科技与文化融合.docx
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科技与文化融合
海淀区文化和科技融合专项
项目申报书
项目名称：
智慧城市虚拟仿真应用系统
项目申报类别:
☑平台类□产业类
项目领域:
数字城市、虚拟仿真
申请单位：
北京星球数码科技有限公司（盖章）
申请日期：
2013年8月18日
填写说明
1.申报书由申报文本及相关附件组成，请项目申请单位认真编写申报书，内容真实准确、表述清晰严谨。
2.请参考后附内容要求及表格编制申报书，如有其他需要说明的内容可补充。
3.填写内容涉及到外文名称，要写清全称和缩写字母。
4.区科技资金是指海淀园管委会（区科委）管理的区财政专项经费；项目经费预算中的“其他”一栏是指海淀园管委会（区科委）以外的各级财政拨款和承担单位融资、集资、入股等各种形式的经费来源，本栏需具体填写。
5.经费支出明细中各项开支范围说明见附注。
6.起止年限：
指立项年度起到项目完成止，项目立项时间应为2013年，且执行期1年以上。
7.申请的项目总投资指申请立项阶段的总投入。
8.企业类型：
请申请单位根据实际情况单选一项，并在对应说明部分进行标注说明（如：
企业为国有控股企业，控股方为中央单位，控股比例xx%，则在对应位置填写控股方名称及其他相关信息）。
9.项目实施地点：
请填写项目具体实施的地点。
10.项目所属行业：
请根据申请项目所属行业类别单选一项，多选无效。
11.项目在相关主管部门的审批办理情况：
如项目实施需要得到相关主管部门的行政审批、备案登记等，请填写办理情况（如：
电视剧制作拍摄许可等）。
一、项目申请单位基本情况
项目单位名称
北京星球数码科技有限公司
法定代表人
身份证号
单位类型
组织机构代码
注册地址
注册时间
注册业务范围
注册资金（万元）
通信地址
邮编
拥有知识产权情况
获得资质情况
上市情况
2012年度上缴税收（万元）
企业类型
□内资□港澳台资□外资
项目单位基本情况描述（不超过1000字）
项目单位财务状况
（不超过500字）
项目负责人
手机
固定电话
邮箱
财务负责人
手机
固定电话
邮箱
项目联系人
项目联系人电话
项目联系人电子信箱
项目联系人手机
协作单位
二、项目基本情况
项目名称
智慧城市虚拟仿真应用系统
项目实施地点
北京星球数码科技有限公司
项目实施起止年限
2013年1月15日 至 2013 年 8 月7日
项目所处阶段
□策划构思阶段 □初创阶段
□中期建设阶段☑产业化
项目所属行业（单选）
□文化艺术 □新闻出版
□广播、电视、电影☑软件、网络及计算机服务
□广告会展□艺术品交易
□设计服务 □旅游、休闲娱乐
□其他
项目申报类别（单选）
☑平台类□产业类
项目所属领域（单选）
☑网络应用 □数字设计
□新媒体□数字出版
□动漫游戏□其他
项目预期经济效益
（单位：
万元）
销售收入
180
利润
60
税金
创汇
投资利润率
投资利税率
项目立项阶段总投资（万元）
120
项目已完成投资额（万元）
90
申请补贴额度（万元）
80
总体目标
智慧城市虚拟仿真应用系统包括虚拟仿真和应用，共同构成智慧城市系统。
其中虚拟仿真利用现在成熟的VR和三维GIS技术，摒弃传统的以模型抽象展示的方式，采用实际地物模型，如街道、建筑物、基础设施、地面绿化和其它附属设施等以实际图片构建模型，并以等比例缩放方式完成虚拟仿真场景构建。
结合实际智慧城市的业务应用，以飞行鸟瞰、地面车行等多途径、多视角，充分展现城市建设、完成信息查询等应用功能，实现城市服务与公众互动。
