实景三维全民城管解决方案白皮书

实景三维全民城管解决方案白皮书实景三维全民城管解决方案白皮书 立得空间信息技术股份有限公司立得空间信息技术股份有限公司 2012 年年 11 月月 第 2 页 目录目录 第第 1 章章 数字城管建设背景数字城管建设背景.4 1.1 背景4 1.2 我们对您需求的理解5 1.3 方案总体架构6 第第 2 章章 电子导航地图和实景影像构建城管智慧地图电子导航地图和实景影像构建城管智慧地图.8 2.1导航电子地图8 2.1.1精细智能定位信号无断点、无漂移8 2.1.2线路搜索、无漂移实景导航9 2.2 实景影像地图10 2.2.15M DMI.12 2.2.2360连续全景12 2.2.3360 度连续全景+激光 LIDAR（无缝融合）.13 第第 3 章章 面向面向“云云+端端”应用的开发平台应用的开发平台 TRUEMAP SERVER 及终端实景管理软件及终端实景管理软件 TRUEMAP MOBILE （SERVER+ARCGIS）=PAAS.14 3.1 服务式实景影像数据应用开发平台 TUREMAP SERVER14 3.1.1面片侦测14 3.1.2真实三维场景15 3.1.3基于增强现实的虚拟标注16 3.1.4单幅测量18 3.1.5辅助三维建模19 3.2 实景影像数据 PDA 终端管理软件 TRUEMAP MOBILE.19 3.2.1实景报案20 3.2.2部件巡查20 3.2.3智能签到21 第第 4 章章 实景三维全民城管特色应用实景三维全民城管特色应用.22 4.19 大基础应用系统.22 4.2实景化的拓展应用系统23 第 3 页 4.3实景三维全民城管信息平台25 4.4城管移动测量巡查车27 第第 5 章章 基础架构云服务基础架构云服务 IAAS28 第 4 页 第第 1 章章 数字城管建设背景数字城管建设背景 1.1背景背景 自 2005 年以来，建设部大力推广的“万米单元网格”城市管理新模式，它创造 了一种使用二维地图管理城管信息的新方法，是地理信息技术与城市管理完美结合 的一个应用典范，受到了社会各界的一致好评，这也证明了以信息化来促进公共部 门的管理革新是一条可行之路。 然而，第一代数字城管信息系统多基于二维地图构建，二维地图在信息量、数 据表现形式、使用方便性等方面存在诸多局限，使得当时的数字城管信息系统只能 停留在派工单管理的“小城管”范畴，无法向环境分析与评估、事件对比取证、广 告牌管理、拆违、门前三包等更深更广的应用拓展，更难以支撑应急指挥等高级功 能。另外，第一代数字城管信息系统是一个完全封闭的内网系统，公众的参与程度 低，城市管理者无法与市民建立起互动和协同的关系，决策者无法全面了解市民对 于城市管理的意见，从而无法借助公民的力量来管理城市。 数字城管系统使用的二维地图数据符号化、平面化。数字城管系统使用的二维地图数据符号化、平面化。 数字城管使用的二维部件专题地图是一种符号化、图形化的系统，所有部件均 以平面投影的方式在地图上展现。城市的立面管理目标无法在二维图上表示出来。 例如：在城管业务中，对于广告牌的管理也是一项重要业务，但目前受制于技术局 限，难以对广告牌进行建库，因此城管部门对门面招牌、广告牌的管理非常薄弱； 对违章建筑、乱拆乱盖也缺乏数据库支持，从而导致执法失据，容易引起纠纷。 协管员在使用现有城管通时，协管员在使用现有城管通时，GPS 信号漂移无法避免信号漂移无法避免 由于受到周边建筑物、隧道的阻挡以及高压线、信号发射塔等发射源的信号干 扰，造成城管通的定位误差通常会达到 30-50 米。在 GPS 信号失锁时，甚至会出现 上千米的定位跳变。而在城管日常工作中，案件的精确定位必不可少的，并且对协 管员的定位监督也是工作考核的重要组成部分。 