“交通一張圖”之困

最近跟業(yè)主接觸比較多，發(fā)現一個普遍問題就是“交通一張圖”之困。信息中心或路網中心花錢甚至是巨資建了GIS-T（交通地理信息系統(tǒng)，具體見如下定義），出了標準、買了數據、上了云、建了共享平臺，似乎一切都順理成章，業(yè)務部門可以愉快地使用了。但理想很豐滿現實很骨感，養(yǎng)護系統(tǒng)用了高德地圖，應急系統(tǒng)用了百度地圖，運政部門卻自己發(fā)布一個地圖服務用于業(yè)務系統(tǒng)的建設開發(fā)，當然也有部分系統(tǒng)在用GIS-T，普遍反映就是更新太慢，路況跟底圖疊加不上，維護工作量大等等。（請勿對號入座，普遍問題哈）

GIS-T：GeographicInformation System for Transportation，即交通地理信息系統(tǒng)，交通運輸部發(fā)布的交通運輸信息化“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平臺?？倳浱岢觥耙粡埶{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，個人認為大同小異。

在“新時期GIS-T技術發(fā)展及建設模式”一文中提到“在GIS-T參與建設的多方單位中，主要按照角色可以劃分為三個主體：交通主管單位的業(yè)主、交通行業(yè)信息化建設的開發(fā)商或集成商、專業(yè)GIS平臺廠商。從實際項目策劃和實施過程中，我們發(fā)現任何一方都無法獨立承擔GIS-T的建設，這與各自專注的業(yè)務領域的經驗積累有直接關系?！睂τ贕IS-T，業(yè)主關心的是數據從哪里來、業(yè)務部門怎么用、數據怎么更新；集成商考慮的事從信息化的角度以最集約的方式完成項目目標；GIS平臺廠商的關注點更多的是希望提供自己的產品技術和GIS相關專業(yè)技術支持服務。

在網上逐一學習了多個開發(fā)商、集成商或GIS平臺商發(fā)布的“交通一張圖”解決方案?？偨Y來看，共性的地方是對于交通一張圖的政策支持、必要性方面講得很到位，技術方案主要描述技術框架、核心技術等；不同的地方主要體現在開發(fā)商更多的是從IT技術角度來描述，比如交通實時數據服務技術、數據交換技術、交通時空數據挖掘與呈現技術等，GIS平臺商偏重于如何使用GIS平臺來實現數據共享服務，集成商會偏重于多源數據融合成一張圖。但是，業(yè)主關心的幾個問題方案較少涉及或者輕描淡寫，也有可能廠商覺得這是核心的東西不便公開。

在“GIS-T研究存在的主要問題”一文總結了的兩點問題：“急需發(fā)展基于特征的GIS-T數據模型”和“急需發(fā)展基于特征的GIS-T非平面數據模型”。這與我個人的觀點異曲同工，GIS-T（交通一張圖）的核心應該是圖，即交通要素的空間和屬性數據模型，以上兩個問題翻譯過來就是急需建立真正符合交通行業(yè)需求的一張圖，以及構建真正的三維GIS數據模型并實現二三維一體化。

真正符合交通行業(yè)需求的一張圖

工作中會經常碰到地圖套不上，GIS-T發(fā)布的數據與路況數據套不上，與互聯(lián)網地圖套不上，這是坐標系在作祟。說起坐標系，可能很多人深有感觸，WGS84、北京54、西安80、地方坐標系、平面坐標系、火星坐標系等，讓人云里霧里。這里簡單說明一下，自然資源部（原國測局）為了地圖保密要求互聯(lián)網上發(fā)布的地圖必須加密，一般都是WGS84坐標系經加密后生成GCJ02坐標系（又稱火星坐標系），高德地圖就是這種坐標系，有的圖商為了保護自己的數據產權在GCJ02坐標系基礎上再次做了加密處理，比如百度地圖是BD09坐標系。因此，要各業(yè)務部門在同一個頻道而不出現雞同鴨講的情況，一張圖首先要統(tǒng)一的是坐標系。