该系统架构采用RIA技术，设计成b/s结构，数据的存储和管理统一在服务器上完成，三维平台、模型素材等以IE浏览器ActiveX插件形式实现，保证服务交互的效率与三维渲染的显示效果。
开发适用于所有通用智慧城市虚拟仿真的展示平台。
年进度指标
2013年1月至8月完成产品的开发周期，包括需求设计、概要设计、详细设计、系统开发、系统测试和上线运行。
考核指标
技术指标
1、系统中三维场景与现实场景的偏差率不能超过2%；
2、系统的稳定性和资源消耗，要求CPU占用不得超过50%，内存不得超过800M；
经济指标
系统针对城市管理或企业展示，主要实现智慧城市和数字园区等的实景展示和规划效果图展示；是一个简单、直观、智能的互动展示平台。
社会指标
通过虚拟仿真系统建设，完成城市或园区的实景展示、远景规划等，是一个电子化的三维沙盘系统。
可提高管理水平、提升工作效率、提供全民服务，是对外宣传和展示的窗口。
三、项目的目的、意义和必要性
项目目的
智慧城市虚拟仿真应用系统是在数字城市的发展基础上，解决传统数字城市系统中以抽象模型构建简单三维场景的问题，以现实场景等比例缩小的实景模型构建虚拟城市场景，实现真正的虚拟现实和三维仿真。
利用三维GIS技术，使人在进入系统时，可以身临其境。
利用此项特性，可以对城市中特殊人文景观进行宣传展示；同时完善各种数据，增加与公众用户互动内容，为公众用户提供更便捷、更全面的服务。
项目意义
智慧城市虚拟仿真应用系统包括虚拟仿真和应用，共同构成智慧城市系统。
其中虚拟仿真利用现在成熟的VR和三维GIS技术，摒弃传统的以模型抽象展示的方式，采用实际地物模型，如街道、建筑物、基础设施、地面绿化和其它附属设施等以实际图片构建模型，并以等比例缩放方式完成虚拟仿真场景构建。
结合实际智慧城市的业务应用，以飞行鸟瞰、地面车行等多途径、多视角，充分展现城市建设、完成信息查询等应用功能，实现城市服务与公众互动。
通过虚拟仿真系统建设，完成城市或园区的实景展示、远景规划等，是一个电子化的三维沙盘系统。
可提高管理水平、提升工作效率、提供全民服务，是对外宣传和展示的窗口，是构建智慧城市不可缺少的组成部分，为更好的提高政府公共服务水平，改善居民生活提供解决方案，从而促进产业升级和结构调整，提高国家综合竞争力。
项目必要性
解决传统数字城市系统中以抽象模型构建简单三维场景的问题，以现实场景等比例缩小的实景模型构建虚拟城市场景，实现真正的虚拟现实和三维仿真。
四、项目所属领域国内外研究开发现状和发展趋势
国内外研发现状及技术领域发展趋势
20世纪90年代后，由于三维可视化与虚拟现实技术的迅猛发展使得建立三维GIS成为可能，而“数字地球”对建立三维GIS也提出了更为迫切的要求。
三维GIS不仅能表达空间对象间的平面关系和垂向关系，而且也能对其进行三维空间分析和操作，向用户立体展现地理空间现象，给人以更真实的感受。
三维GIS成为构建数字地球、数字国家、数字区域或数字城市的关键技术，并且随着GoogleEarth的广泛认知，三维地理信息技术已经逐步走向了大众。
在三维GIS技术的研究开发方面，国外的开发商积极参与其中，并形成了一定的产品，如ERDAS中集成遥感影像与数字高程模型的子模块VirtualGIS，ESRI推出的ArcGIS中包含一个创新的可视化模块ArcGISSchematics，是一种表达地理空间网络的逻辑拓扑相似知识图。
目前有较大影响的开源三维可视化软件有WorldWind，Vis5D等。
