2024优秀案例丨深圳市可视化城市空间数字平台建设与应用

数字化、网络化、智能化是当代人类社会发展的基本趋势和主要潮流，历史已经进入信息驱动的数字时代，信息空间正在成为继物理空间和社会空间之后，人类生存和发展的“第三空间”。在习近平总书记关于网络强国的重要思想指引下，近年来党和国家高度重视并大力推动信息化工作，将建设网络强国、数字中国、智慧社会作为国家重要战略。在这一宏大背景下，深圳市委市政府抢抓历史机遇、勇于自我革新、引领时代潮流，按照广东省委、省政府关于在深圳市开展数字政府综合改革试点的具体要求，于2018年明确提出了实现政府治理能力和服务能力双提升的数字政府发展目标，以及国内国际“双一流”的智慧城市建设目标，并将建设深圳市可视化城市空间数字平台作为重要任务之一。

深圳市可视化城市空间数字平台（以下简称“空间平台”）是智慧深圳建设的唯一空间数字底座，是市大数据中心和鹏城自进化智能体的有机组成部分，是我市新型城市基础设施建设，是CIM基础平台、广东省粤政图等在深圳的具体落地，对我市加快推进双一流的智慧城市、数字政府建设起到关键支撑作用。深圳市可视化城市空间数字平台主要面向深圳市行政管理部门及企事业单位的多元化时空信息服务需求，以现代信息通讯技术为支撑，旨在建成深圳市权威唯一的时空信息基准平台、完整统一的时空信息基础平台、互联互通的时空信息共享平台、泛在实时的时空信息服务平台，打造深圳市的“智慧城市操作系统”。

1 总体架构

按照全市智慧城市和数字政府“两级平台、四级应用”的体系开展建设，其架构如下图1所示：

空间平台为 “智慧深圳”建设提供统一、权威、立体的空间数字底座，汇集包括基础测绘数据、政务数据、地楼房权人数据、物联传感数据、BIM数据等数据，为一网通办、一网统管等“数字政府”应用提供空间能力支撑；是全市地理空间数据集成能力的载体与对外服务的窗口，依托政务云为接入政务网的公共管理和服务机构提供地理空间数据服务、应用开发框架、统一空间索引、业务数据空间化等服务。

空间平台是本市空间地理信息库市级节点，部署在市政务云，省市空间地理信息库通过政务网实现互联互通和数据同步。空间平台是大数据平台的有机组成部分，会同物联感知平台、BIM平台、共享交换平台等全市公共性、基础性平台，共同支撑区各部门、各区的应用。

2 数据体系

空间平台的数据资源具有数据来源广泛、数据形式多样、数据结构复杂、数据规模庞大等特点，这为空间平台数据的高效管理和开放服务带来了极大的挑战，亟需建立一套统一规范的数据资源分类体系，对空间平台数据资源进行全面统一的统筹分类，为空间平台数据的接入、融合、组织、管理与共享提供不可缺少的基础性支撑。针对信息时代城市三元空间构成的主要内涵，对空间平台数据资源划分为3个一级类、6个二级类、25个三级类以及150多个四级类，其中3个一级类分别是城市基础时空数据、城市管理对象数据和城市运行状态感知数据，具体分类如图2所示

城市基础时空数据是指具有时间和空间维度的地理空间数据，用于表达城市物理空间中的各类基础对象要素，主要包括基础地理信息数据和全空间三维模型数据等2个二级类，其中基础地理信息数据主要划分为基础地理要素、基础地质要素、海洋地理要素等3个三级类，全空间三维模型数据主要划分为新型三维数据、三维地形模型和三维要素模型等3个三级类。

城市管理对象数据是指侧重于城市管理领域的业务专题数据，用于表达城市社会空间中与人类生活密切相关的各类政务管理和行业管理等信息，主要包括基础管理对象数据和行业管理对象数据2个二级类，其中基础管理对象数据主要划分为人口数据、法人数据、土地数据和房屋数据等4个三级类，行业管理对象数据主要划分为城市治理类数据、公共服务类数据、经济管理类数据和公共安全类数据等4个三级类。

城市运行状态感知数据是指通过物联传感设备等实时动态获取的物联知数据和通过互联网开放接口获取的互联网数据，用于表达城市在物理空间和网络空间的各种活动信息，主要包括物联感知数据和互联网开放数据2个二级类，其中物联感知数据主要划分为轨迹感知数据、视频监控数据、设施感知数据、环境感知数据、气象感知数据、水文感知数据、安全感知数据等7个三级类，互联网开放数据主要划分为社交媒体数据、电子商务数据、在线地图数据、位置服务数据等4个三级类。

城市基础时空数据、城市管理对象数据和城市运行状态感知数据组成了空间平台最基础的数据资源，称之为源数据。在这些源数据基础上，空间平台可以形成城市实体数据、可视化数据和分析计算数据等新的数据表达形式，用于满足空间平台的分析、计算、可视化表达、共享服务等各种应用需求。

3 能力中枢

平台能力中枢主要围绕着空间数据的接入、管理、可视化和服务等几个层面开展，实现了多源异构的非空间数据、空间数据实时进入空间平台；优化并组装形成城市级实体大数据动态计算、实时调度的空间数据管理和分析系统，形成城市级实体大数据动态加载、实时调度能力、空间数据共性分析及扩展分析能力；建设空间数据服务接口、开发框架在内的开放服务系统，形成基础设施统一、技术应用协同联动的空间信息服务能力；突破现代地理信息系统技术的场景渲染能力瓶颈，为用户提供新一代城市级多终端的空间可视化系统，形成新一代城市空间可视化引擎能力，实现物理城市和数字城市的动静一体、虚实交互。空间平台技术架构如下图3所示:

