最新实景三维全民城管解决方案白皮书1108.docx
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最新实景三维全民城管解决方案白皮书1108
实景三维全民城管解决方案白皮书1108
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
2012年11月
第1章数字城管建设背景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2章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
2.2.15MDMI12
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3章面向“云+端”应用的开发平台TruemapServer及终端实景管理软件TruemapMobile（server+arcgis）=PaaS14
3.1服务式实景影像数据应用开发平台TuremapServer14
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Truemapmobile19
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4章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
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26
第5章基础架构云服务IaaS28
第1章数字城管建设背景
1.1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。
Ø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。
Ø协管员在使用现有城管通时，GPS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。
Ø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
Ø对城市管理对象的真实场景展现
Ø对部件可视化的浏览、查询、搜索
Ø城管通上部、事件精准上报
Ø可视化的户外广告管理:
可视化浏览、测量、标注、审批
Ø门前责任区的精细划界
Ø违章建筑的历史影像对比分析
Ø城管重点关注目标的查询与定位
Ø可视化的监督指挥
Ø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
Ø高效快速的数据更新手段
Ø数字城市管理平台由专网向互联网转变
Ø管理模式由聘用监督员向市民人人是监督员发展
1.3方案总体架构
Ø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。
Ø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。
Ø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。
Ø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TrueMapServer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TruemapMobile软件相结合，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”（EnvironmentNavigation），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—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
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“checkin”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
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。
图线路搜索导航
2.2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：
DigitalMeasurableImage）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（5MDMI+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
Ø5MDMI：
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）。
Ø360°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。
Ø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：
Ø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。
Ø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。
图激光点云与全景影像
2.2.15MDMI
Ø影像分辨率大于500万像素；
Ø覆盖道路正前方和左右两侧共6张影像；
Ø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；
Ø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。
Ø影像清晰，色彩饱满，亮度均匀，反差适中，无明显遮挡。
Ø实景影像上进行部件挂接
Ø立体影像量测范围：
40m；
Ø系统相对测量精度：
0.05m（1σ）；
2.2.2360°连续全景
Ø360°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。
Ø360°连续全景影像的视场角360°*145°。
Ø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。
Ø支持文字、图片标注等功能。
2.2.3360度连续全景+激光LIDAR（无缝融合）
Ø激光点云量测范围：
80-200m；
Ø激光点云垂直方向视场角：
360°；
Ø激光点云角分辨率：
0.2；
Ø支持面片提取；
Ø支持单点测量；
Ø支持单幅标注；
Ø支持视频标注。
第3章面向“云+端”应用的开发平台TruemapServer及终端实景管理软件TruemapMobile（server+arcgis）=PaaS
3.1服务式实景影像数据应用开发平台TuremapServer
TrueMapServer是一款基于云计算技术、采用SOA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
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。
图面片侦测展示效果
3.1.2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。
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
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）
图虚拟三维模型
图虚拟影像规划
图虚拟横幅
3.1.4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
3.1.5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PDA终端管理软件Truemapmobile
TruemapMobile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、WindowsMobile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TuremapMobile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：
3.2.1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
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。
3.2.3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”（checkin），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4章实景三维全民城管特色应用
4.19大基础应用系统
Ø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。
Ø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。
Ø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。
Ø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。
Ø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。
Ø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：
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。
Ø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。
Ø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。
Ø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
Ø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。
Ø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。
Ø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。
同时将店铺前的门前三包责任区域以红线的方式精细的展现在实景影像地图上。
真正实现了对门前三包责任区的精细化管理。
4.3实景三维全民城管信息平台
实景三维全民城管网站是基于实景影像地图技术构建的一个面向公众的开放式服务平台，既为市民提供了实景化的衣食住行等位置服务的便民实景服务地图，也为市民参与城管进行城管案、事件上报提供一个开放的、直观、易用的可视化平台。
通过全民城管的新模式，创新了发现问题方式，引入了社会考评机制、舆情监控系统、微博系统，使数字城市管理平台由专网向互联网转变，运营模式由聘用监督员向市民人人是监督员发展。
通过建立全民参与，人人都是社会监督员的社会问题发现、评价、鼓励机制，使数字化城管平台发挥更大的作用并节约运行成本。
网络舆情监控引擎监控网站、论坛、微博等相关信息，自动将当地城市管理的相关问题推送到全民城管系统。
4.4城管移动测量巡查车
城管移动测量巡查车可以实时监控城市管理中的违章行为，帮助城市管理者采集建筑物的可量测影像数据，进行对比取证。
同时在巡逻中采集到的城区卫生、路况、路边摊位占用等视频信息和精确的位置信息，通过无线视频服务器传回监控指挥中心，及时转化为统一指挥的依据。
第5章基础架构云服务IaaS
通过采用硬件设备虚拟化、软件版本标准化、系统管理自动化和服务流程一体化等手段，建设一个以服务为中心的城管云计算运行平台，将资源的使用方式从专有独占方式转变成完全共享方式，运行环境可以自动部署和调整资源分配，实现资源随需掌控，从而帮助城管部门建立一个基于业务的资源共享、服务集中和自动化的开放数据中心。
Ø打造资源共享的服务平台，快速响应业务需求变化
Ø增强扩展能力，实现资源动态分配
Ø对服务器、存储管理标准化、自动化，简化服务交付，降低运营成本
Ø快速提供机房硬件资源利用率
升级会员 