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城市管理毕业论文开题报告范文

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《三维城市管理软件研究》

关键词:

IOS;IPad;三维城市;模型简化;数据压缩

0引言

1移动终端现状

2基于移动终端的海量数据城市三维渲染的问题

移动终端和传统的台式机终端相比差别很大，由于体积和硬件条件的制约，移动终端的整体性能要远低于目前主流的桌面台式机，无论是系统的运算能力，系统的存储空间还是系统的图形绘制效率都要比台式机差很多。

而城市三维海量模型数据在台式机上调度渲染也需要很高的负荷，更不用说移动终端了，因此，为了实现移动终端上的城市三维地理信息管理，目前存在如下问题:

2.1海量三维模型数据存储

由于移动终端的存储空间很低，通常城市市区400km2左右种类齐全的精细模型需要存储空间数百Gb，管理模型数量约几百万个，加上模型贴图、其他相关文件需存储的文件个数近几百万个甚至上千万个。

一次三维城市管理动辄几百Gb上Tb的数据是移动终端根本无法承受的，而且移动终端存储数据的读、写速度也很低。

为了解决海量城市三维模型在移动终端上的存储问题，我们需要一套完整的三维模型数据优化、压缩的解决方案，从而实现基于移动终端的海量三维城市模型存储的管理。

2.2城市级三维模型场景管理

在城市级三维地理信息管理系统中，需要动态调度和显示大量的城市建筑、地形地貌、城市部件、地下空间设施及综合管线等三维模型，这些模型通常具有个数巨大、资源消耗巨大、容量巨大等特点。

由于城市的范围很大，为了可以实现在移动终端上的城市级大范围的三维模型调度和管理，我们必须有一套完整的城市三维场景管理技术。

2.3现有城市三维数据的再利用

三维数字城市在国内的应用日趋广泛，各建设单位在建设三维数字城市的过程中也积累了很多的三维模型数据和系统空间地理信息数据，由于移动终端的硬件条件限制，直接将已有的城市三维成果数据应用于基于移动终端的应用平台中不现实，所以需要采用一种最接近原有三维数字城市系统的技术路线来实现基于移动终端的应用系统，这样做可以最大程度地利用原有成果数据和资料，而且还可以沿用原有的部分技术手段来最大程度地减少功能开发的重复投入。

3基于移动终端的三维管理软件的设计与实现

基于移动终端的三维管理软件主要包括基于移动终端的三维渲染和基于移动终端的数据管理两部分。

在设计和开发的过程中针对上面提出来的问题，我们总结出如下需要解决的关键点:

1）城市三维数据的压缩与优化。

2）城市三维海量数据的数据库存储与检索。

3）城市级三维模型的调度与管理。

4）移动终端三维软件实现的核心技术方法。

为了解决这些关键问题，如图1所示。

整个系统包含渲染内核、调度管理、数据库存储管理和用户界面四大部分。

其中，渲染内核层主要实现三维模型的实时渲染，采用以OpenGLES2.0为底层的OSG作为三维模型渲染引擎，调度管理部分主要利用海量模型格网调度技术实现城市级大范围三维场景的调度与管理，数据库存储管理主要实现了三维空间数据的管理和系统海量模型文件的数据库存储，主要采用Spatialite和CouchDB移动版。

用户界面部分主要实现了为用户提供的直观易懂的操作功能，如打开数据，多点触摸漫游浏览，量测，查询等操作。

整体软件结构中的具体关键技术如下:

3.1基于移动终端的海量模型格网调度技术

在浏览三维城市模型时，系统需要将三维模型调入内存，然后再利用显存来实现三维模型的渲染，但是移动终端的硬件条件无法实现一次性渲染大量三维模型，尤其城市级模型数据库不仅数据存储量巨大，而且三维模型的数量也很多，通常可以达到数百万个甚至上千万个，所以我们为了实现城市级三维模型的调度，我们仅在需要的时候调取部分模型，但是我们要想从这上千万个物体中查找到几百个我们关心的物体本身也是很耗费时间的。

而且由于三维可视化系统的特殊性，用户在做漫游浏览操作时通常浏览范围是实时变化的，因此，会积累大量的“从上千万个物体中查找几百个我们想要看到的物体”这一查找过程，这样需要耗费巨大的系统资源。

