| 标题 | 空间信息大数据管理及其可视化技术在地下管线管理平台中的应用 |
| 范文 | 苑志刚 摘要：空间信息大数据存储管理一直是地理信息技术发展的难题。如何对这些海量、多源、异构数据进行组织管理应用是地下管线管理中的一个重要问题。本文主要介绍了地下管线管理系统建设中海量数据存储、管理、传输及其可视化应用方面若干值得关注的技术问题。 Abstract： Spatial information big data storage management has always been a difficult problem in the development of geographic information technology. How to organize and manage these massive， multi-source， heterogeneous data is an important issue in underground pipeline management. This article mainly introduces several technical issues worthy of attention in the storage， management， transmission and visualization of massive data in the construction of underground pipeline management systems. 关键词：地下管线;空间信息;大数据;可视化 Key words： underground pipeline;spatial information;big data;visualization 中图分类号：P208;TU990.3 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文献标识码：A ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文章编号：1006-4311（2020）06-0245-02 0 ?引言 城市地下管线是非常重要的基础设施，它不仅具有规模大、覆盖范围广、各专业管线种类繁多、变化快、地下空间分布复杂、增长速度快、形成时间久等特点，更重要的是它还承担着信息传输、能源供给、雨污水排放等與百姓生活密切相关的重要功能，也是决定城市赖以健康发展的重要物质基础。 近几年来，我国城镇化进程的步伐不断加快，城市地下管线依靠传统的二维地图管理模式，已根本不能满足当今城市规划发展对地下管线大数据表达、信息分析、应用的实际需要。基于此，实现地下管线的三维可视化管理，通过结合城市地理信息、办公业务和辅助决策等地上、地下建筑规划管理功能模块于一体，采用计算机虚拟现实技术解决地下管线管理中所面临的诸多问题。不仅有助于避免市政建设过程中城市道路的频繁开挖，而且还可大大降低施工中地下设施的冲突与事故隐患，提升管线工程建设规划设计、施工与管理的准确性和科学性。大量节省规划审批中开挖道路断面、核定管线位置的时间和费用，最大程度地降低因规划失误所造成的经济损失，对城市建设发展具有非常积极的意义。 1 ?管线GIS数据管理平台建设的主要任务 数据管理平台主要任务是在分布式网络基础上，建成一套专业性强、具有高可扩展性的空间数据管理平台。平台以各类管线数据、地上地下空间信息数据，涵盖数据采集整理、输入输出、数据更新、查询搜索、统计分析等各个应用环节。主要用于管理各类别管线数据、各分辨率影像数据、三维模拟数据等，满足管线GIS数据的建库、管理、更新与应用需求，为决策管理部门提供地理信息管理和分发服务支撑。数据管理平台不仅要实现GIS数据库的管理，同样适用于由GIS数据衍生出来的其他与空间位置相关的数据管理。 2 ?管线GIS数据管理平台建设的关键技术 管线GIS数据管理平台建设需要将来自不同数据源的空间数据包括影像数据、DEM数据、矢量数据、模型数据、视频、图片、文本等海量、多源、异构数据重新进行组织管理并通过应用开发接口对外提供服务，以下几点技术要求尤其重要。 2.1 空间信息大数据存储管理问题 空间数据区别于传统数据的特征有时空多维、非结构化、海量数据等。一般的关系型数据库管理系统难以满足要求。目前空间数据存储管理采用的主要解决方案是关系型数据库+空间数据引擎：关系型数据库负责存储数据，空间数据引擎负责解决空间数据的读写。这里空间数据引擎就是一个中间件。但是这种方式有其局限性，空间数据操作和处理与数据库内核分离，数据模型复杂，扩展难度大，数据共享困难。扩展对象关系型数据库，这是一种新型空间数据存储解决方案，他将空间数据的管理与数据库融为一体，扩展方便，数据共享易实现，尽管在存取性能上和“关系型数据库+空间数据引擎”有一定差距，但随着技术的发展，将是空间大数据存储管理的主要解决方案。 2.2 空间信息传输及可视化应用技术 由于管理平台基础设施限制及网络的传输带宽及各类网络交换设备存在的时延，而且空间地理信息数据量庞大特别是多尺度的栅格数据，所以空间数据从服务器端到客户端需要对分发机制进行优化。按照不同的应用场景，在用户需要对数据进行基于各类特征属性信息查询分析时，这种情况就是直接发送原始数据、对网络延时要求比较高，适合小型局域网间数据分发。再有一种情况是用户不需要全部的空间信息数据，只需要感兴趣的部分区域数据，而且数据只是做为参考底图进行显示浏览，这种情况下服务器不需要将整个数据传送给客户端，可以将数据进行分级切片，每一级数据对应不同比例尺度，相应尺度的数据量也不同，切片格式可以是JPG/PNG这类图片格式，用户可以按照不同的级别将数据定义成不同比例尺的切片，这种方式虽然丧失了数据无级缩放的特性，只要用户对数据定义的显示级别合理，数据在客户端显示浏览方面体验效果是可以接受的，用户在客户端浏览时可以预先将感兴趣区域（一般是显示设备的屏幕）的几倍数据预先下载缓存，当用户对显示区域进行平移时再进行数据动态下载，实现边下载边缓冲显示，这种方式不仅极大的减小了网络传输的负荷，而且有不错的浏览显示效果。 2.3 空间三维信息建库技术 目前空间三维数据采集建库主要由传统人工建模及无人机倾斜摄影三维建模两种方式，常用的三维可视化系统，大多直接利用已有二维空间数据，通过3DMAX等建模工具，添加少量的空间信息，将现实环境中的主要实体制作成三维几何形体，给这些几何形体粘贴纹理图像，则形成具有一定逼真度的三维模拟可视化系统。但是这种方法耗时废力，而且在模型的建立过程中对空间数据的精度有所损失。另外一种方法是采用倾斜数字摄影测量方法，快速构建整个城市的三维模型。这种方法人工干预少，模型构建速度快适合大范围城市级三维应用。近年来，随着倾斜摄影三维技术的成熟，基于倾斜摄影建模的技术应用城市三维规划建设领域的发展非常迅速，在城市发展规划设计、市政工程建设等方面有着广泛的应用。 3 ?结语 随着云计算、物联网、移动计算等互联网技术的飞速发展，新技术的不断成熟促使城市信息化向智慧化发展，大数据、多源、异构海量数据管理的技术要求越来越重要。地下空间管线历来是城市的“血管”和“神经”，其运行状况与发展将直接关系到一个城市的未来。所以，非常有必要对此给与持久地关注和研究，摸索出一条适合我国城市地下管线发展的建设之路。 参考文献： [1]李宗华.数字城市空间数据基础设施的建设与应用研究[J]. 北京：科学出版社，2008. [2]李成名，安真臻，王继周，等.城市基础地理空间信息共享原理与方法[J].北京：科学出版社，2005. [3]马荣华，黄杏园.大型GIS海量数据分布式组织与管理[J].南京大学学报，2003，39（6）：836，843. [4]陈静，龚健雅，朱欣焰，等.海量地形数据的Web发布与交互浏览[J].武汉大学学报，2004（29）：3. [5]王明孝，张志华.地理空间数据可视化[J].北京：科学出版社，2012. |
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