三维地理信息系统软件

 一、 前言和实施背景
　  1、国外相关产品与技术发展的概况，其代表产品、技术和公司
　  ERSI ArcGIS公司一直扮演着2DGIS技术领先者角色，ERSI将GIS视为一门科学，并坚持运用独特的科学思维和方法，开发出丰富而完整的产品线。但是其三维表现力不够强大。
　  Google Earth公司在消化Skyline的3D技术后，整合了DigitaGlobe等公司的航天和卫星图片扩展数据库，整合另外一些的导航数据和技术后，提供一个强大从宏观到微观的数字地球体验，吸引了大量网民上传标注。但是，它在中国的业务应用开发未纳入其互联网战略。
　  2、国内相关产品与技术现状，国内已取得的最新阶段成果和达到的技术水平
　  目前国内有较大影响力的相关公司和产品主要有北京超图的SuperMap、北京灵图VRMap。国内的武汉大学、解放军信息工程大学、中国测绘科学院、中科院遥感所、浙江大学等研究机构在GIS和图形学方面也在展开深入研究。
　  但支持复合空间信息管理和公共服务及支持二次开发的产品极少。
　  3、该项目完成后市场需求前景、推广应用领域、达到的技术水平，以及在国民经济发展中的作用
　  1.1.1市场需求前景
　  随着"数字城市"建设的开展，国内各类商业机构的信息化建设也应全面启动，配合数字中国的长远规划。据市场调研结果预测，3DGIS的经济周期为10年，本项目市场容量将达到66亿元。
　  本项目在数字城市的建设中用3D GIS作为政府的公共管理平台，将使城市数字化建设进入一个全新的、真正的数字城市阶段。
　  在全国城市规划行业新技术应用经验交流会上，建设部规划司也提出了城市规划GIS的发展目标，到2010年，多数大中城市完成城市规划地理信息系统的建设，大部分投入实际运行。全国共有县级行政区2860个，其中包括374县级市、1470县、117自治县、845市辖区，市场容量巨大，尤其在沿海发达地区如浙江、江苏、山东、广东、福建等地，政府在电子政务上的投入已十分巨大，具备良好的基础条件，同时对三维地理信息系统建设的认识已到了相当的高度，需求最旺，本项目产品将成为市场热点。
　  国内主要城市建设三维数字城市急需城市空间信息平台，一个中等规模城市，基础平台软件建设约需50万元，硬件基础平台约100万元，数据处理及配套服务约800万元，由此可见3D GIS 市场空间极大。根据目前市场调研结果预测，3D GIS的经济周期为10年，而目前处于寿命期的初期。同时，项目的市场容量却很大，国内目前共市、县级行政区2860个，按每个地市项目平均投入100万元计算，其中1/4用于投入购买3D GIS开发平台，本项目的市场容量将达到66亿元。
　  1.1.2推广应用领域
　  项目产品可广泛应用于公共管理部门：交通管理（远程交通管理）；旅游（旅游宣传）、紧急救援（110、120、119中央紧急事故决策中心）、城市规划、水利水电（防洪抗灾、水利建设）、医疗卫生（ 卫生资源管理，疫情监测地理信息系统、120 医疗急救指挥系统、卫生监督信息管理）、公安消防、资源管理、自动制图、设施管理、人口和商业管理、交通运输、石油和天然气、教育等等。
　  此外，随着电子地图的市场需求越来越明显，本项目产品还可以应用于Web 3DGIS三维数字地图领域。
　  1.1.3达到的技术水平
　  三维地理信息系统在业内处于领先水平。
　  1、以自主开发为主，产学研合作为辅。
　  2、绘制引擎基于OpenGL开发
　  OpenGL被设计成独立于硬件，独立于窗口系统的，在运行各种操作系统的各种计算机上都可用，并能在网络环境下以客户/服务器模式工作，是专业图形处理、科学计算等高端应用领域的标准图形库。
　  3、采用ADO.Net数据库连接方式
　  ADO.NET对Microsoft SQL Server、Oracle和XML等数据源以及通过OLE、DB、和XML公开的数据源提供一致的访问。