第 5 页 自查自报的封闭内网系统自查自报的封闭内网系统 目前，80%以上的案件均通过城管队员自查自报，公众没有真正参与到城市管理 中来，而城市管理仅仅依靠城管局的力量是远远不够的（例如：运输车辆的渣土乱 倒往往发生在夜间城管人员下班后。）应该是全民参与，全民监督。大多数的城管 信息系统仅提供 12319 热线电话作为举报途径，电话举报往往让人觉得过程麻烦， 且有描述不清等问题，因此造成城管人员与市民无法实现充分互动。显然，一个投 资巨大，而又缺乏公众参与的城管信息系统是不完善的。 1.2我们对您需求的理解我们对您需求的理解 对城市管理对象的真实场景展现 对部件可视化的浏览、查询、搜索 城管通上部、事件精准上报 可视化的户外广告管理:可视化浏览、测量、标注、审批 门前责任区的精细划界 违章建筑的历史影像对比分析 城管重点关注目标的查询与定位 可视化的监督指挥 降低硬件设备成本：有效进行 IT 资产管理，清楚安装了什么、装在什么地方、谁在用及 使用率 高效快速的数据更新手段 数字城市管理平台由专网向互联网转变 管理模式由聘用监督员向市民人人是监督员发展 第 6 页 1.3方案总体架构方案总体架构 应用层应用层包含数字城管 9 大核心业务应用子系统、4 大扩展业务应用系统、全民城管 网站以及城管移动测量巡查车等丰富应用。 平台支撑层平台支撑层在数字化城市管理平台上提供满足应用层设计的具体服务，如实景影像 服务、导航服务、增强现实服务、工作流服务、GIS 应用服务、表单等。 数据资源层数据资源层包括实景数据库、导航数据库、部件数据库、地理编码数据库、业务数 据库等。 基础设施层基础设施层使用基础设施云计算服务管理模式，提供包括资源分配和回收、快速部 署、项目流程管理、资源监控和使用统计等高级功能。 实景三维全民城管解决方案，通过基于云计算技术、采用 SOA 架构的集群式实 景影像管理平台 TrueMap Server 实现对实景影像数据和智能导航数据的管理，同时 支持面向户外广告、门前三包、违章建筑、目标街区的实景化拓展子系统和实景三 维全民城管网站的应用开发；与实景影像移动终端管理软件 Truemap Mobile 软件相 第 7 页 结合，形成包含 9 大核心业务应用子系统、4 大扩展业务应用系统、全民城管网站 以及城管移动测量巡查车等满足城市管理部门需求的丰富应用。 第 8 页 第 2 章电子导航地图和实景影像构建城管智慧地图 当前，地图导航领域的发展已经呈现导航地图“影像化”的趋势，即使用道路 实景影像来提供最直观、最准确的位置服务，这种导航称之为“环境导航” （Environment Navigation），代表着未来导航图发展的趋势。 2.1导航电子地图导航电子地图 导航电子地图是装载在城管通（如智能手机、平板电脑）上使用的电子地图产 品，为协管员提供地理位置的定位、巡查路线搜索、无漂移导航等。基于高精度智 能导航电子地图，通过实景影像定位、航位推算等技术实现精细智能导航。功能如 下： 2.1.1 精细智能定位精细智能定位 信号无断点、无漂移信号无断点、无漂移 协管员在巡查过程中，在城管通软件中采用地图匹配与周边匹配算法校验，精 细拟合与推算行进路线，保证定位精度 1、地图匹配：结合我司高精度导航电子地图，对 GPS 坐标进行投影匹配，自动 纠正到地图的道路上，保证定位的瞬时精度；在 GPS 短暂失锁的情况下，结合 GPS 位置及失锁前位置、自动通过陀螺仪记录进行方向及行进速度等参数，动态推算当 前位置，保证定位的连续性。 图 蓝线为跳跃的 GPS 定位路径 第 9 页 图 匹配处理后的实际行进路径 2、周边匹配：在 GPS 信号持续不佳的情况下，通过弹出关键地标建筑等 POI 兴 趣点，由用户选择最邻近的 POI，通过“check in”操作准确定位当前位置。 图 通过邻近 POI 选择进行周边匹配 2.1.2 线路搜索、无漂移实景导航线路搜索、无漂移实景导航 根据协管员当前所在的位置和案件发生地点，自动生成到达案件发生地点的路 线，并在地图中高亮显示。