2005年美国Google公司研发推出的GoogleEarth浏览器，对于空间信息可视化及其服务领域与范围的扩大，已逐渐显示出重要的影响与价值。
国内在三维GIS软件技术研究方面，中科院遥感所首先建立了一个基于沉浸式虚拟现实技术的数字地球实验室，并开展了“数字地球原型”的研究与系统研发。
商业软件平台如北京国遥新天地公司的EV-Globe，武大吉奥公司的GeoGlobe产品等是我国自主研发的较好的软件产品。
网络化是是三维GIS的最流行、最前沿的发展方向之一。
其次，3D-GIS系统会在智能化方面有更加广阔的发展空间，也能更好地为人类社会服务。
而智能GIS技术也必然会促进其向高度集成化方向发展，并将在未来的应用中有着广阔的发展前途。
技术的发展促进了智慧城市建设的发展，到目前为止，北京、上海、天津、广州、武汉等国内城市已经纷纷启动智慧城市战略，相关规划、项目也渐次推出。
随着wifi、物联网、云计算、数据挖掘、信息安全等技术的不断升级，对资源要求较高的三维智慧城市的建设必将成为可能。
五、申请单位现有基础、特色和优势；项目前期预研综述
申请单位现有基础、特色、优势
北京星球数码科技有限公司成立于2003年，是中国地理信息产业协会理事单位及遥感数据处理与分析应用产业技术创新战略联盟成员。
公司主营业务包括航空摄影测量、行业数据中心建设与管理、软件研发与系统集成、地理信息共享交换与服务、三维虚拟平台开发与展示等服务，业务范围涉及石油、水利、交通、林业、国土、市政、政务等行业和领域。
目前，公司具备国家测绘资质、计算机信息系统集成资质和水文水资源调查评价资质，通过了ISO9001国际质量体系认证及“双软”认证，拥有高新技术企业称号及数十项自主知识产权的计算机软件著作权证书。
北京星球数码科技有限公司一直以来致力于新技术、新思路的探索与实践，努力为客户提供最优秀、最完美的解决方案。
精心研发了一款具有行业领先水平的独立自主的三维GIS仿真系统平台，即GEOK3D。
该平台将具有大多数三维系统常用功能，并且突出公司在业务方向独特的功能需求，成为一款优秀的三维GIS仿真平台，为公司在未来的行业竞争奠定基础。
该系统作为一款独立研发的三维虚拟仿真平台，具有如下几大特点
1、强大的数据处理能力
GEOK3D系统除了能够处理三维系统所必需的三维模型数据、卫星影像数据和DEM地形数据外，还能够处理多种其他数据。
如多种格式的二维矢量数据（shape等），多种格式的图片数据（jpeg等）。
显示出了强大的数据处理能力。
2、强大的效果展示能力
GEOK3D系统的另一大特点就是具有强大的效果展示能力。
在GEOK3D三维平台上热烈的火焰、弥漫的浓烟、惊人的爆炸效果都是可以实现的，同时系统还能够通过调用脚本等方法实现动画展示的功能，为二次开发人员的各种功能需求提供了各种可能。
3、强大的系统功能
GEOK3D系统拥有着强大的系统功能。
如提供了地下模式，可以让用户更方便的浏览地下场景；又如对影像等系统对象进行显示/隐藏设置，满足用户对不同重要程度场景进行分层展示的要求。
总之，GEOK3D系统的系统功能能够极大地满足二次开发人员在构造功能时，对于各种系统构件的需求。
项目前期预研综述
基于三维仿真系统的智慧城市解决方案规划和建设、管理已经越来越引起人们的高度重视，也将发挥越来越重要的作用。
在西方发达国家，三维地理信息技术早已普遍应用于测绘遥感、城镇规划设计，水利水电建设，防洪动态监测，自然历史数字化与修复，军事作战可视化与预演等自然和社会中中等各个领域。
