三维GIS在智慧城市中的应用分析

三维 GIS在智慧城市中的应用分析

刘伟良

（广州市城市建设工程监理 有限公司，广东广州， 510000）

摘要：随着信息技术的发展，数字城市的发展正在快速向智慧城市迈进。数字城市和智慧城市有很多区别，数字城市主要是通过多分辨率、多空间、多尺寸对城市进行更为立体地描述，让城市的过去、现在和未来通过数字化的方式展现出来。而智慧城市则在数字城市的基础上，通过互联网和一系列智能应用，让用户获得更加全面的体验，同时，在技术驱动下，让城市的信息化特征更加凸显。三维GIS技术在智慧城市方面的应用能对城市的地理信息进行整合，让城市的数字化布局得到更好地展现，推动城市发展。

关键词：三维GIS；智慧城市；应用

随着我国社会的不断发展，人们对于智慧城市的建造有了更深理解。在建设智慧城市的过程中，应不断利用科学技术手段，推进智慧城市的建造，比如以GIS技术为基础，推动城市化的进程。基于此，文章主要分析了三维GIS在智慧城市中的应用，以期能够促进我国城市化的发展。

1地理信息系统及智慧城市的相关简介

构建智慧城市的关键问题之一就是如何充分利用地理信息网络技术手段，由于地理信息系统为推进智慧城市的持续发展建设提供了重要的地理数据技术支持，对地理信息系统进行充分利用，能够在一定程度上促进我国社会的发展，地理信息系统的构建工作逐渐发展成为国家研究和指导发展构建智慧城市的重要环节。

1.1地理信息系统

地理信息系统（GIS）能够采集、存储、管理相关的数据，在计算机软件信息系统的技术支持下，分析和显示地理信息在整体或部分地球表面或空间区域分布的数据系统信息。GIS的主要数据结构为三层，即数据处理层、应用管理层、业务管理逻辑的深层。其主要的功能特点就是高度可视化，可以直接利用大量数据库及信息技术构建展示出一个平面及立体的建筑虚拟管理模型，清晰直观展现一个城市的各类大型建筑物空间分布管理情况。地理位置信息采集系统中还可以对特定物体地点进行精确定位，以便捷的方式寻找特定地理范围的某个地点与特定物体。主要通过卫星网络通信系统的实时广播接收和GPS等卫星信号定位通信技术实时传递的卫星信号信息得以实现。随着地理信息技术的不断进步，与地理信息系统相关的各种数字化信息技术、存储技术、空间信息分析处理技术、模拟处理技术及其他可视化信息技术也逐渐得到发展应用，构成了我国地理信息服务系统基本的技术构成条件。

1.2智慧城市

智慧城市是一种运用现代互联网、云计算、大数据、空间信息以及信息系统的新型第一代城市信息基础技术，促进我国城市规划、建设、管理和公共服务体系智慧现代化的新技术理念和一种新模式。主要的建设目的是使城市公共服务管理便捷化、城市公共管理流程精细化、生活公共环境管理宜居舒适化、基础公共设施管理智能化、网络安全长效保障化。对于智慧改造城市而言，其持续发展技术理念必须符合现代信息化的技术发展思维模式，是智慧城市未来技术发展的主要趋势。