为了尽量减少模型调度在查找这一步骤上耗费的资源，我们采取格网调度模型的方法。

系统将空间划分为若干有规律的格网，每个格网都有自己唯一的标识，当用户使用系统浏览到一范围时，系统根据如下公式:

ROWbase64=（Ywcs-_BlockMinY）/_BlockYSizeCOLbase64=（Xwcs-_BlockMinX）/_BlockXSize计算出当前浏览范围包含了哪些格网。

如该公式仅用了计算机运算效率最高的加减乘除，因此，在用户做漫游浏览操作时完全可以满足实时计算的要求。

系统在计算出当前浏览范围所交的格网后，就可以在这些格网所包含的模型中去查找我们要用到或要渲染显示的模型了。

该调度方法已经应用于我们的三维地理信息平台中，针对移动终端版本，我们将格网大小分割和空间索引技术做了进一步优化，从而更适合移动终端三维模型的调度。

3.2基于OpenGLES2.0的OSGforIOS

OpenGLES（OpenGLforEmbeddedSystems）是Open-GL三维图形API的子集，针对手机、PDA和游戏主机等嵌入式设备而设计。

该API由Khronos集团定义推广，Khronos是一个图形软硬件行业协会，该协会主要关注图形和多媒体方面的开放标准。

由于目前在主流的移动平台中，例如Android、IOS的移动操作系统里面目前仅支持OpenGLES的三维图形API，所以为了更好地支持现在主流的移动平台，使用OpenGLES2.0三维图形API可以更大范围的适用各种移动终端。

OpenSceneGraph是一个开源的、跨平台的基于场景图的图形开发包，它为科学计算可视化、游戏、虚拟仿真等这样的高侠侣图形应用程序开发而设计。

它基于场景图的概念，提供了一个在OpenGL层面上的面向对象的开发框架，为三维图形应用的快速开发提供了很多额外的小工具，从而能把开发者从繁杂的实现和优化底层代码的调用中解放出来。

由于我们已有基于OSG开发的三维城市地理信息管理平台，因此我们还采用OSG移动版本来实现该软件的开发，从而可以最大程度地利用原有系统资源。

3.3非关系型数据库CouchDB

CouchDB是一个开源的面向文档的数据库管理系统，可以通过RESTfulJavaScriptObjectNotation（JSON）API访问。

术语“Couch”是“ClusterOfUnreliableCom-modityHardware”的首字母缩写，反映了CouchDB的目标具有高度可伸缩性，提供了高可用性和高可靠性，即使运行在容易出现故障的硬件上也是如此。

CouchDB有如下几个方面的特点:

1）分布式的NOSQL数据库可以把多台服务器节点上的存储进行分布管理，并协调每一台服务器之间的通信和数据的一致性。

对于城市级别的大规模文档管理的应用，该数据库不用像传统的数据库一样集中配置，只需要在需要扩充的时候增加节点即可。

2）完全面向文档的非关系型数据库存储的是非结构或者半结构化的数据，特别适合读写各种文档数据，因此，特别适合数量庞大但是单个文档数据量又很小的文件。

针对这些应用，CouchDB要比传统的关系型数据库方便得多，性能也更好。

CouchDB在文档存储方面有很大的优势，因此，我们将海量的三维模型文件存储在CouchDB中，避免了在移动终端上存储海量的碎片文件，也提高了这些文件的检索效率和读写性能。

CouchDB也是目前唯一一个支持IOS移动平台的非关系型文档数据库。

3.4轻量级移动空间数据库

3.5模型自动精简技术

为了实现移动平台高效调用大场景的三维模型，需要在浏览大范围城市模型时，采用模型自动精简技术自动精简城市建筑模型及三维地形模型，从而减轻系统的渲染负担。

我们采用基于Garland的边收缩算法来精简网格化的三维模型提高访问速度。

近年来，出现了很多有代表性的模型简化算法，其中Galand的基于二次误差度量的边收缩算法是目前最常采用且有效的算法。

其基本思想是以顶点到相关三角形平面的距离的平方和为误差度量，通过重复的边收缩操作对模型进行简化。

4结束语

应用上面的关键技术，我们完成了基于移动终端的渲染内核、调度管理、数据库存储管理几个模块的开发，并完成了整套在ipad平台上的三维城市管理平台的开发，系统中管理了天津市外环线内400km2的0.2mDOM与DEM场景建立的三维地形和三维精细建筑模型和空间信息数据，系统提供了城市三维的高效浏览，信息查询和三维量测等功能。

参考文献:

[1]王冬，王晓华.三维GIS中海量模型调度与存储[J].地理空间信息，2012，10

（1）:

109-111.