一些城市在城市设计仿真的基础上，逐渐形成了“虚拟城市”，进而又提出了“智慧城市”。
近两年，随着“智慧城市”的深入人心，国内的一些综合设施和项目也已经开展了相关信息系统的建设工作。
北京星球数码科技有限公司于2003年就完成了基于Vega的三维城市地理信息系统，完成虚拟装配系统，此后几年逐渐搭建起了完整的GEOK3D产品系列。
智慧城市解决方案可以基于大型规模的三维模型平台之上，进行智慧城市实时交互展示及模拟仿真应用。
该产品体系是北京星球数码科技有限公司拥有完全自主知识版权的三维地理信息系统平台软件，可以在三维地理信息系统与虚拟现实领域提供从底层引擎到专业应用的全面解决方案。
其中成熟的VR和三维GIS技术可以为智慧城市虚拟仿真应用系统提供虚拟仿真和场景应用，是构成智慧城市系统的重要组成部分。
该产品平台拥有的海量三维数据管理，虚拟纹理、分块调度、金字塔索引、二次开发支持等关键技术均领先于国内外其他同类产品，能够为政府部门、企事业单位、专业领域用户提供性能更优、维护成本更低、扩展性更好的三维地理信息和虚拟现实应用解决方案。
该产品已经广泛地应用于军事指挥、城市规划、国土资源、铁路、公路、水利、电力、能源、环保、农业、林业、海洋、电信等众多应用领域。
通过项目前期预研，北京星球数码公司已经初步具备了实施基于三维仿真系统的智慧城市系统建设的技术能力，把握了虚拟仿真、物联网、大数据运算等关键技术路线，为整个方案的成功奠定了坚实基础。
六、主要研究开发内容
主要研究开发内容
基于虚拟仿真技术的智慧城市的整体架构：
整体架构从逻辑上可以分为：
感知层、网络层、核心层、接口层、应用层和数据层。
各层的主要功能如下：
感知层：
主要以RFID、WSN、GPS、红外感应器、激光扫描器、光敏器件、热敏器件等等关键技术为代表的物联网信息传感设备组成。
是智慧城市的基础和载体。
网络层：
包括通信网、互联网和物联网。
三大网络与感知层可以实现对一切物品的智能化识别、定位、跟踪、监控与管理，从而使地球达到“智慧”的状态，使建设智慧城市从技术上成为可能。
核心层：
主要包括OpenSceneGraph（简称OSG）渲染引擎和osgEarth地形渲染开发工具包。
OSG渲染引擎利用层次细节模型（LOD）、全自动遮挡排除、渲染通道等先进技术等虚拟现实技术（VR），实现了大规模场景可视化。
核心层是GEOK3D系统的最重要的组成部分。
接口层：
主要由GEOK3D平台及其开发环境构成，是基于核心层而开发的功能化的二次开发接口。
包括各种地形数据（DEM），遥感影像数据的动态加载，三维模型数据的展示，飞行、车行等各种场景的浏览方式，三维动画的控制，可视化定制人机交互操作的功能，各种特殊效果的展示如雨、烟、火等，另外，还提供二三维联动展示功能。
用户可以在此基础上进行二次开发，实现特定目标的应用。
应用层：
主要包括GEOK3D平台的客户端和ActiveX插件。
GEOK3D系统可支持多种客户端，支持c/s,b/s架构，支持VisualBasic、VisualC++、VisualC#等流行的开发工具，并提供可定制化服务，是用户根据特定业务需求二次开发完成的具体业务应用产品。
可以与视频引擎，WEB引擎，语音引擎，消息引擎等系统进行集成开发，结合物联网、云计算等新一代信息技术以满足各种应用需求，可以搭建如应急指挥系统，智能交通，环境监控等智慧城市平台。
数据层：
GEOK3D将所有的数据处理功能进行独立，从逻辑上与系统中其他各层进行分离，包括DEM地形数据，遥感影像数据，三维模型数据和矢量数据等。
提供各种数据处理功能如：
