城市配电管理系统建设与应用

世界是三维的，三维数字城市是数字城市发展的必然趋势，也是智慧城市建设的重要基础。传统的城市规划设计与管理大都是基于平面的，直接影响了规划与方案设计的全面性。

2007年，“三维数字城市”的建设在国内刚刚兴起，很多城市和地理信息企业还在是否涉足其中犹豫与徘徊时，天津市勘察院的星际空间（天津）科技发展有限公司（以下简称“星际公司”）就毅然决然投入其中，在天津市率先开展大规模的“三维数字天津”建设，以领先的机载激光雷达技术、三维地理信息系统技术相结合的方式，建立起天津市全市域1.2万平方公里的三维地形模型（DTM）和1400平方公里的三维建筑模型，其规模与成效得到了业界及各单位的广泛认可与好评。经过专家鉴定，天津市三维数字城市建设成果在大面积精细建模效率和成果应用开发方面达到国际领先水平，该项目荣获了2011年全国优秀测绘工程金奖第一名、天津市科技进步一等奖。

多年来，星际公司主持和参与建设了1万多平方公里的三维数字城市建设，包括数字天津、数字盘山、数字西青、数字武清、数字于家堡、数字中心渔港、数字雅安、数字太原、数字西安、数字长春、数字西宁等多项省、市及地区的重点三维数字城市工程项目，积累了丰富的三维数字城市建设经验和技术。

以行业领先技术提升三维数字建设水平

经过多年的三维数字城市建设，星际公司形成了先进的基础数据采集、处理和应用开发的完整三维数字城市解决方案。

传统的三维数据城市建设方式面临着数据采集效率不高、建设周期长等问题。2008年通过认真研究与探索，星际公司发现机载激光雷达测量技术具有快速获取地面和建筑物顶部三维信息的优势，车载激光测量技术则具有快速获取建筑侧部三维信息的优势，两者具有很强的优势互补，能明显提高建模效率和模型精度，通过反复的技术论证，在国内首次提出集成机载和车载激光雷达测量的技术方案。

为建立科学、高效的城市三维建模技术解决方案，更好地解决城市高精细、高效三维建模难题，星际公司对机载LIDAR（激光探测与测量）、车载移动激光扫描数据处理方法及城市三维建模方法进行了深入研究，设计了一套集成机载LIDAR航测和车载移动激光扫描测量技术的城市高精细三维建模工艺化生产技术流程和国内惟一的基于机载LIDAR技术的城市建筑物三维建模技术标准。实现了集成机载LIDAR和车载移动激光扫描测量技术的城市高精细三维建模技术。

该技术主要包括：首先，充分利用机载LIDAR点云和航片的互补优势，实现精细屋顶、高精度外轮廓边界的建筑物体框模型制作；其次，参考建筑物体框模型成果，对建筑物侧面对应的车载点云进行误差处理和精度优化，实现建筑物体框模型和建筑物侧面车载点云的精确配准；最后，参考精确配准的建筑物侧面车载点云，在建筑物体框模型基础上进行建筑物侧面精细结构的精细建模。

通过对机载激光雷达与车载激光雷达获取的点云数据进行技术融合互补，辅助三维数字城市精细三维模型构建，在表现精细度上可达到分米级，模型的准确性和真实性较以往数字城市模型有了大幅度的提升，增加了三维数字城市建筑的展示和应用深度，提供准确的建筑结构信息。

同时，在研究点云数据利用与处理的基础上，星际公司主持研发了基于点云数据的城市部件自动建模软件，该软件通过人工干预提取城市部件的点云数据，实现半自动构建城市部件三维模型，大幅度提升了建模的效率和精度。

天津市三维数字城市成果具有精度高、真实性强和场景精美三大特点，高精度、高仿真的三维数字城市成果将城市的建筑样式、色彩、高度、空间形态等在计算机内准确地进行表达，在国内三维数字城市建设中都具有示范作用，非常符合城市建设和规划管理工作的要求。

星际公司具有丰富的三维规划管理系统建设经验及雄厚的软件平台研发实力，自2007年就投入技术团队自主研发三维数字城市平台VRStar，陆续推出1.0和2.0版本，该平台创新研究出高精度模型面删除简化和地形模型单面片生成简化相结合的方法，实现了高精度三维数据的自动分级优化。解决了大范围高精细三维场景的流畅应用，具备三维漫游、量测、查询、GIS分析、统计和专业的辅助规划管理功能，已广泛应用于规划、消防、国土资源、城市建设、安全应急等多个领域，目前已准备推出全新的3.0版本。