[2]何波.移动互联网之发展现状及监管对策[J].广播电视信息，2011（10）:

58-61.

[4]姚书科，张韧志.基于云计算的海量图片存储管理系统研究[J].电子设计工程，2012，20（11）:

17-20.

[5]张必强，邢渊，阮雪榆.基于特征保持和三角形优化的网格模型简化[J].上海交通大学学报，2004，38（8）:

1373-1377.

[6]钟晓霞，王建宇.一种基于视向的LOD自动生成方法[J].工程图学学报，2002（4）:

68-72.

[7]丁晶，秦亮军.移动环境下三维场景的实时渲染技术研究[J].城市勘测，2011（6）:

18-22.

《数字化城市管理系统设计思路》

[关键词]城市管理;数字城管;真三维斜射影像

1引言

2系统框架设计

3采用的关键技术

3.1面向服务的应用程序开发方法

系统研发采用面向服务的应用程序开发（Services-orienteddevelopmentofapplication，SODA），所有的资源都被认为是服务（从前端的UI组件到与后端外部业务合作伙伴的交互），使得系统建设能够在转换到面向服务架构的过程中调整业务流程。

洛阳市数字化城市管理系统通过SODA开发方法，封装了GIS服务、工作流服务、身份认证服务、权限管理服务等服务组件，大大提高了研发效率和代码的利用率。

3.2Portal技术系统集成

Portal又称门户，是向用户提供对基于Web资源的应用程序和信息单点访问的Web站点。

基于J2EE技术，由用于构建和管理安全的门户网站的中间件、应用程序和开发工具组成，主要作为信息系统的展现层，提供个性化，统一登录和内容的整合功能[3]。

洛阳市数字化城市管理系统将各种应用子系统、数据等资源集成到一个信息管理平台系统之上，以统一的用户界面提供给系统中的各类用户实现单点登陆，并具备新增子系统入户功能，便于拓展应用。

使整个平台可以快速地建立起平台对用户、平台对平台和各角色用户之间的信息通道，打破信息的孤岛，建立整个数字化城市管理系统的数据高速通道。

3.3MIS、GIS、Internet的技术结合

在总体技术设计上，系统将MIS、GIS技术集成于同一系统之中，存储于同一数据库，真正实现了MIS、GIS的技术一体化。

GIS技术与Web技术的结合形成的WebGIS技术，用户可以通过浏览器进行地理信息的各种操作。

WebGIS服务器向客户端发送的一般是最终生成的地图影像的图片，用户无法直接存取地图资源库，从而真正保证了原始地图数据的应用安全[4]。

洛阳市数字化城市管理系统为城市管理各级领导和工作人员提供了图文一体化的基于B/S结构的协同工作应用环境，提供的工具可以帮助用户最快速度调阅事件消息、立案情况、各个部门的处理意见、基础地图信息和各种专业地图信息，同时可以查看与该案卷相关的事件信息、督办信息、案卷交接过程等，在一体化的环境下，完成日常操作。

系统为这些日常操作，提供了简单有效的调度方法，用户可以任意切换使用地图、表格、实现图、文、表一体化的信息互联管理。

3.4全景真三维斜射影像技术

4系统实现

洛阳市数字化城市管理系统实现主要从实际发出，紧密结合移动互联网、物联网、大数据等技术发展趋势，在实现基础应用平台的同时，更多围绕拓展应用平台的个性化需求进行定制开发，现主要从全移动应用、专业管理和数据共享服务等三个方面介绍系统的个性化功能实现。

4.1全移动应用模块

4.2专业管理模块

5结语

洛阳市数字化城市管理系统建设工作在充分研究国内数字城管及信息技术应用现状的基础上，结合洛阳市实际情况，采用面向服务的应用程序开发方法，集成Portal、3S、真三维斜射、移动互联网等信息技术，构建了洛阳市数字化城市管理应用体系，重点从提升城市管理运行效率和管理水平出发，建设了全移动应用、专业管理、数据共享服务等应用模块，形成了具有洛阳特色的数字化城市管理新模式，为新时期的全国数字化城市管理工作提供了借鉴意义。

主要参考文献

[1]马征.浅谈“数字化城市管理”系统的新应用[J].中国建设信息，2010（9）：

47-49.

