三维规划管理系统设计
摘要：
三维规划管理系统建设已经成为城市规划管理的热点。从协同规划管理的角度研究了三维规划
管理系统的设计过程，系统设计主要包括总体框架设计和系统结构设计。总体框架设计采用局域网、公
务网和因特网三网融合的网络结构，选择了适合的基于 WebServer、WebGIS数据库的软件平台。研究了
以数据层、平台层、应用层构成的系统结构框架下的相应系统功能和数据结构。
关键词：
GIS；三维；规划设计
随着我国城市化进程的加快，传统的二维规划已无法满足城市规划设计与管理的要求，三维规
划的应用顺势而来。经过 30多年的发展，GIS在我国的各行各业已经得到广泛应用。三维 GIS辅助城
市规划工作已成为三维 GIS技术的一个重要应用方向[1]。城市规划中面临的诸多问题急需三维 GIS技
术的支撑。目前，我国三维 GIS发展势头良好，许多城市在三维规划方面已取得不错的成果[2]。广西
在数字化三维规划管理技术的研究应用方面还远远落后于国内先进水平，因而推动广西的规划设计与管
理的数字化进程势在必行。
1总体框架设计
1）硬件、网络环境的配置。系统运行的网络环境是由规划局、设计院、勘测院等多部门的局域
网、公务网和因特网组成的一个有机整体，不同的网络环境之间采用严格的物理隔离和逻辑隔离，定期
通过中间数据转换服务器实现三网的数据交换和同步。数据交换以内网为核心，涉及三网之间的相互转
换。2）软件平台。系统采用 B/S的体系结构，软件主要包括 WebServer平台、WebGIS平台、数据库平
台。由于微软的网络产品技术比较成熟、维护方便，同时考虑到和 WebServer平台以及内网平台的结
合，本系统 WebServer平台选择了 Windows2000AdvancedServer+[3]。WebGIS平台选用 ArcGIS
及其提供的空间数据引擎 ArcSDE来连接数据库，ArcGIS通过 ArcSDE可以在 DBMS中轻而易举地管理一
个共享、多用户空间数据库。考虑到本系统运行涉及大量矢量、栅格地图，为有效管理海量空间信息及
其属性信息，同时为了保证数据库系统的跨界运行，系统数据库平台选择了 MSSQLServer。
2系统结构
系统框架设计根据系统的逻辑结构可将系统划分为数据层、平台层、应用层三层结构，如
图 1所示。数据层采用实地拍照勘测方式或者从航拍相片、遥感影像等方式采集原始数据并对其进行处
理，获得 DRG、DLG、DOM、DEM等勘测资料及相关属性数据[4]。平台层采用的信息技术主要包括因特网
技术、3S技术、数字化野外测量技术、CAD技术、虚拟现实技术等[5]。根据采集转换的数据，通过可
视化软件调用并生成可实时交互的三维图形界面，并可以用数字模型对现实地理空间的现象和过程进行
模拟和仿真。南宁三维规划系统的应用层旨在通过对已有的数据资源和实际情况的分析，建立合理的数
据模型来解决南宁市的城市规划建设问题。
功能模块图设计功能模块图如图 2所示。1）三维功能。系统支持多方案、多窗口、多图
层、多信息处理。同一个项目中可以同时包含多个方案，可以进行方案比较；可以打开与方案对应的单
视口的透视图窗口、顶视图窗口和断面视图窗口，还可以打开多视口的布局窗口；利用图层控制物体的
显示或隐藏、物体是否允许被编辑以及物体所属的规划元素类型，并以图层为基础设定方案；可以将三
维场景、规划数据和动画有机地集成于一体。提供模型修改、材质修改、模型库、辅助工具和测量功
能。可对模型进行移动、旋转、比例调整、删除、复制、阵列、替换等多种修改操作；为美化场景，系
统提供材质编辑；利用模型库可以缩短建模时间，快速创建或美化三维场景，系统提供捕捉点辅助工
具。2）数据功能。可根据三维场景自动计算规划数据，包括建筑的高度、层数、基底面积、建筑面
积、所属地块；地块的用地面积、建筑面积、建筑基底面积、容积率、建筑密度、道路中线长度。在系
统中，携带规划数据的最小单元叫作规划元素，一个规划元素可以对应一个或多个三维模型。为了满足
规划设计的需要，系统中内置了三大规划元素――建筑、用地、道路中心线；还可以根据需要添加新的
规划元素，同时可以根据需要扩展或删除规划元素的属性或字段。数据表中的某些字段的值由系统根据