2三维GIS技术在智慧城市中的应用

2.1三维GIS空间数据库模型

随着互联网+时代的快速发展，智慧城市发展也需要为自动采集城市信息提供新的技术手段，并使这些信息通过远程控制传输。传统的三维空间数据模型难以提供一个城市完整的空间表达与管理解决方案，尤其是宏观规划管理跟微观精细化管理之间的矛盾十分突出。利用三维GIS技术在地面数据模型上收集相关信息，通过三维GIS软件进行转换，以便满足智慧城市建设所需数据模型。特别针对地上、地下和室内、室外多粒度对象统一表达复杂技术应用性与高效性难题，地上、地下和室内、室外一体化表达的真三维GIS模型，刻画了三维空间对象几何、拓扑和语义的特征及其相互关系。统一的空间基准与数据结构、多层次语义与拓扑关系，以及几何与纹理的多细节层次表达等。在构建三维空间数据模型的过程中，需要重点考虑参与建模数据的来源格式与分布特征、建模的对象特征形态与类型、建模的应用目的与需要，以及模型操作功能的实现。三维空间数据结构的建立需要充分考虑实际的应用要求，针对不同的应用场景构建相应的三维数据结构。在建模过程中，需要实现矢量与栅格的结合，并确立面向对象的应用思想。面向对象的三维空间数据模型需要明确四个基本的概念，即分类概念、概括概念、联合概念以及聚集概念。

2.2物联网技术在智慧城市交通中的应用

交通出行和人们的日常生活关系密切，如何通过信息技术为城市居民提供出行便利，充分利用交通资源，避免交通拥堵等一系列问题影响出行体验，成为智慧城市需要解决的重点问题之一。在传统城市道路管理模式中，由于多种因素的影响，有些城市总体管理水平不好，管理效率低下，交通堵塞等问题经常发生，而且车辆拥堵还有可能引发交通事故，给人们的出行带来非常显著的影响。借助物联网技术，可对整个城市交通的运行情况进行实时监控和管理，确保城市交通有序、平稳运行。

2.3高性能三维GIS可视化系统

三维GIS数据的真实感可视化特别强调人机交互响应的实时、低延迟和稳定的图像质量和逼真的场景效果。但对整个城市范围地上下和室内外立体空间复杂场景来说，由于数据量大且粒度不均匀，难达到实时性和逼真性。特别是从室外到室内，随着精细度和逼真度的提高，图形的实时绘制工作量显著增加。场景的复杂性与实时绘制之间的矛盾一直是真实感可视化研究的核心难题。因此，三维GIS技术在智慧城市中的探究与应用显得非常重要，三维GIS可视化引擎充分利用计算机图形学研究的最新成果，基于高效的三维空间数据组织管理和动态调度机制，实现了整个城市范围三维空间数据的局部动态装载与优化，场景LOD自适应计算，视域内大量复杂物体的实时遮挡剔除，GPU、CPU协同的复杂三维场景实时绘制，满足了从精细模型到大范围景物多种不同复杂度场景的三维GIS实时可视化需要。

2.4在其他领域中的应用

GIS技术的应用范围越来越广泛，在城市公交系统监控、居民区监控方面也发挥着重要作用。应用GIS技术之后，这些需要进行监控的区域都可以更加精确地通过监控来提升管理效果。比如，在对居民区使用互联网+GIS技术之后，居民区一旦发生异常情况，可以通过网络及时将信号传输给相关部门，让他们做出响应，采取相应的应对措施。除此以外，GIS在城市应急联动响应方面也有着显著的作用。比如，城市一旦因为突发情况需要进入紧急状态时，可以借助网络加GIS技术在短时间内达到最快、最广的广播效果，让城市居民都能做出紧急应对。

3结语

综上所述，三维GIS技术的应用越来越广泛，在推动智慧城市建设方面，作用尤其突显。三维GIS技术不仅能将海量的城市地理信息进行三维建模，让城市管理者对城市有更加全面的了解，还能为城市规划、布局等提供参考，让城市发展得到更好、更全面的掌控。三维GIS技术建立的模型能够非常逼真地对城市现有建筑、开敞空间等进行还原，同时在输入数据发生变化之后，模型也能得到快速调整，能够大幅提升城市管理效率和质量。不仅如此，在城市交通规划、城市安全管理、城市地下管路管理等方面，GIS技术也能通过三维模型的展示，为相关人员提供巨大便利，达到传统模式中难以达到的效果。在和互联网进行联合应用之后，城市内的多种子系统、平台等都能得到更好地互联，数据的互通更加高效，让事件响应更加及时，为城市管理提供了新的思路。

参考文献

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