[2]王爽，梁爽，刘广辉，等.“数字城管”中无线数据采集系统的设计与实现[J].测绘标准化，2013

（1）：

25-27.

[3]霍晓鹏.基于Portal的信息门户系统的设计与实现[D].北京：

北京邮电大学，2009.

[4]陈晓军，刘春，裴洪雨.基于移动GIS的数字城管数据采集系统架构与实现[J].铁道勘察，2009（4）：

62-66.

[5]郭喜安.数字化城市管理相关技术的应用与创新[J].城市发展研究，2009（7）：

137-138，132.

《城市管理中计算机的运用》

摘要：

随着城市的发展，一些问题也随之而来，如城市用地紧张、环境污染、能源缺乏等。

这一系列的问题给城市建设管理和规划提出了更高的要求。

与此同时，计算机信息技术的发展，给城市管理带来了新的契机，以3S为主要的信息技术让城市管理适应了时代的发展，主要分析3S技术在城市管理中的应用情况。

并为进一步强化计算机在城市管理中的应用提出一些建议。

关键词：

城市管理;3S技术;城市规划

计算机技术的发展推动了城市的发展。

其中，计算机作为系统信息存储和分析应用提高了信息大、速度快的载体和处理手段，信息论、系统论、区位论、模式识别等为系统提供了新的理论和方法，多层次遥感和遥测手段为系统提供了新的信息源，从而也方便了城市管理工作。

13S技术的构成

23S技术在城市管理中的应用

3S技术在城市管理、规划工作中发展迅速，在信息的采集和发布、城市动态监测、城市的规划管理、模拟分析及预测以及现状的评价分析等方面发挥着越来越突出的作用。

2.1信息采集与发布

2.2动态监测

城市人口的过快增长，对于城市空间的需求也不断增加，如何合理、有效的利用城市的每一寸土地，提高土地利用效率，促进城市的可持续发展，这就有必要对城市发展和运行规律进行分析和监测。

城市的变化发展是一个动态的过程。

对于发展变化的城市而言，及时的对信息进行分析和综合处理尤为必要。

其关键在于建立合理的监测模型，并对信息及时有效的处理，从而实现对城市变化的动态监测。

我们可以依靠GIS强大的空间分析和数据处理能力，利用选定的监测模型，可对多源城市信息进行处理，从中找出城市发展演变的规律。

2.3城市规划管理应用

2.4模拟分析与预测

城市发展演变的过程急需要定性的分析，又需要定量的分析。

计算机信息技术的应用，使城市规划的定量分析更进一步实现。

城市发展的定量分析，提供了一些以前没有的具体数据为城市规划和管理提供决策依据。

在城市管理中3S技术成为了城市环境演变模拟和预测的有力工具。

GIS数据库在城市交通方面的应用，可以实现对现状路网密度、出行距离和时间、交通可达性、公交服务半径进行合理性评价，结合专业软件能进行城市交通的规划预测、出行分布和流量分配，开展交通环境容量影响评价。

遥感技术可以用于对道路的勘测设计，利用该系统可以迅速实现对路线所经过地区相应的地形、地貌等进行必要的分析和判读。

利用虚拟现实技术和三库一体（影像数据库、矢量图形库、数字高程模型）技术可以进行道路方案的仿真表现和环境模拟，更新和改变了传统的规划和分析模式，这也是城市规划和分析的一大进步。

2.5现状评价与分析

3结论

以上的事例说明，计算机技术在城市管理的方方面面发挥着越来越重要的作用，为城市的可持续发展提供了相应的技术保障，从而推动了城市的发展，加快了我国城市化进程。

参考文献

[1]李广生，王文杰，王彦良.RS和GIS在土地利用更新调查中的应用[J].测绘工程，2012（3）:

74-77.

[2]黄妍，潘宝玲，林晓丹.浅析3S技术对土地利用数据更新的作用[J].科技与企业，2013（14）:

94-98.