“交通一張圖”之困

最近跟業(yè)主接觸比較多，發(fā)現(xiàn)一個(gè)普遍問(wèn)題就是“交通一張圖”之困。信息中心或路網(wǎng)中心花錢甚至是巨資建了GIS-T（交通地理信息系統(tǒng)，具體見(jiàn)如下定義），出了標(biāo)準(zhǔn)、買了數(shù)據(jù)、上了云、建了共享平臺(tái)，似乎一切都順理成章，業(yè)務(wù)部門可以愉快地使用了。但理想很豐滿現(xiàn)實(shí)很骨感，養(yǎng)護(hù)系統(tǒng)用了高德地圖，應(yīng)急系統(tǒng)用了百度地圖，運(yùn)政部門卻自己發(fā)布一個(gè)地圖服務(wù)用于業(yè)務(wù)系統(tǒng)的建設(shè)開發(fā)，當(dāng)然也有部分系統(tǒng)在用GIS-T，普遍反映就是更新太慢，路況跟底圖疊加不上，維護(hù)工作量大等等。（請(qǐng)勿對(duì)號(hào)入座，普遍問(wèn)題哈）

GIS-T：GeographicInformation System for Transportation，即交通地理信息系統(tǒng)，交通運(yùn)輸部發(fā)布的交通運(yùn)輸信息化“十二五”規(guī)劃中的定義是面向交通行業(yè)的地理信息共享服務(wù)平臺(tái)?？倳浱岢觥耙粡埶{(lán)圖干到底”后開始有人提交通一張圖系統(tǒng)或交通一張圖平臺(tái)，個(gè)人認(rèn)為大同小異。

在“新時(shí)期GIS-T技術(shù)發(fā)展及建設(shè)模式”一文中提到“在GIS-T參與建設(shè)的多方單位中，主要按照角色可以劃分為三個(gè)主體：交通主管單位的業(yè)主、交通行業(yè)信息化建設(shè)的開發(fā)商或集成商、專業(yè)GIS平臺(tái)廠商。從實(shí)際項(xiàng)目策劃和實(shí)施過(guò)程中，我們發(fā)現(xiàn)任何一方都無(wú)法獨(dú)立承擔(dān)GIS-T的建設(shè)，這與各自專注的業(yè)務(wù)領(lǐng)域的經(jīng)驗(yàn)積累有直接關(guān)系?！睂?duì)于GIS-T，業(yè)主關(guān)心的是數(shù)據(jù)從哪里來(lái)、業(yè)務(wù)部門怎么用、數(shù)據(jù)怎么更新；集成商考慮的事從信息化的角度以最集約的方式完成項(xiàng)目目標(biāo)；GIS平臺(tái)廠商的關(guān)注點(diǎn)更多的是希望提供自己的產(chǎn)品技術(shù)和GIS相關(guān)專業(yè)技術(shù)支持服務(wù)。

在網(wǎng)上逐一學(xué)習(xí)了多個(gè)開發(fā)商、集成商或GIS平臺(tái)商發(fā)布的“交通一張圖”解決方案?？偨Y(jié)來(lái)看，共性的地方是對(duì)于交通一張圖的政策支持、必要性方面講得很到位，技術(shù)方案主要描述技術(shù)框架、核心技術(shù)等；不同的地方主要體現(xiàn)在開發(fā)商更多的是從IT技術(shù)角度來(lái)描述，比如交通實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)服務(wù)技術(shù)、數(shù)據(jù)交換技術(shù)、交通時(shí)空數(shù)據(jù)挖掘與呈現(xiàn)技術(shù)等，GIS平臺(tái)商偏重于如何使用GIS平臺(tái)來(lái)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)共享服務(wù)，集成商會(huì)偏重于多源數(shù)據(jù)融合成一張圖。但是，業(yè)主關(guān)心的幾個(gè)問(wèn)題方案較少涉及或者輕描淡寫，也有可能廠商覺(jué)得這是核心的東西不便公開。

在“GIS-T研究存在的主要問(wèn)題”一文總結(jié)了的兩點(diǎn)問(wèn)題：“急需發(fā)展基于特征的GIS-T數(shù)據(jù)模型”和“急需發(fā)展基于特征的GIS-T非平面數(shù)據(jù)模型”。這與我個(gè)人的觀點(diǎn)異曲同工，GIS-T（交通一張圖）的核心應(yīng)該是圖，即交通要素的空間和屬性數(shù)據(jù)模型，以上兩個(gè)問(wèn)題翻譯過(guò)來(lái)就是急需建立真正符合交通行業(yè)需求的一張圖，以及構(gòu)建真正的三維GIS數(shù)據(jù)模型并實(shí)現(xiàn)二三維一體化。