数据切片，模型导出插件，数据融合与影像叠加等。
关键技术
（一）金字塔技术
GEOK3D系统采用金字塔式数据结构组织三维空间数据，使得用户在任意时刻浏览的数据都只是金字塔中的尖角，从这个意义上来说，无论整体的广度数据多么庞大，都不会影响到GEOK3D在客户端的浏览速度。
该技术主导思想如下：
大规模三维场景的空间数据最终被组织成一个由不同细节层次的多个子场景构成的金字塔型结构，位于塔尖的子场景具有最大的数据粒度，可以称其为全局场景，由上至下粒度逐层减小，细节的描述越来越详尽，体现出场景的逐级放大，即视点的由远及近；同一层子场景之间数据粒度相同，覆盖整个场景的不同区域，且依次邻接，体现视点的平移。
（二）高效索引与载入技术
为了实现海量数据的有效管理，GEOK3D系统采用了如下高效索引与载入技术：
1.分级索引架构
通过R树来组织所有的三维数据元，该技术符合主流商用数据库的空间数据存储标准。
2.数据异步装载、淘汰引擎
在浏览的动态过程中并行载入数据，并根据需要卸载无用的数据，使得用户可以浏览的数据量与内存大小无关。
3.分级LOD自动生成
大尺度上的LOD算法模型，支持跨数据元的LOD生成。
多种连续LOD算法模型基于地形的视点相关LOD技术以及基于二次误差度量（QEM）的LOD技术。
4.分级遮挡剔除
采用图形界最新的遮挡剔除技术，与金字塔引擎紧密融合，提供了最佳的浏览性能。
（三）物联网技术和大数据技术。
物联网技术将建立城市的神经网络。
利用传感器、图像识别、语音识别、卫星定位、电子标签等感知技术将遍布城市各个角落的信息感知并通过网络传递给城市数据中心。
大数据技术，将建立城市的海量数据库。
海量的各类数据，如物联网数据、空间数据、3D数据等等，被采集、存储、分类、挖掘和分析，对复杂事件做出智慧地决策。
创新点
○原始创新
○集成创新
●引进消化吸收再创新
1.可定制触发器。
主要作用是根据不同条件来自动更改模型外观，或者执行动画等操作。
当前国内外流行的触发器大多采用固定方式触发事件，灵活性较差，GEOK3D系统可提供定制服务，使用户可以根据实际需要制作个性化触发器，更加灵活多样地展现场景。
2.通过矢量文件动态加载模型。
将模型文件与矢量文件融合，通过动态加载矢量文件技术达到动态加载和卸载模型的目的。
技术竞争能力定位
○国际领先
○国内首创
○国内领先
●国内先进
国内在各行业中海量三维实时系统的应用都较为匮乏，且多受限于国外软件的垄断，容易遇到技术瓶颈，灵活性和扩展性较差。
GEOK3D系统采用开源OSG渲染引擎，在满足大多数三维平台的基本功能外，其可扩展性和定制化服务在市场竞争中占有很大优势。
而在基于该系统的智慧城市的建设中，强大直观的视觉感受，各种先进的人机交互定制功能，更容易满足民众个性化、多样化的服务需求。
七、经济、社会效益分析及应用前景分析
经济效益、社会效益、应用前景分析
（经济效益注重写明研究成果3-5年内的经济效益分析、社会效益注重写明研究成果对社会、民生等的积极影响、应用前景分析注重写明研究成果3-5年内的市场前景。
字数不超过2000字，可插入图片）
八、项目年度目标和年度实施计划
项目年度目标和年度实施计划
（根据项目执行期填报，每个进度期的时间为6个月，即1月至6月或7月至12月。
专利、软著等技术指标和纳税、销售、利润、就业等经济指标，一定要分解并填写在各个进度期内，指明每个进度期完成的任务，保证各个进度期任务总和与前面填写一致。
每个进度期不超过400字）
年度
分进度目标和实施内容
2013年1月至2013年3月
