二三维一体化的防汛指挥地理信息系统建设

二三维一体化的防汛指挥地理信息系统建设

谢红;贠建明

【摘要】采用二三维一体化的方法研发的渭南防汛决策指挥地理信息系统，利用

了传统二维地理信息系统成熟的空间查询、分析功能以及三维地理信息系统的空间直观显示特性，通过二三维地理信息系统功能优势互补，实现了二三维一体化的指挥防汛地理信息系统建设，为渭南防汛提供了决策支持平台。从二三维一体化防汛指挥地理信息系统建设的实际出发，论述了二三维一体化防汛指挥地理信息系统的实现。

【期刊名称】《地理空间信息》

【年(卷),期】2013(000)004

【总页数】3页(P1-3)

【关键词】二三维一体化;防汛决策指挥;地理信息系统

【作者】谢红;贠建明

【作者单位】国家测绘地理信息局陕西基础地理信息中心陕西西安710054;国家

测绘地理信息局陕西基础地理信息中心陕西西安710054

【正文语种】中文

【中图分类】P208

面对洪水灾害，提高灾害预测和灾害发生后的指挥应变能力，通过合理调度、科学决策和正确指挥，可最大限度地减少灾害造成的损失。陕西省渭南市位于渭河下游，

地处三门峡水库库区，由于库区内泥沙淤积，形成“二华夹槽”南高北仰中间凹的特殊地理，使得灌水灾害频繁发生。为了提升防汛部门防汛决策、指挥的科学化水平，提高防汛管理的实时性、有效性及准确性，通过集成基础地理信息数据、水利部门的防汛专题数据及各种属性数据，研发了集二维地理信息系统成熟的空间查询、分析、统计功能与三维地理信息系统的空间直观显示为一体的防汛决策指挥地理信息系统，为渭南市防汛工作提供了指挥决策平台。

1 二三维一体化系统建设

1.1 设计原则

二三维一体化防汛指挥地理信息系统借助二维GIS的空间查询、分析、统计功能，三维GIS漫游、预案显示、淹没分析、通视分析等功能，突破了空间信息在二维

平面上抽象表现，为用户创建一个直观的、带地理参考的、精确的三维数据场景，将辅助决策分析及其结果经过后台运算后再在三维客户端进行表现，为信息判读和空间分析提供更好的工具，为防汛提供更直观的辅助决策平台。

系统根据防汛管理和指挥对GIS技术的不同需求，对系统的不同组成部分开展有

针对性的技术设计。对进行信息维护、浏览、统计等日常业务管理和数据处理的人员，采用传统的二维WebGIS技术进行构建，便于基于网络并发、快速、高效地

完成信息同步更新，确保防汛综合数据库中信息的现势性；对于防汛指挥等决策则采用三维GIS技术进行构建，便于防汛指挥部的领导和专家基于真实地形仿真场

景及三维地形分析工作进行预案推演、汛情研判、抢险救灾、灾情评估、灾后重建规划等。

1.2 二维地理信息系统建设

依托防汛综合数据库，采用ArcGIS 9.3.1系列GIS软件完成二维电子地图的制图

表达和地图输出，重点是对基础地理信息数据、防汛专题数据进行分层、分类、符号设计、色彩设计等过程的处理，并采用电子地图缓存技术制作在Web环境下客

户端可快速调用的二维瓦片式GIS电子地图服务。对防汛专题数据进行分层处理后，配置为二维动态专题图层。二维电子地图服务、动态专题图层可同时发布地图服务，同时调用。二维地图场景建设作业流程如图1所示。

图1 二维地图场景建设作业流程图

其中矢量空间数据按分层方式进行组织，并按照电子地图的显示要求对各类要素进行分级显示，从显示的级别不同看到详略程度不同的要素。影像数据和高程数据按照三维场景建设要求进行建模，多媒体及水雨情等属性数据采用分布式数据库方式构建，通过Flex技术开发的WebGIS程序实现所有数据的集成管理与应用。

1.3 三维地理信息系统建设

在统一坐标系下，利用Skyline三维虚拟现实技术对不同分辨率、不同粒度的正射影像数据、数字高程模型数据搭建了多级视野的三维场景，在其上叠加基础地理信息数据、防汛专题矢量数据等，直观反映专题要素在三维空间的分布。通过Skyline TerraBuilder软件的场景建设技术对不同分辨率影像拼接处进行了羽化处理，使不同影像间的过渡平滑、自然，实现从宏观到微观、从概略到详细的三维场景无缝浏览。采用3DMax等三维建模软件对重点防汛设施进行精细建模，以达到重点防御的目的。采用TerraExplorer Pro软件对重点区域、重点目标进行导航书签制作，配置防汛专题信息及3D模型在三维场景显示时的技术参数，三维地图场景建设作业流程如图2所示。

图2 三维地图场景建设作业流程图

通过采用三维地理信息软件的图像压缩和调入技术，实现了地形调度时真正的无缝连接、海量数据的高效管理和系统的高效运行，为从太空到地面、从宏观到微观的任意飞行浏览、数据查询、分析等奠定基础。同时在BS架构下，采用Java Script技术基于Skyline二次开发Activex控件研发防汛指挥业务的预案展示、查询统计、空间分析等功能，实现防汛指挥工作在三维平台下的业务化运行。

1.4 二三维场景的集成与联动

长期以来GIS技术的发展沿着二维和三维2个方向独立发展，且在GIS建设中均

有其优势应用领域，如何有效集成二三维地图场景并保持系统功能上的有效联动，其核心在于如何保持底层数据结构的联动。在实际的系统建设中二维GIS与三维GIS分别独立进行开发建立，但需要保持动态数据源即专题数据的一致性变化。在本系统建设中，针对二、三维数据同步更新显示的需要，优化设计方案将防汛专题数据集中存贮在Geodatabase数据库中，有关数据的增、删、改等编辑更新操作统一采用基于ArcGIS Server FlexAPI开发的二维WebGIS系统在线进行维护。

将基于Skyline软件建设的三维场景中叠加的矢量空间数据设计为流模式加载的动态图层，从Geodatabase格式存储的防汛综合数据库中实时调取，依靠统一的数学基准和标准数据服务接口保证了二三维数据在空间上的无缝衔接，确保了二维的信息采集系统与三维的辅助决策系统能够基于同一空间数据源联动更新显示。

在三维辅助决策子系统中针对用户提出的动态展示淹没效果的需求，使用三维仿真动画技术，在Web浏览中模拟实现了洪水淹没推演的效果。针对灾情评估应用中提出的淹没面积计算和滞洪量分析功能，将二维GIS空间分析功能与三维GIS仿

真展示功能相结合，实现了预期设计目标。

2 系统功能的实现

通过渭南防汛指挥地理信息系统，各区县的防汛技术人员可方便地通过系统专网在异地实时更新防汛相关的淹没村、安置点、物资库、堤防责任等各种防汛专题要素的空间位置、负责人、物资等各种决策参考信息；防汛决策者则可直接在三维场景中上查看各种水系、城镇、交通、河流等地理信息要素和堤防、雨情、水情、工情、灾情、救援资源的分布，以及上述淹没村等各种防汛专题要素。系统可实现交互式三维仿真漫游、各级各类防汛预案的三维展示、防汛专题要素快速检索、淹没推演演示、空间量算、剖面分析等功能；可利用二维GIS的空间分析功能实现在三维