真正符合交通行業(yè)需求的一張圖

工作中會(huì)經(jīng)常碰到地圖套不上，GIS-T發(fā)布的數(shù)據(jù)與路況數(shù)據(jù)套不上，與互聯(lián)網(wǎng)地圖套不上，這是坐標(biāo)系在作祟。說(shuō)起坐標(biāo)系，可能很多人深有感觸，WGS84、北京54、西安80、地方坐標(biāo)系、平面坐標(biāo)系、火星坐標(biāo)系等，讓人云里霧里。這里簡(jiǎn)單說(shuō)明一下，自然資源部（原國(guó)測(cè)局）為了地圖保密要求互聯(lián)網(wǎng)上發(fā)布的地圖必須加密，一般都是WGS84坐標(biāo)系經(jīng)加密后生成GCJ02坐標(biāo)系（又稱火星坐標(biāo)系），高德地圖就是這種坐標(biāo)系，有的圖商為了保護(hù)自己的數(shù)據(jù)產(chǎn)權(quán)在GCJ02坐標(biāo)系基礎(chǔ)上再次做了加密處理，比如百度地圖是BD09坐標(biāo)系。因此，要各業(yè)務(wù)部門在同一個(gè)頻道而不出現(xiàn)雞同鴨講的情況，一張圖首先要統(tǒng)一的是坐標(biāo)系。

其次，交通一張圖應(yīng)重點(diǎn)關(guān)注路網(wǎng)。目前生成路網(wǎng)的常見(jiàn)做法是以互聯(lián)網(wǎng)地圖或測(cè)繪部門的圖紙為底圖進(jìn)行再加工處理?；ヂ?lián)網(wǎng)地圖是為導(dǎo)航而生，路網(wǎng)數(shù)據(jù)模型是根據(jù)導(dǎo)航的業(yè)務(wù)邏輯來(lái)組織，更多關(guān)注是連通性，對(duì)公路等級(jí)等專業(yè)信息不太關(guān)心，路段跟CAD圖紙里的道路中心線也不是一回事。測(cè)繪部門的圖紙是地形圖，那是國(guó)土測(cè)繪一張圖的數(shù)據(jù)模型，道路要素跟交通行業(yè)的專業(yè)要求有很大差別。

然后是關(guān)注樁號(hào)，這是交通行業(yè)特有的一個(gè)要素，它定義了公路上的一種定位方式。例如：起點(diǎn)樁號(hào)K200.500，終點(diǎn)樁號(hào)K350.800（K200.500～K350.800），還有k0.000-100之類的情況，這種情況說(shuō)明路是按兩個(gè)方向分的，有一個(gè)是正方向，另一個(gè)則是反方向。GIS平臺(tái)商或應(yīng)用廠商會(huì)說(shuō)，用線性參考可以解決這問(wèn)題。但實(shí)際情況是建設(shè)階段有建設(shè)階段的樁號(hào)，運(yùn)營(yíng)階段的樁號(hào)與建設(shè)階段不一定一致，改擴(kuò)建后的樁號(hào)還要重新設(shè)置，很多情況是樁號(hào)跟線性參考算出來(lái)的有出入，對(duì)這些數(shù)據(jù)該怎么處理就變得非常關(guān)鍵。既然樁號(hào)對(duì)于業(yè)務(wù)這么重要但又存在變數(shù)，那么如何對(duì)樁號(hào)進(jìn)行有效管理就成了建設(shè)一張圖成敗的關(guān)鍵因素之一。

除此之外，隨著國(guó)家提出建設(shè)交通強(qiáng)國(guó)，智慧公路和智慧高速應(yīng)運(yùn)而生，智慧的路對(duì)圖的要求提高到了高精度地圖。交安設(shè)施和機(jī)電設(shè)施的精細(xì)化管理需要設(shè)施級(jí)高精度地圖，車路協(xié)同需要車道級(jí)和路口級(jí)高精度地圖，重大橋隧應(yīng)急預(yù)案、管控和短時(shí)預(yù)測(cè)需要路網(wǎng)級(jí)的高精度地圖，甚至未來(lái)服務(wù)區(qū)的自動(dòng)泊車和加油、充電、換電的自動(dòng)駕駛車隊(duì)編組也需要相對(duì)封閉區(qū)域的高精度地圖，所以高精度地圖也應(yīng)該成為交通一張圖重要的組成部分。