目前，天津市三维数字城市成果已经在城市规划、国土、建设、卫生、安全等多个部门的信息化和管理工作中得到应用，同时在城市规划设计单位、建筑设计单位也得到深入应用。

服务城市规划建设美丽天津

以创新的手段、领先的技术服务于城市规划。天津市三维数字城市成果已经深入应用到规划编制、城市设计和建设项目规划设计各环节，实现了城市规划与管理由平面到三维的转变。

传统的以二维平面图、效果图和实体沙盘相结合审查规划方案的方式具有局限性，不能真实、准确地模拟现实世界审查规划设计方案与周边现状的关系。利用三维数字沙盘成果，可以将方案置于虚拟的真实世界里，以任意视角、任意位置全面审查项目方案的体量、色彩、风格以及与周边现状和空间关系和布局，确保建设项目方案的合理性，实现了城市规划由单一方案研究到城市整体空间形态的统筹化研究的变革。

海河是天津的发源地，也是天津重要的、具有标志性的宝贵资源。2008年，天津市开展海河两岸城市规划设计工作，首次采用三维虚拟现实的方式，在计算机中将津门、津塔、新天津站、津湾广场、规划展览馆等20多个规划项目以及赤峰桥等多座桥梁设计方案集成到海河两岸的现状中，通过该项目，直观、真实地展现海河两岸综合开发后的情景，为海河的开发规划和美丽天津建设作出了突出贡献。

盘山地区自然环境和旅游资源得天独厚，是天津市重要的绿色生态屏障，是蓟县乃至天津的一张重要名片。2012年完成数字盘山建设，该项目完成了黄崖关长城、九山顶、梨木台、八仙山、九龙山等包含盘山八大风景区及城关镇等区域，总面积达50平方公里。该项目也荣获2014全国优秀测绘工程白金奖，为进一步提高盘山地区规划、建设、保护、管理和决策水平，提升公众服务效能，加强了景区应急响应能力。

在2015年，为提升城市形象，迎接2017年第十三届全运会在津举行，需对快速路两侧的规划方案进行整体设计，并对现状进行立面整治提升。为整体展示快速路两侧规划方案建设完成后以及立面改造提升后效果，星际公司将规划方案和改造后的建筑进行三维数字化后集成到三维现状场景中。直观展现快速路未来建筑风格的多样性和城市空间布局、色彩以及天际线、轮廓线等情况，为更加科学全面地改造提升城市形象发挥了重要作用。

截至目前，天津市三维数字城市成果已经服务于400多个建设项目方案的规划设计工作中，总建筑面积超过5000万平方米；同时，该成果应用于海河两岸规划、新八大里、文化中心、西站、外环线城市设计、快速路现状改造等20多个重大工程的规划设计和方案优选工作中。

该院还致力于研究三维数字城市成果如何服务于规划编制、建构筑物放线、建设项目的竣工验收等工作环节中，积极推动三维数字城市成果服务于城市管理工作。

服务城市市政及地下空间建设 为地下工程建设提供信息保障

三维数字城市系统可以集中管理地下土层、地下水、地下管线、地下构筑物等地下信息，同时与地上三维建筑、地形整体展示，立体、全方位地掌控城市地上、地下的整体情况，为城市市政项目、地下管线、地铁施工、地下空间建设等的方案设计提供有力的数据支持，规避风险。

通过三维模拟的技术手段，真实直观地展现施工方案的设计思想、施工过程以及与土层、周边管线的风险源分析、应急处理方案等，为专家开展施工方案优选、问题分析、方案实施论证等提供了先进可靠的技术手段，降低施工风险，确保项目施工方案的准确性。

2015年，完成三维技术与深基坑工程方案论证研究项目，通过三维地理信息系统软件，装载工程周边地上现状建构筑物，进行地下空间工程结构的模拟分析；根据勘察钻孔数据生成三维地质模型，与地下工程叠加，运用剖切功能，可直观地分析地下水水位以及地下工程在实施过程中的风险位置，提前做好地下水规避措施；运用市政管线调查结果，构建地下管线三维模型，叠加到软件系统中，可立体分析实际管线与地下工程的空间位置关系，方便指导管线切改；完整的地理空间数据库，提供快速物体属性信息查询等功能。

该项目形象生动地表达了基坑工程完整的施工方案，系统地展示工程周边环境、地下周边建构筑物环境、地下水文地质环境。直观标绘各个关键监测点布置方案和地下水降水布置方案。形象展示基坑工程的施工步骤以及分步降水开挖步骤等过程。有重点地详细解说施工过程中将会遇到的各类风险源以及对风险源的规避措施等。

每一个城市的数字化、智能化发展之路依然任重而道远，城市不断成熟的表现即是一个智能化的智慧城市，越是智能化的城市越是便利于社会公众。天津市勘察院将秉承踏踏实实做事、精益求精做技术的态度，继续坚守在“三维数字城市”建设这一伟大且艰巨的工作中。