　  4、基于.Net技术开发
　  产品客户群80%以上使用Windows系统，大部分开发商采用的主流技术也是.NET技术。
　  5、采用WebService中间件技术
　  可以在网络（通常为Web）中被描述、发布、查找以及调用，基于网络的、分布式的模块化组件，能与其他兼容的组件进行互操作。
　  6、将系统开发组件化
　  实现与语言无关，不需要二次开发语言；强大的二次开发能力，功能模块组件既提供给二次开发用户，同时也是组件的内部调用接口；具有开发性和扩展性，可以嵌入通用的开发环境中实现功能；大众化，成本低，组件技术已经成为行业标准，即“组件”标准化，另一方面，由于组件本身可以分解成若干完全不同功能的组件，用户可根据实际需要选择组件，降低二次开发的成本。
　  7、采用混合构模方法
　  支持3DCM点、线、面、体等基本几何对象化描述，叠加了DLG拓扑关系描述，DEM/DOM采用金字塔多层组织，在三维数字城市中，对大范围地面目标的快速三维逼真重建方面具有显著的优势。
　  
　  1.1.4在国民经济发展中的作用
　  项目的成功开发，解决了目前3D GIS领域存在的海量空间数据存储、2.5D和3D模式的无缝集成、城市级地理空间数据逼真和高速要求等问题，有利于3D GIS领域的技术创新，促进行业技术进步。
　  项目产品可广泛用于三维数字城市、三维数字地图、规划测绘、水利信息化建设、环保灾防等领域。项目的开发与应用，不仅可应用于电子地图等商业领域，提高商业服务水平；而且可实现城市的数字化规划与管理，提高政府的公共管理水平，有利于国计民生。
　  
　  二、 成果内涵和具体做法
　  本项目支持多网络结构的复合空间数据、基于组件集成化；符合分布式的、开放的、三维化、网络化等技术趋势。
　  本项目“三维地理空间信息系统开发工具”提供三维地理信息系统开发框架，支持网络环境下多系统运行，基于3D/4D（带有时间标识）技术，具有交互功能和可量测计算能力，组件化构建的开发式大型GIS开发平台；解决了制约3DGIS领域发展的技术问题，从三维数据获取处理、表达、管理，直到应用的整套流程关键技术点得以突破。
　  项目产品可广泛用于三维数字城市、三维数字地图、规划测绘、水利信息化建设、环保灾防等领域3D GIS应用系统。
　  2.1 关键技术实现
　  采用混合构模方法，支持DEM、DOM、DLG、3DCM叠加绘制和图层管理，DEM/DOM载入时间<3秒，绘制速度>20帧/秒；
　  三维城市场景支持的范围 >1000平方公里；
　  自主创新了KLCD算法，对地形裂缝处理速度<2S；
　  数据的平均压缩比达到10：1，大大减少了数据存储量，加快数据传输和下载的速度；
　  支持集成2.5D、3D一体化模式的网络发布；
　  中间件响应时间<5秒，场景下载时间<30秒，绘制>20帧/秒。
　  TB级数据的异步分页动态调度，可从数据库动态载入；
　  可根据设置视野范围进行绘制和裁减；
　  
　  2.2 主要优势
　  通过几年来的技术积累，公司业已掌握Web3DGIS核心技术，运用诸如金字塔、多线程、分页管理、LOD等技术，解决了海量数据流畅处理的关键技术瓶颈。系统采用多类空间数据混合构模、高效调度策略、组件化内核，技术先进、扩展性强。软件架构上采用了基于组件面向对象的开放式设计，具备良好的可伸缩性，可根据开发区业务需求度身定制。
　  2.2.1、三维地理信息系统软件主要业务应用优越：
　  公司拥有一定规模的客户量，主要是各地集成商、政府信息中心、开发区、规划局、测绘局、招商局等，公司将市场拓展和售后服务相结合，深得用户称赞。
　  公司营销体系较为完善，初步建立覆盖全国营销服务网络：浙江办事处、江苏办事处、福建办事处、河南办事处等。并不断地向全国主要省会城市辐射，建立完善的营销网络，便于服务于不同区域的客户。支持复合空间数据的集成型3DGIS开发平台的销售对象主要是各市、县、区的政府部门，我们具有很强的市场策划和实施能力，在几年的市场开拓和项目实施过程中，积累了一套行之有效的经营模式。同时配合销售网的推广，有利于迅速占领市场。