完成项目立项、功能需求设计；
2013年3月至2013年3月
完成项目概要设计
2013年3月至2013年4月
完成系统详细设计
完成系统数据库设计
完成数据代码字典表设计
完成系统框架设计
2013年4月至2013年7月
完成系统各模块功能开发
2013年6月至2013年7月
完成系统测试
2013年8月
系统上线试运行
九、项目经费预算（单位：
万元）
项目经费来源：
（项目经费来源年度与项目执行期一致。
）
来源
年
年
年
年
年
合计
区科技资金
自筹
国家有关
部委拨款
项目保证单位匹配资金
项目承担单位自筹资金
银行贷款
其他
合计
项目经费支出
（项目经费支出年度与项目执行期一致。
）
科目
年
年
年
年
年
合计
人员费用
试验外协费
合作费
设备购置费
材料费
资料印刷费
调研费
租赁费
其他费用
合计
拟购置的仪器设备：
（单价在5万元以上，含5万元）
（注意只需填写单价5万元以上的设备。
金额一列需填写的是每行的所有设备的价格，而不是单价。
主要用途要详细填写，证明设备购买的必要性。
）
名称
型号
数量
金额
经费来源
购买时间
主要用途
合计
申请区科技资金的用途
科目
金额
科目
金额
科目
金额
人员费用
试验外协费
合作费
设备购置费
材料费
资料印刷费
调研费
租赁费
其他费用
自筹资金的来源及项目实施所需的其他配套条件
（详细说明单位自筹资金来源。
如有试验外协费及合作费支出，请说明支出的意向单位及模式。
字数不超过500字）
十、项目组织管理措施及实施方案
项目组织管理措施及实施方案
（含各参与部门的分工、组织协调措施、项目运行管理机制、保障措施等，字数不超过1000字）
十一、科技成果知识产权目标、归属管理及实施转化期限
已取得的与项目相关的知识产权及管理情况介绍
申请发明专利
项
申请实用新型专利
项
申请外观设计专利
项
授权发明专利
项
授权实用新型专利
项
授权外观设计专利
项
已进入实审阶段的发明专利数
项
软件著作权
项
论文
篇
其他
管理情况
（已取得的知识产权归属与管理情况，字数不超过300字）
预期知识产权目标及管理情况介绍
申请发明专利
项
申请实用新型专利
项
申请外观设计专利
项
授权发明专利
项
授权实用新型专利
项
授权外观设计专利
项
预计进入实审阶段的发明专利数
项
软件著作权
项
论文
篇
其他
管理情况
（预期知识产权归属与管理情况，字数不超过300字）
预期科技成果形式和实施转化期限
预期主要成果形式、科技成果实施转化期限，字数不超过500字
十二、项目负责人简况
项目负责人简况
（项目人员如为留学人员，请在学历栏里注明留学国家，如填写“留英硕士”、“留美博士”等。
必须由申请单位在职人员担任项目第一负责人。
填报的项目负责人，一般不超过两人。
）
姓名
性别
年龄
学历
所学专业
从事专业
职务
职称
出生日期
主要分工
手机
电话
传真
邮政编码
通讯地址
身份证号
主
要
业
绩
（不超过500字）
十三、项目主要管理人员和技术人员简况
项目主要管理人员和技术人员简况
（项目负责人请在上一栏填写，本栏只填写其他项目参与人员，可自行添加栏。
）
姓名
性别
出生年月
年龄
学历
职务
职称
从事专业
工作单位
在项目中的主要分工
十四、项目申请单位情况
申请单位基本情况及其他需要说明的问题
（字数不超过1000字）
股东构成
股东名称（或姓名）
投资者经济形态
法人代码或身份证号
是否上市公司
境外公司或外籍
所占股份
投资方式
……..
………
升级会员 