2023优秀案例丨青岛动车小镇综合管理平台项目

青岛动车小镇综合管理平台项目

钟金明 侯祥意 俞 琛

广州南方智能技术有限公司

青岛北岸数字科技集团有限公司

为贯彻落实中央关于新型基础设施建设的重要指示精神，加快数字产业化、产业数字化的建设目标，山东省、青岛市印发有关文件，推进实施新型基础设施重大工程、重大项目，统筹推进传统和新型基础设施协调发展，优化空间布局和供给结构，提升新型基础设施整体发展效能。

青岛动车小镇投资集团作为新城建试点单位，以打造“新城建产业园”为契机，以信息化、数字化、智能化的新型城市基础设施建设为抓手，建设世界动车小镇综合管理平台，提升城市基础设施运行效率和服务能力，探索形成可复制可推广的推进“新城建”工作机制及运作模式。

平台深度整合 BIM、3D GIS、IoT、AI、大数据、云计算等新一代信息技术，搭建CIM 数字城市底座，建设全域数字孪生城市。平台按照“一库、一图、一平台、N应用”的设计理念，赋能“新城建”、数字中国建设。

一库：有效整合了动投集团内散落于各业务、各项目多源数据，涉及时空基础、资源调查、规划管理、工程建设项目、公共专题、物联感知等6大类134种数据，形成三维空间数据为基础。各种业务数据以统一空间框架不断补充三维立体数据资源体系。

一图：集成多源异构数据，形成全息一张图，目前已经形成示范区120.8km2的三维空间数据底板。

一平台：打造统一城市基础平台，辅助动车小镇规划、建设、管理、运行工作。

N应用：建设项目全生命周期管理、规划信息专题、智能选址辅助、土地管理、车辆定位等智慧应用应用。

1. 数据建设

接入青岛动车小镇建成区已有影像数据、行政区划、水系、绿地、居民地、道路中心线、道路面、铁路、兴趣点、现状及规划数据等矢量数据，进行数据处理、标准化、建库，形成基础地图数据库、时空信息数据库、规划成果库；接入BIM模型数据、三维精细模型、基于CAD数据构建的三维模型等三维数据，形成三维模型库；接入图像监控、公务车定位、消防设备、排水设备、环境监控设备等物联设备，形成物联网感知库。数据建库与存储如图1所示。

2. 平台建设

基于世界动车小镇综合管理平台，开展全流程数据管理系统、三维场景基础管理系统、全空间可视化管理系统、领导驾驶舱系统（包含有全生命周期管理、规划信息专题、智能选址辅助专题、土地信息管理应用和车辆定位专题等专题应用）、二次开发平台和运维管理等系统应用的构建，形成“1平台+N应用”的系统架构（见图2、图3）。

3. 硬件采购

平台采购三台服务器，包括应用服务器、数据库服务器、云渲染服务器，以满足数据存放与平台建设的服务器配置要求；提供防火墙，保障平台运行安全；提供车载定位设备，获取10辆试点监测车辆位置数据。

平台以国产自主的三维GIS引擎和BIM为核心技术，基于Kubernetes+Docker+ 微服务的云原生架构搭建平台应用体系，支撑各类数字应用的建设。平台核心的三维GIS引擎，可提供二三维数据采集、整合、质检、建库、服务发布等功能，基于平台提供的核心框架支撑各类二三维数字应用快速搭建。结合3D GIS引擎与游戏渲染引擎搭建全空间渲染引擎，全面提升海量三维空间数据的加载和实时渲染能力，满足海量时空数据三维可视化仿真模拟，实现城市级三维数据的高性能加载，支撑城市级三维数据应用与平台搭建。

1. 全空间数据采集、建模、入库、管理全链条服务

提供数据全链条服务，支持对地上到地下、室内到室外的全空间要素建模，实现对现实物理对象的三维实例化表达，为数字孪生城市的建设提供全方位的多维时空数据融合与治理能力，为数据可视化渲染以及数据综合应用奠定基础。