其次，交通一張圖應重點關注路網。目前生成路網的常見做法是以互聯(lián)網地圖或測繪部門的圖紙為底圖進行再加工處理?；ヂ?lián)網地圖是為導航而生，路網數據模型是根據導航的業(yè)務邏輯來組織，更多關注是連通性，對公路等級等專業(yè)信息不太關心，路段跟CAD圖紙里的道路中心線也不是一回事。測繪部門的圖紙是地形圖，那是國土測繪一張圖的數據模型，道路要素跟交通行業(yè)的專業(yè)要求有很大差別。

然后是關注樁號，這是交通行業(yè)特有的一個要素，它定義了公路上的一種定位方式。例如：起點樁號K200.500，終點樁號K350.800（K200.500～K350.800），還有k0.000-100之類的情況，這種情況說明路是按兩個方向分的，有一個是正方向，另一個則是反方向。GIS平臺商或應用廠商會說，用線性參考可以解決這問題。但實際情況是建設階段有建設階段的樁號，運營階段的樁號與建設階段不一定一致，改擴建后的樁號還要重新設置，很多情況是樁號跟線性參考算出來的有出入，對這些數據該怎么處理就變得非常關鍵。既然樁號對于業(yè)務這么重要但又存在變數，那么如何對樁號進行有效管理就成了建設一張圖成敗的關鍵因素之一。

除此之外，隨著國家提出建設交通強國，智慧公路和智慧高速應運而生，智慧的路對圖的要求提高到了高精度地圖。交安設施和機電設施的精細化管理需要設施級高精度地圖，車路協(xié)同需要車道級和路口級高精度地圖，重大橋隧應急預案、管控和短時預測需要路網級的高精度地圖，甚至未來服務區(qū)的自動泊車和加油、充電、換電的自動駕駛車隊編組也需要相對封閉區(qū)域的高精度地圖，所以高精度地圖也應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，但每年的數據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)路網地圖生產服務及后續(xù)服務。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數據模型和二三維一體化

非平面數據模型其實就是BIM+三維GIS，這個話題后續(xù)有時間再展開討論，這里僅討論三維GIS數據模型。目前空間構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大類構模體系。

以上三類方法主要是探索三維空間數據的結構化，三維空間數據拓撲關系以及空間-屬性數據的關聯(lián)性仍無太好的解決方案。對于公路，我們的做法是帶高程的三維點、線、面+尺寸屬性+特征屬性，比如路段是一條帶縱坡的三維線，按照樁號來組織，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數據模型，并不能解決二三維一體化的問題。從二維到三維的產業(yè)升級角度來看，如何低成本地把三維GIS數據變成三維模型就成了核心問題。目前很多基于三維GIS的智慧XXX項目都是用二維GIS做數據底層支持，在3dmax或其他建模軟件里手動建模的方式來生成三維模型，當然通過傾斜攝影做單體化或者用建筑物的二維面狀數據結合樓高或層數字段生成白盒或灰盒的方式也能解決部分問題，效果如下：

圖一 傾斜攝影數據

圖二 建筑物白模數據

但傾斜攝影和自動拔成三維模型的方式不適合公路的三維化?，F在的解決方案要么是BIM，單價高不說，路網級的BIM加載顯示幾乎是不可能；要么是傳統(tǒng)的三維建模，用傾斜攝影進行單體化達不到業(yè)主想要的效果。我們現在提供了第三種選擇，用3DRoad把平縱橫CAD圖紙（設計、施工、竣工）變成三維道路，幾乎零成本，只需要在CAD中做些圖層標準化工作。例如，3DRoad只用了5秒鐘就把天府國際機場路側道路的CAD圖紙變成三維道路。

3DRoad為交通行業(yè)從二維到三維的產業(yè)升級掃清了最后一道障礙，可以幫助你實現真正的二三維一體化。

綜上，本文闡述了國內建設GIS-T或交通一張圖系統(tǒng)普遍存在的一些問題，分析了GIS-T的核心在于圖（即空間數據和屬性數據的數據模型），從“如何建立真正符合交通行業(yè)需求的一張圖”，以及“如何構建真正的三維GIS數據模型實現二三維一體化”兩個方面提了一些建議和方案。

新基建時代，要建設交通強國、做好交通信息化，不管地質條件好或差，GIS-T或交通一張圖需要重新上路，鋪好路基（數據模型），為路面（上層應用）的荷載做好準備。