通过精细智能定位功能，实现无漂移实景导航。 第 10 页 图 线路搜索导航 2.2实景影像地图实景影像地图 实景影像地图实景影像地图是一种以可量测实景影像（国家测绘局已颁布标准，将其定义为 DMI：Digital Measurable Image）直接反映制图物体的地图，它既包括二维线划图， 同时也包括了与二维线划图有着严格地理相关的可量测街景影像。将街景影像地图 集成到城管信息系统中，城市管理人员即可在电脑中看到实景的城市环境，如同将 城市“搬”入了电脑中。基于街景影像地图可开发更多的新功能，如：门前三包、 广告牌及违章建筑管理等。 作为国内移动测量和实景三维技术的领导者，随着我司在移动测量系统的不断 升级，如对实景三维影像分辨率和色彩饱和度的不断提升，以及在全景影像和激光 点云无缝融合技术上的重大突破。现对实景影像库产品进行全面升级，率先在国内 推出唯一的（5M DMI+360连续全景+激光点云）的新一代实景三维影像库。 通过全景激光移动测量系统（LD2011）将多种传感器，如全球定位系统（GPS）、 高精度的定位定姿系统（POS）、立体相机、全景相机、高端激光扫描仪（LIDAR） 等，集成在车载平台上，沿道路采集实景影像、全景影像及激光点云数据，并在内 第 11 页 业环境中对采集得到的地理信息数据进行进一步加工，生成新一代实景三维影像库， 包括 5M 分辨率 DMI、360连续全景、激光点云等数据成果，并将 360连续全景 和激光点云数据无缝融合。 图 全景激光移动测量系统 LD2011 1、 数据成果数据成果 5M DMI：分辨率大于 500 万像素，具有像片绝对方位元素、可进行立体相对测量的影 像。包括覆盖道路正前方和左右两侧共 6 张影像（其中前方 3 张可无缝拼接形成 32:9、覆盖道路前方 160 度范围的超宽幅影像）。 360连续全景影像库连续全景影像库：由全景相机采集，可以 360 度环视的方式任意浏览周围环境信 息。 激光点云数据激光点云数据：激光扫描仪得到的真实物体表面的空间采样点。 2、重大技术提升：、重大技术提升： 立体相对（即 DMI）的分辨率由原先的 1.4M 提升到 5M，精细度大幅度提高，使立得 成为国内首家生产高分辨率 DMI 的公司，为行业用户带来更好的体验感。 采集 360 度连续全景影像库和激光点云数据，并率先在国内突破了 360 度连续全景影像 与激光点云的无缝融合技术，为用户带来单点测量、单点标注、视频标注、图片标注 等全新功能。 第 12 页 图 激光点云与全景影像 2.2.1 5M DMI 影像分辨率大于 500 万像素； 覆盖道路正前方和左右两侧共 6 张影像； 前方 3 张无缝拼接形成 32:9 的超宽幅影像，覆盖道路前方 160 度范围； 提供左右两侧垂直于沿街店面的正面近景影像各 1 张，支持沿街正面两张影像的异步测 量，如沿街店面广告牌的测量。 影像清晰，色彩饱满，亮度均匀，反差适中，无明显遮挡。 实景影像上进行部件挂接 立体影像量测范围： 40m； 系统相对测量精度：0.05m（1）； 2.2.2 360连续全景连续全景 360连续全景影像由 6 个相机同时采集的影像拼接成的球面全景影像。 360连续全景影像的视场角 360*145。 连续全景实现任意放大、缩小、环视、俯瞰和仰视，达到清晰的沉浸式全景显示效果。 支持文字、图片标注等功能。 第 13 页 2.2.3 360 度连续全景度连续全景+激光激光 LIDAR（无缝融合）（无缝融合） 激光点云量测范围： 80-200m； 激光点云垂直方向视场角：360； 激光点云角分辨率：0.2； 支持面片提取； 支持单点测量； 支持单幅标注； 支持视频标注。 