在数据采集方面，采用南方测绘自主研发的三维激光扫描仪、航测无人机、测量机器人等高效数据采集装备，对倾斜摄影数据、激光点云数据进行了采集。

在数据加工建模方面，利用基于CAD图纸的BIM建模技术、高质量倾斜三维建模技术、点云自动分类及智能重建技术、地质体三维建模技术、地下空间设施三维建模技术等多种建模技术和建模工具集，对CIM1数据到CIM7数据进行了倾斜摄影、BIM模

型、遥感影像等多种类型的三维数据进行了建模，构建了地上地下、室内室外、粗细互补、详略得宜的全域空间三维基础。

在数据管理方案，充分考虑了CIM平台涉及数据多源、异构、多模态、多尺度等特性，提出在逻辑层按矢量、栅格、模型、文件、属性等分别入库、更新、分发的管理机制和在物理层采用混合异构数据库的整体解决方案，实现CIM平台数据资源从汇聚、处理、更新、管理、运维、服务、共享全生命周期管控（见图4）。

2. 统一数据底板，提供权威、实时的城市数据支撑

动车小镇存在数据分散、底数不清晰，标准不一、数据种类繁多，管理不规范、共享协同难等问题，导致大量数据资产沉睡，难以实现复用、深度挖掘数据价值。数据对城市管理支撑不足。

针对以上问题，平台融合地上地下、室内室外、动态静态、历史现状未来多维度多尺度信息模型数据和城市感知数据，实现城市级精细化三维浏览，以全息式呈现城市管理各阶段数据信息。

一方面，具备全空间数据底板表达能力，既可以借助BIM数据提供丰富的建筑物信息，包括建筑单元、结构单元、供热、通风、电气、消防等，细致地关注到建筑物内的机电配电、门把手等；又可以利用GIS数据对城市的地形、地貌、地表与地下空间进行三维数字化还原，形成与实体城市环境一致的虚拟城市环境。将单体BIM与宏观GIS数据相结合，充分发挥两者的优势，形成包含微观与宏观、室内与室外、地上与地下的多层次、多尺度的三维可视化。平台支持地上地下、室内室外、动静结合一体化的全要素三维场景展示及应用；能够基于城市地质信息，以三维模型为载体，实现不同精度、类型的地质结构模型（土壤层、工程地质层、水文地质层、热储层等）、地上—地下构（建）筑物模型、地下管廊模型的动态加载，支持常见的三维模型数据格式、BIM数据、倾斜摄影数据、点云数据等。

另一方面，统一底板的数据服务共享，能高效率地将数据资源提供给各单位，能够快速、准确、门槛较低地把这些数据进行全面应用，进而提高城市管理流程的效率。

3. 统一平台底座，赋能相关应用，避免系统烟囱

构建统一的一体化平台，集三维空间分析与计算于一体的三维数据空间分析计算技术，将不同类别的分析能力按特定的应用场景进行建模，组成面向特定专题的业务分析模型，结合分类、聚类、回归等监督与非监督的学习方法，实现信息的分类与预测，数据资源互联互通。

通过组件式扩展模块，支持“零代码”个性化三维应用搭建。用户能够根据自身业务需求，灵活设置场景效果、功能模块以及数据服务，实现全空间一体化三维浏览、分析，以及复杂空间场景的感知与动态仿真，无须安装任何插件，即可在浏览器端按需构建个性化的三维应用场景，为各行业三维拓展应用提供基础三维应用服务，可赋能智慧规划、智慧社区、智慧交通、智慧水务等应用，避免系统烟囱。

4. 采用国产自主可控平台，满足信创要求

平台以国产自主的三维GIS引擎和BIM为核心技术，基于Kubernetes+Docker+微服务的云原生架构搭建平台应用体系，支撑各类数字应用的建设。以“全域数据”为基础，提供包括数据资源整合汇聚、数据存储、数据清洗处理、数据资源共享交换、数据分析挖掘等全空间一体化的数据全生命周期智能服务，通过微服务的方式，支撑新型智慧城市的各类轻应用的构建，最终形成集高性能、云原生、大中台、微服务、轻应用于一身的新一代二三维地理信息平台，满足各行业及用户对城市立体大数据进行分析与应用的需求。

