合等各種問題。正 是由于實現(xiàn)了二三維數(shù)據(jù)任意對接、功能分析對接、展示一體化融合、分析服務無縫集成等，從而有 效減輕了系統(tǒng)對接難度。二三維數(shù)據(jù)任意對接Realspace GIS在二三維數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)模型和數(shù)據(jù)結構上保持了一體化。不僅三維GI

18、S數(shù)據(jù)能夠兼容二 維數(shù)據(jù)結構，而且二維數(shù)據(jù)也做了適當調整，所有的二維數(shù)據(jù)無需任何轉換處理即可直接高性能地在 三維場景中可視化，使得其空間數(shù)據(jù)更易于更新和維護。另一方面，快速的三維場景構建，直接支持 原有二維數(shù)據(jù)加載與抽象性表達方式，以及二維數(shù)據(jù)高效的索引、目錄管理、地圖動態(tài)切圖緩存等， 則有效地提高了數(shù)據(jù)轉換效率及可用性。在目前的應急管理信息平臺建設中，我國已經積累了大量二維基礎影像數(shù)據(jù)、矢量數(shù)據(jù)、地名地址、 專題空間地理信息數(shù)據(jù)以及部分重點三維矢量數(shù)據(jù)、模型數(shù)據(jù)等。而Realspace GIS能夠直接支持二 維、三維數(shù)據(jù)融合加載、顯示以及存儲管理，且無需特別轉換處理，真正實現(xiàn)了包括統(tǒng)一數(shù)據(jù)建

19、設、 數(shù)據(jù)存儲管理、數(shù)據(jù)展示、數(shù)據(jù)服務與數(shù)據(jù)發(fā)布方式在內的二三維數(shù)據(jù)直接任意對接，將在我國未來 的應急平臺建設中發(fā)揮重要作用。二三維功能分析對接二維GIS經過多年的發(fā)展已經形成了大量成熟的空間分析、計算的模型，而這是三維GIS在短時間內 難以達到的。從某種程度上看，我們可以把二維數(shù)據(jù)模型、二維查詢分析算法以及二維可視化都看作 是三維GIS的一種特定情形，是針對三維GIS在特定應用場景下的簡化。目前，在應急管理輔助決策指揮應用中，諸如應急救援生命線緩沖區(qū)分析、救援力量資源等疊加分析、 損毀表面分析、交通網絡中斷分析等基本的GIS空間查詢與分析功能應用已經非常成熟。而當前的大 多數(shù)三維系統(tǒng)由于沒有

20、GIS引擎的支持，尚不具備強大的查詢和分析功能。另一方面，基于真三維的 許多分析功能由于算法復雜、效率低下，也尚處于研究階段。在這種情況下，在三維場景中使用基于 二維算法分析統(tǒng)計功能則能夠帶來很大的實用價值。正是由于Realspace GIS采用了二三維一體化的空間分析和算法引擎，二維的大部分查詢（包括屬性 查詢、空間查詢）、分析功能都可以在三維系統(tǒng)中使用，同時Realspace GIS也具備了通視分析、淹 沒分析、三維量算等一些真三維空間的分析功能，不僅為應急指揮輔助決策直接提供了二維與三維分 析功能疊加，同時還融合了各種功能組合的新特性。二三維服務發(fā)布一致性SuperMapiServer提

21、供了完整的二三維一體化服務發(fā)布方案，二維服務與三維服務采用了統(tǒng)一的發(fā)布 方法和界面配置管理。在三維場景中可以直接加載二維數(shù)據(jù)集、二維地圖及其二三維緩存數(shù)據(jù)，而二 維數(shù)據(jù)集、地圖與加載在三維場景中的數(shù)據(jù)也可保存在同一工作空間中并進行三維發(fā)布。二三維軟件統(tǒng)一定制模式應急管理擁有龐大的軟件體系，應用軟件的無縫集成、接口對接、軟件升級維護無不影響著軟件穩(wěn)定 運行及安全可靠性。由于二三維一體化的統(tǒng)一定制對接具有統(tǒng)一的開發(fā)支撐環(huán)境、開發(fā)標準及應用接 口，大大簡化了技術與應用體系上的系統(tǒng)對接難度，減輕了軟件開發(fā)人員技術轉換的難度，提升了系 統(tǒng)轉換的效率，從而使系統(tǒng)開發(fā)更為方便快捷，有助于開發(fā)人員將主要精力放

22、在充分滿足業(yè)務需求的 應用開發(fā)方向。無縫的應用集成當前各種應急指揮平臺正在朝著應用集成一體化，信息一體化、信息更新維護、信息綜合分析等新方 向發(fā)展，原有二、三維簡單應用模式已無法滿足其應用需求。而二三維一體化應用集成徹底擺脫了龐 大而復雜的GIS專業(yè)支撐體系，利用其統(tǒng)一提供的應用服務接口，即可直接實現(xiàn)性能和質量更高的專 業(yè)GIS應用服務，極大地消除了以往跨平臺所需解決的專業(yè)支撐、異構環(huán)境整合、接口轉換等綜合性 難題。隨著應急指揮信息化平臺逐步推廣和應用，二三維一體化應用的無縫集成與可擴展性都直接為應急指 揮平臺提供了各種有效的輔助支撐工具，實現(xiàn)了應急指揮應用一體化，無論從宏觀指揮決策上，還是

23、微觀三維真實場景逼真視覺模式上，都帶來了重大的應用價值。3、創(chuàng)造新的信息化需求和市場機會由于三維GIS更接近于人的視覺習慣，能提供更多信息且更加真實而廣受歡迎，同時由于二維具有比 三維更宏觀、更抽象、更綜合的優(yōu)點，人們希望能夠在二者間各取所長。二三維信息一體化直接保留 了二者原有優(yōu)點，綜合呈現(xiàn)了新的信息特性，可展現(xiàn)從三維的真實可見至二維抽象連續(xù)、多層次的綜 合信息，以及更加豐富的地理信息承載量，創(chuàng)造了地震、衛(wèi)生、安監(jiān)、軍事等應急指揮領域新的信息 需求及市場。平滑過渡的二三維一體化顯示是我國應急指揮的理想應用模式由于二維地圖具有較強的抽象能力，在小比例尺下能夠更加醒目地顯示地理空間要素（以表達指揮標 繪等宏觀層次信息），在較大比例尺下其高分辨率影像直觀真實的特點則比矢量地圖更具