另外，即使業(yè)主花巨資建成了一張符合要求的圖，但每年的數(shù)據(jù)更新又成了難以承受之痛。因此，交通行業(yè)急需有廠商提供專業(yè)路網(wǎng)地圖生產(chǎn)服務(wù)及后續(xù)服務(wù)。只有如此，交通大腦和公路的建管養(yǎng)一體化全生命周期管理等應(yīng)用系統(tǒng)才有地基，否則很容易成為空中樓閣。

真正的三維GIS數(shù)據(jù)模型和二三維一體化

非平面數(shù)據(jù)模型其實(shí)就是BIM+三維GIS，這個(gè)話題后續(xù)有時(shí)間再展開討論，這里僅討論三維GIS數(shù)據(jù)模型。目前空間構(gòu)模方法歸納為基于面模型（facial model）、基于體模型（volumetric model）和基于混合模型（mixed model）3大類構(gòu)模體系。

以上三類方法主要是探索三維空間數(shù)據(jù)的結(jié)構(gòu)化，三維空間數(shù)據(jù)拓?fù)潢P(guān)系以及空間-屬性數(shù)據(jù)的關(guān)聯(lián)性仍無(wú)太好的解決方案。對(duì)于公路，我們的做法是帶高程的三維點(diǎn)、線、面+尺寸屬性+特征屬性，比如路段是一條帶縱坡的三維線，按照樁號(hào)來(lái)組織，有橫坡、曲率等屬性。這樣的話，用戶就可以在三維GIS環(huán)境下做到要素的增刪改查及空間分析。

有了三維GIS數(shù)據(jù)模型，并不能解決二三維一體化的問(wèn)題。從二維到三維的產(chǎn)業(yè)升級(jí)角度來(lái)看，如何低成本地把三維GIS數(shù)據(jù)變成三維模型就成了核心問(wèn)題。目前很多基于三維GIS的智慧XXX項(xiàng)目都是用二維GIS做數(shù)據(jù)底層支持，在3dmax或其他建模軟件里手動(dòng)建模的方式來(lái)生成三維模型，當(dāng)然通過(guò)傾斜攝影做單體化或者用建筑物的二維面狀數(shù)據(jù)結(jié)合樓高或?qū)訑?shù)字段生成白盒或灰盒的方式也能解決部分問(wèn)題，效果如下：

圖一 傾斜攝影數(shù)據(jù)

圖二 建筑物白模數(shù)據(jù)

但傾斜攝影和自動(dòng)拔成三維模型的方式不適合公路的三維化?，F(xiàn)在的解決方案要么是BIM，單價(jià)高不說(shuō)，路網(wǎng)級(jí)的BIM加載顯示幾乎是不可能；要么是傳統(tǒng)的三維建模，用傾斜攝影進(jìn)行單體化達(dá)不到業(yè)主想要的效果。我們現(xiàn)在提供了第三種選擇，用3DRoad把平縱橫CAD圖紙（設(shè)計(jì)、施工、竣工）變成三維道路，幾乎零成本，只需要在CAD中做些圖層標(biāo)準(zhǔn)化工作。例如，3DRoad只用了5秒鐘就把天府國(guó)際機(jī)場(chǎng)路側(cè)道路的CAD圖紙變成三維道路。

3DRoad為交通行業(yè)從二維到三維的產(chǎn)業(yè)升級(jí)掃清了最后一道障礙，可以幫助你實(shí)現(xiàn)真正的二三維一體化。

綜上，本文闡述了國(guó)內(nèi)建設(shè)GIS-T或交通一張圖系統(tǒng)普遍存在的一些問(wèn)題，分析了GIS-T的核心在于圖（即空間數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)模型），從“如何建立真正符合交通行業(yè)需求的一張圖”，以及“如何構(gòu)建真正的三維GIS數(shù)據(jù)模型實(shí)現(xiàn)二三維一體化”兩個(gè)方面提了一些建議和方案。

新基建時(shí)代，要建設(shè)交通強(qiáng)國(guó)、做好交通信息化，不管地質(zhì)條件好或差，GIS-T或交通一張圖需要重新上路，鋪好路基（數(shù)據(jù)模型），為路面（上層應(yīng)用）的荷載做好準(zhǔn)備。