5. 一套数据，多种渲染应用（可视化双引擎）

平台在可视化渲染上融合Cesium和UE5双引擎能力。Cesium引擎为数字孪生提供丰富的数据条件，充分发挥了三维场景中多类型数据融合的作用，UE5引擎为实景三维提供了直观、真实的可视化效果。所以在UE5满足高逼真三维场景表现的基础上，平台基于Cesium实现了GIS数据解析，解决了传统 UE5 在可视化渲染上数据融合差的问题；同时基于UE5场景高逼真渲染能力，解决了Cesium三维场景动态仿真差的问题，为数字城市提供了还原度高的可视化效果和数据统计分析能力。双引擎相辅相成，既满足了数字孪生高逼真场景还原，又能将三维数据服务到业务管理上，充分彰显了三维数据在数字孪生可视化和智慧城市应用上的最大价值（见图5）

6. 平台设计先进，保证运行安全、可靠

平台框架总体设计采用《信息技术云计算参考架构》（GB/T 32399）和《信息技术云计算平台即服务（PaaS）参考架构》（GB/T 35301）标准，保证平台整体具备安全性、实用性、连通性、可拓展性。

数据存储方面，结合项目实际情况，通过选用SeaweedFS分布式文件系统，满足海量三维空间成果数据的存储，使用PostgreSQL+PostGIS的关系型数据库存储业务数据和二维空间数据，支撑平台空间分析相关的业务。

平台技术选型遵循“正确、易用、高效、可靠、可维护”原则，整合Spring Cloud、Vue3、Cesuim等成熟稳定的开源技术，使用微服务架构开发进行系统开发。

平台使用自研的分布式调度框架EJob，采用DAG流程设计器，提供图形化界面对分布式计算任务中各算法组件的属性信息和调度顺序进行配置，实现在线轻量化功能，在保证模型质量的前提下，大幅减小模型文件的大小，处理速度快，解决产品数据浏览困难的问题，并保证数据的一致性，提高地图制作的效率，同时提高建筑的可视化效果。而EJob使用Master/Worker架构设计，可实现计算框架整体的高可用以及动态扩展，同时支持业务定制算法，更加灵活满足各类数据处理需求。

1. 平台是新城建建设的基础性平台，市场前景广阔

“新城建”的重点任务中包括全面推进城市信息模型基础平台建设，打造智慧城市的基础平台。平台以“新城建”为背景，建成后首先可满足集团内部相关应用的需要；其次可基于集团规划、建设、管理、运营一体化全流程的优势，面向示范区相关企事业

单位进行推广使用。以点到面，可汇聚全域地上地下全空间、人地房全要素、规建管运全链条城市多维度数据，促进数据融合共享开放与业务联动协同，支撑智慧城市建设的基础，有效促进产业链高效融合、产业生态循环畅通，赋能“新城建”、数字中国建设，全力打造新型数字城市创新应用。

最后可按照产品或定制化解决方案的方式面向青岛市、山东省，乃至全国进行业务推广。

2. 平台成熟稳定，可复制性强

采用先进的理念和先进的技术进行平台建设工作，可将动车小镇打造为全国数字孪生城市的标杆示范区，建立典范，为企业的整体发展积累实践经验。平台通过专家验收并上线后，运行稳定，初步形成示范区三维空间数据底板，为动车小镇规划、建设、管理、运行工作提供了信息资源汇集、治理、共享和服务支撑，赋能智慧园区等智慧应用。

项目的建设也探索符合动车小镇发展的建设模式、共享模式、服务模式，可以在山东省其他“新城建”试点复制，提供实践经验，助力国家“新基建”的建设。

3. 提供从数据建模到平台建设到应用搭建的全流程解决方案

项目汇聚全域地上地下全空间、人地房全要素、规建管运全链条城市多维度数据，促进数据融合共享开放与业务联动协同，赋能全生命周期管理、规划信息专题、智能选址辅助、土地管理、车辆定位等应用，支撑智慧城市建设的基础建设。

从数据建模、平台建设到应用搭建的全流程解决方案也在项目中验证了其可行性，实现城市规建运营全流程，有效促进了产业链高效融合、产业生态循环畅通，赋能数字中国建设。

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