三维场景自动生成并实时更新；某些字段的值则由用户填写。系统提供常规的计算、统计和导出等数据
表功能。内置了用地平衡表的计算方程，可以随时生成与三维场景保持一致的用地平衡表。可对数据进
行模糊查找和高级查找，查找的基础是规划元素数据表中记录的信息，根据查找结果可以在三维场景中
快速选中查找到的物体。3）交流功能。系统提供多种漫游工具，可以利用键盘、鼠标和软键盘等方式
进行基本漫游操作；另外还提供了窗口缩放、最佳视角、平移、盘旋、选择集盘旋等多种便于交流的漫
游工具。支持鼠标定位、特定场景、动画以及输出成 avi格式；可设定视觉走廊并沿视觉走廊漫游，利
用视觉走廊功能可以模拟人沿景观大道欣赏两侧景观的过程，用户可以基于场景中已经存在的任意线条
快速生成视觉走廊，沿视觉走廊漫游的过程中可以随意改变观察的方向。系统提供布局管理器，可预定
义演示汇报的流程；利用布局管理器功能，设计师可以预定义演示汇报的流程，在交流时只需顺序播放
布局页即可，布局页中的每个窗口都是可激活的，播放布局页的过程也可以进行动态漫游等操作。4）
数据存储管理。数据存储的同时还要保障数据的安全，当遇到不可抗拒的损坏时，能够尽可能地降低系
统损失，提供备份恢复数据功能。5）查询和分析。系统拥有丰富的查询和分析功能，并可进行通视、
视域、日照、断面等分析[6]。6）应用开发。SDK提供了丰富的接口，包括创建对象、模型编辑、地形
编辑、空间分析、三维交互等功能接口。提供了 JavascriptLibrary，方便进行 B/S应用开发，并且有
丰富、详实的帮助文档，大量的 SDKSample，以及样例数据。
数据结构图该系统数据库建设涉及到 GIS数据库、CAD数据库、SQL属性数据库，数据库的
设计牵涉到很多行业规范标准，现根据城市规划基本术语标准（GB/T50280-1998）和城市规划制图标准
（CJJ/T97-2003）来设计数据库中各图层的符号样式、线型、块名等。系统既有空间数据库，也有属性
数据库；空间数据库包括交通状况、建筑分布等；属性数据库包括控规数据、道路红线、道路中线属性
等。空间数据库与属性数据库二者在物理上相分离，但又存在相互间的联系[7]。为了对数据更好地管
理与使用，将得到的各类数据采用物理分层输入到不同分类中，如用地、道路、设施等。该系统的数据
库庞大，现就南宁市某规划区空间数据库和属性数据库的设计加以说明。
数据库组织形式基础地理数据库根据规划编制类型的不同划分为总体规划图、控制详细
规划图、分区规划图和其他数据，如图 3所示，将同一类型的规划编制成果按图层分类存放，并将图层
存储到图层集下。
空间数据库图层在地图上，三维空间的地理特征在 GIS中可以抽象为点、线和多边形
（面或区域）。为同时满足制图和 GIS对数据检索分析的需要，还需要将数据按照几何类型（点、线、
面）严格分开。实体类型采用 2位几何特征缩写代码，如用 PT、LN、PY分别表示点、线、面 3类几何
类型，如表 1。
数据属性结构由于空间数据库涉及的数据量大、范围广、种类繁多，无法一一列举，同
一类的数据，其属性结构是一致的。以表 2为例，详细地说明了地图层属性结构，以此了解数据库各个
图层的属性结构。表中以地块编号为主键。本系统数据库的基本表均通过定义外键与主键间对应的关系
来实现各实体属性间的联系。例如，用地示例表、设施示例表、道路示例表可以通过地块编号联系在一
起。
3结语
三维协同规划管理系统的设计与实现涉及地理信息系统、三维可视化技术、地理信息获取技术
等重要技术要求。三维协同规划管理系统可以改变城市规划内部信息流程和城市规划部门与社会的信息
交流反馈机制。但是，由于实际应用的复杂性，目前对于系统建设还缺乏一个统一建设标准。本文从系
统设计的角度对南宁市三维协同规划管理系统进行了较深入的研究，整合可视化技术与 ArcGIS的核心
功能，实现一套切实可行的南宁市三维协同规划系统设计方案。
参考文献
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作者：谢乐琦 廖英伶 欧达城 李宝林 黄敏 单位：广西大学 数学与信息科学学院