第 14 页 第第 3 章章 面向面向“云云+端端”应用的开发平台应用的开发平台 Truemap Server 及终端实景管理软件及终端实景管理软件 Truemap Mobile （server+arcgis）=PaaS 3.1服务式实景影像数据应用开发平台服务式实景影像数据应用开发平台 Turemap Server TrueMap Server 是一款基于云计算技术、采用云计算技术、采用 SOASOA 架构架构、具备开放接口、支持 二次开发的服务式实景影像数据应用开发平台。该平台软件提供 PB 级海量的实景三 维影像数据（DMI、连续全景、单点全景等）和地图瓦片数据的集群式管理，包含实 景搜索、实景导航、按需测量、实景地图管理、实景标注等 5 大炫酷功能，同时开 放接口开发源代码，支持系统集成商轻松地完成二次开发工作，可以和 ESRI、SUPERMAP 等主流 GIS 平台软件方便对接。 3.1.1 面片侦测面片侦测 通过点云数据对场景环境信息进行提取。在点云数据与实景影像进行配准之后，当我们将 鼠标在实景中移动的时候，可以直接侦测场景的环境情况。 第 15 页 图 面片侦测展示效果 3.1.2 真实三维场景真实三维场景 由 360连续全景和激光点云数据无缝融合后，使实景地图具备纵深概念的，并不再是平 面图片，而是具备真实三维坐标的实景地图。 第 16 页 图 激光点云与全景影像融合生成三维场景 3.1.3 基于增强现实的虚拟标注基于增强现实的虚拟标注 支持在真实的场景中增加虚拟的模型、图片、视频等。通过标注功能，实现城市的辅助规 划。 在影像上对图片、影像、模型的任意标注及属性添加。（例如城管部件三维模型、广告牌、 横幅等） 第 17 页 图 虚拟三维模型 图 虚拟影像规划 第 18 页 图 虚拟横幅 3.1.4 单幅测量单幅测量 采用新一代实景影像数据（激光点云数据与 360 度全景影像数据叠加），可直接在影像上 进行长度、面积测量（而不是传统通过两张影像的立体相对进行测量）。测量更加方便、精度 更高（精度可以达到 0.02m）。 图 单幅直接测量 第 19 页 3.1.5 辅助三维建模辅助三维建模 基于三维坐标的自动纹理提取和真实贴图。 实景影像可以作为对象的贴图，使用新一代实景影像技术可以快速进行城市精细三维建模。 图 通过新一代实景影像数据进行精细三维建模 3.2实景影像数据实景影像数据 PDA 终端管理软件终端管理软件 Truemap mobile Truemap Mobile 是面向移动终端的实景影像数据管理软件，支持各种智能手机、 PDA、平板电脑，提供实景三维数据浏览、标注、搜索、导航、AR 等功能，支持常 用智能终端系统（Android、iOS、Windows Mobile 等）。 通过支持跨平台的基于智能手机和平板电脑的移动终端产品 Turemap Mobile 将实景地图功 能与城管业务紧密的结合在一起，实现以下功能： 第 20 页 3.2.1 实景报案实景报案 协管员使用实景城管通进行问题上报，将管理区域中发生的问题通过“城管通” 报告给城市管理监督中心，在报送表单的同时，城市管理监督员还可以附带事（部） 件发生地区的地图、照片和声音信息，使报送的问题更精确、直观。 3.2.2 部件巡查部件巡查 对于隐藏在建筑物、绿化带等遮挡物下的部件搜索，可采用 AR 增强现实技术准 确找到隐藏部件，协管员只需要开启并旋转城管通上的摄影头，通过当前所在位置 的实景影像获取，摄像头所获得实景范围内的部件位置和报表信息的自动弹出， 显示在城管通实景影像上，实现部件精细定位及环境导航自动化，以帮助协管员方 便、快速地找到隐藏部件，并可将摄像头拍摄的图像与历史实景可量测影像及事件 信息相关联。 第 21 页 3.2.3 智能签到智能签到 协管员执行巡查、核查等任务时，找到任务目标部件，通过在当前部件标注上 完成“签到”( check in)，系统会自动向指挥中心报告协管员位置信息，实现人员 位置的智能监控。