　  
　  2.3 主要创新点
　  创新点1：提出了基于空间信息逻辑分块和分类的组织和管理方法，实施了空间信息逻辑分块和分类建库，创建了沿坐标轴的AABB包围盒（axis-aligned bounding boxes）索引组织，设计了加权kd索引树算法和根据客户端视野范围请求抽取数据的算法，发明了一种城市建筑模型的渐进压缩和传输方法，解决了网络环境中发布海量空间数据的问题。
　  
　  创新点2：设计和开发了具有自主知识产权的复合空间数据信息管理和共享服务组件（包括调度、发布、加密、授权、集成计算、事务处理等），可支持网络环境中2.5D 45度角仿真三维图像和3D三维互动模式的无缝集成。
　  
　  三、 成果实施后所产生效果
　  3.1 社会效益
　  项目的成功开发，解决了目前3D GIS领域存在的海量空间数据存储、2.5D和3D模式的无缝集成、城市级地理空间数据逼真和高速要求等问题，有利于3D GIS领域的技术创新，促进行业技术进步。
　  项目产品可广泛用于三维数字城市、三维数字地图、规划测绘、水利信息化建设、环保灾防等领域。项目的开发与应用，不仅可应用于电子地图等商业领域，提高商业服务水平；而且可实现城市的数字化规划与管理，提高政府的公共管理水平，有利于国计民生。
　  3.2 经济效益
　  在全国城市规划行业新技术应用经验交流会上，建设部规划司也提出了城市规划GIS的发展目标，到2010年，多数大中城市完成城市规划地理信息系统的建设，大部分投入实际运行。全国共有县级行政区2860个，其中包括374县级市、1470县、117自治县、845市辖区，市场容量巨大，尤其在沿海发达地区如浙江、江苏、山东、广东、福建等地，政府在电子政务上的投入已十分巨大，具备良好的基础条件，同时对三维地理信息系统建设的认识已到了相当的高度，需求最旺，本项目产品将成为市场热点。
　  国内主要城市建设三维数字城市急需城市空间信息平台，一个中等规模城市，基础平台软件建设约需50万元，硬件基础平台约100万元，数据处理及配套服务约800万元，由此可见3D GIS 市场空间极大。根据目前市场调研结果预测，3D GIS的经济周期为10年，而目前处于寿命期的初期。同时，项目的市场容量却很大，国内目前共市、县级行政区2860个，按每个地市项目平均投入100万元计算，其中1/4用于投入购买3D GIS开发平台，本项目的市场容量将达到66亿元。
　  根据市场调查预测及公司的发展情况，本项目的完成时期可实现的年主要经济指标为：投入产品第一年（2010年），项目销售150万元，利税30万元，项目利润35万元。投入产品第二年（2011年），项目销售360万元，利税50万元，项目利润80万元。本项目投资回收期较短，内部收益率较高，财务净现值较大，投资风险较小，项目具有显著的经济效益。
　  3.3 新产品销售或新技术推广应用地区
　  项目产品可广泛应用于公共管理部门：交通管理（远程交通管理）；旅游（旅游宣传）、紧急救援（110、120、119中央紧急事故决策中心）、城市规划、水利水电（防洪抗灾、水利建设）、医疗卫生（ 卫生资源管理，疫情监测地理信息系统、120 医疗急救指挥系统、卫生监督信息管理）、公安消防、资源管理、自动制图、设施管理、人口和商业管理、交通运输、石油和天然气、教育等等。
　  此外，随着电子地图的市场需求越来越明显，本项目产品还可以应用于Web 3DGIS三维数字地图领域。
　  四、持续改进措施
　  三维地理信息系统软件已获得著作权与软件产品登记证书，目前已开发完成并取得一定份额的市场应用，将收集不同的用户意见及建议，不断提升人性化设计和应用服务，以不断提高用户满意度为目标，切实做好软件应用操作服务。