数据接入系统：是外部数据进入空间平台的统一入口工具，分为空间数据接入、管理数据接入、运行感知数据接入三大类，接入方式包括原始数据接入、服务接入、数据库接入等，空间平台设计并实现与之对应的数据接入功能模块，保障各类数据资源的顺利接入。

数据融合系统：是外部数据进入空间平台后进行数据处理的工具，主要包括数据检查及清理、数据格式转换、信息提取、坐标转换、语义关联、数据轻量化、空间融合，主要涉及的数据格式包括矢量、栅格、表单、BIM等不同类型数据需提供不通的数据处理工具。本系统是空间平台的核心，初步实现了地址匹配的功能，构建了统一空间索引，实现非空空间数据快速落图的能力。

数据管理系统：是平台核心的数据管理工具，包括数据读写、数据存储管理、数据更新管理、分析模型管理、索引管理、符号管理、缓存管理、元数据管理、数据安全管理以及统一访问接口等。

运维管理系统：是平台日常运转提供运行与维护管理保障，具体包括用户权限管理、日志管理、服务访问控制、数据资源备份管理等功能模块。

数据分析系统：是平台数据分析工具，基于Hadoop/Spark大数据计算框架，实现查询检索、空间统计分析、图像分析、智能分析计算、三维分析、多维分析、实体语义分析以及分析算法开发等功能模块。

数据可视化系统：是平台数据可视化渲染与表达工具，具体包括时空渲染引擎、物理渲染引擎、符号渲染引擎、瓦片构建、可视化调度、制图综合、图表渲染引擎等功能模块。初步实现了全市二三维影像地图、二三维矢量地图的可视化及重点片区室内外地上下的初步可视化。

4 标准体系

为了确保平台的顺利建设和运营，消除部门信息孤岛和利益壁垒，切实实现信息共享、系统共生，需要对平台的数据、软件、服务等内容建立系统性的标准，逐步形成空间信息资源交换、共享和更新的管理体制和机制，提高通用性，降低建设成本，满足政府协同办公、数据资源共享、行业典型应用的需要。在平台的管理规范中，需要对平台的信息共享与交换、运行管理、用户管理、保障规范机制、信息安全、保密协议等方面制定相应的管理规范确保平台安全、稳定运行；在技术标准建设过程中，需要围绕基础空间数据与基础管理数据、行业管理数据、感知数据、互联网数据等非空间数据两方面对平台的数据输入和交换格式进行标准、规范化管理；需要从开放服务、平台接口、接入与集成、安全应用等方面对平台技术进行规范化描述。

空间平台推进过程中得到了市委市政府高度重视；在技术层面配备了院士团队，开展总体设计和原型系统技术验证；实施过程中，主动推向应用，广泛征求各区、部委办局意见，建立共建共享机制。

（1）针对空间平台开展了高标准总体设计。多位院士、知名企业专家和高校教授对空间平台的总体设计进行了严格评审，认为总体设计达到国际领先水平，为平台的具体建设内容进行了科学规划和关键技术验证，保证了平台的先进性和可实施性。

（2）夯实二三位空间数字底座。构建了我国首个海陆一体化的三维时空基准体系，在全国率先实现了全市域覆盖优于5cm分辨率的倾斜摄影实景三维空间底板并率先在全市政府部门推广应用，试点建设了190平方公里的单体化模型、118万平方米的室内三维模型、300平方公里的地下三维管线和1.2万个钻孔的三维地质体，率先初步构建了包含地上下、室内外的城市级空间数字底座。

（3）先进的平台技术路线：针对多源异构海量的二三位基础时空数据、城市管理对象数据和物联感知数据，采用了分布式了大数据管理平台；针对二三维数据的渲染，除了首次使用通过优化实现WebGL技术展示全市三维数据，还在业界首次引入游戏引擎（UE）来高效渲染GIS、BIM等数据。

（4）市区共建共享机制：项目建设过程中就与各区、各委办局紧密接触，对接需求，实现平台及数据的共建共享。与市发改、市政数局等机构合作，联合发布了云环境共建共享机制、空间底板共建共享机制、地楼房权人共建共享机制；新增9项标准规范，涵盖三维数据、地楼房权人数据等方面。

另外空间平台在BIM+GIS数据融合、全空间可视化表达、基于大数据计算框架的空间分析能力件黑色等方面，开展了核心技术研究，实现了较大突破和创新。

2020年12月，平台一期成果已正式上线试运行，在支撑全市各委办局和各区的数字政府和智慧城市领域相关应用场景。

应用规模方面，目前已完成了主节点和分节点的方式实现市区一体化部署。主节点部署在市政务云，分节点部署在各区，打通市区数据的共建共享。到目前为止，空间平台累计开通了1571个账号，覆盖32家区、部委办局等共建单位；发布了3320个数据服务。每年服务调用次数超过2亿次。

在应用方面，空间平台作为全市智慧城市、数字政府、新城建等重大任务的基础平台，在多个领域进行了推广。通过空间平台提供的基准二三位立体地图、实时在线分析能力和可视化能力，直观为市政府常务会议、专题办公会议研究建设项目时提供智能辅助决策，现在已成为市区建设项目上会的必备工具。

图 5 通过空间平台汇报城市设计项目