这种基于增强现实技术的协管员“签到”办法具有高精度性、便 捷性与安全性，对核实协管员日常工作情况，实现协管员科学、高效管理具有重要 意义。 点击则完成 “签到” 第 22 页 第第 4 章章 实景三维全民城管特色应用实景三维全民城管特色应用 4.1 9 大基础应用系统大基础应用系统 无线数据集子系统无线数据集子系统 监管数据无线采集子系统供监督员使用，应实现通过监管数据无线采集设备采 集、报送问题信息，接收监督中心分配的核实、核查任务等功能。 监督受理子系统监督受理子系统 监督受理子系统供监督中心使用，应实现接收监督员上报和公众举报的问题信 息，建立案卷，同时发送至协同工作子系统，向监督员发送核实、核查工作任务等 功能。 协同工作子系统协同工作子系统 协同工作子系统供监督中心、指挥中心、专业部门和各级领导使用，应将任务 派遣、任务处理、处理反馈、核查结案等环节关联起来，实现监督中心、指挥中心、 专业部门之间信息同步、协同工作和协同督办等功能，应提供各类信息资源共享工 具和部件在线更新工具。 大屏幕监督指挥子系统大屏幕监督指挥子系统 监督指挥子系统应整合各类基础信息和业务信息，实现基于地图的监督指挥功 能，应能够对发生问题位置、问题处理过程、监督员在岗情况、综合评价等信息进 行实时监控。 综合评价子系统综合评价子系统 综合评价子系统应能够根据市政监管工作过程、责任主体、工作绩效等评价模 型，实现对区域、部门、岗位进行综合统计、计算评估，生成可视化评价结果等功 能。 地理编码子系统地理编码子系统 地址的编码服务将地址编码中地址字符串输入到地理坐标值输出分为两个过程： 第 23 页 字符串拆分、数据库匹配。系统通过字符串拆分将地址字符串分解为若干个地址要 素，得出相应的地址公式，通过数据库匹配找出与地址串相应的地理坐标值。 应用维护子系统应用维护子系统 应用维护子系统是系统管理员使用的工作平台，通过该平台，可以快速搭建、 维护城市管理业务，定制业务工作流程，设置组织机构，并能够方便快捷地完成工 作表单内容样式调整、业务流程修改、人员权限变动等日常维护工作。利用应用维 护子系统，系统管理人员可以方便地调整系统使之适应用户变化的需求。 基础数据资源管理子系统基础数据资源管理子系统 使用基础数据管理子系统可以管理地理信息所需的地图数据，地图图层分类、 地图图层及其所包含的各种地物要素均可定制，系统可提供缺省的适应城市管理需 求的图层和要素名称，用户也可根据自己的需要对图层和要素进行定制和扩充，每 类地物均可定制相应的属性信息。 数据共享与交换子系统数据共享与交换子系统 数据交换子系统用于实现不同级城市管理系统间以及数字城管系统与其他业务系统 间的信息传递与交换，交换信息包括部件与事件问题信息、业务办理信息、综合评价信 息等。 4.2 实景化的拓展应用系统实景化的拓展应用系统 户外广告管理户外广告管理 户外广告管理子系统基于移动道路测量技术建立可视化的户外广告数据库，并 与广告牌审核、执法等业务相结合，通过对广告牌规格的量测、可视化标注、可视 化审批和自主更新等一系列实景特色功能，以可视化的管理手段，结束广告执法和 管理中无数据可查、可对比、可追溯的尴尬局面，实现城市户外广告的规范化、商 业化、条理化、美观化。 第 24 页 违章建筑管理违章建筑管理 违章建筑管理子系统基于移动测量技术和低空倾斜摄影测量技术，建立可视化 的拆违区域房屋数据库，通过建筑物查询、历史影像比对、考评管理、数据分析等 功能，为违章执法提供科学合理、量化依据的执法证据。有效的做到防违、控违、 拆违。既保证城市的文明美好形象，又为城管建设节省拆迁资金。 有效的解决了一 直困扰地方政府的拆迁难题。 门前三包管理门前三包管理 门前三包管理子系统通过实景三维影像全方位地展现城市的主要道路、店铺信 息、店户资料、违章及处理情况信息。同时将店铺前的门