新中地GIS开发校企联合实训 | 山东理工大学优秀作品(1)广州市智慧城市监测平台

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项目背景

随着城市化进程的不断加快,城市人口规模、空间结构和运行系统日益复杂,传统依赖人工经验和分散系统的城市管理模式已难以满足精细化、智能化和可持续发展的需求。智慧城市建设通过融合地理信息技术(GIS)、三维可视化、大数据与信息化管理手段,为城市规划、运行监测和辅助决策提供了新的技术支撑。

在此背景下,本项目以城市空间信息可视化与综合管理为核心目标,构建一个集二维/三维地图展示、空间分析、实时信息叠加与多业务协同于一体的智慧城市综合平台。系统以高精度城市底图为基础,支持地图快速复位与多条件筛选,实现城市要素的高效管理与动态展示。

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项目目的

平台引入三维可视化技术,对城市建筑、基础设施及交通系统进行立体表达,增强城市空间认知能力;通过量测工具,实现距离、面积等空间指标的快速获取,为规划分析与工程决策提供数据支撑。同时,系统集成导航与航线功能,支持城市交通路径规划与空域场景模拟,提升城市交通组织与应急调度能力。

在城市运行监测方面,平台融合气象信息与城市概况数据,实现对城市环境状态的可视化展示,为城市管理者提供直观、实时的决策参考。通过地铁系统模块,对城市轨道交通线路、站点及运行状态进行集中展示和分析,有助于提升公共交通管理效率与服务水平。

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核心架构

建立平台以 Mapbox 为地图引擎,依托 VS Code 与 Vue 框架搭建三层技术架构。数据层整合多源数据并标准化,功能层封装底图切换、3D 可视化等核心工具,展示层支持模式适配与响应式交互,构建 "数据 - 功能 - 应用" 闭环架构。

**(1)基础技术层:**基础技术层为系统运行提供底层支撑,主要由前端框架与地图可视化引擎组成。系统采用现代前端技术构建交互界面,并引入 Web GIS 技术,实现城市空间数据的高效渲染与交互操作。通过二维与三维地图引擎的结合,为城市空间信息的可视化展示提供技术基础。

**(2)数据支撑层:**数据支撑层负责统一管理系统所需的多源数据,包括城市地理空间数据、轨道交通数据、气象数据及业务属性数据等。系统支持 GeoJSON、Excel 等多种数据格式,通过数据解析与标准化处理,实现不同来源数据的统一组织与调用,为上层业务分析提供可靠的数据基础。

**(3)业务逻辑层:**业务逻辑层是系统的核心,负责对底层数据进行处理、分析与控制。该层实现了线路与站点信息匹配、数据筛选、统计分析、空间量测、路径规划及动态数据更新等功能,并通过统一的数据管理机制,将处理结果实时传递至应用展示层,支撑智慧城市多业务场景的运行。

**(4)应用展示层:**应用展示层面向用户,提供直观、友好的交互界面。该层集成底图切换、地图复位、条件筛选、三维展示、空间量测、导航、气象信息、城市概况、航线与地铁系统等功能模块,实现城市运行状态的综合展示与交互操作,为城市管理与决策分析提供可视化支持。

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功能展示

01 城市概况

城市概况功能作为平台核心应用模块,整合广州地理空间、基础设施、公共服务等关键信息,提供全域可视化呈现。

该功能展示了各个区的人口,GDP,环境质量和产量地区分布比,地图上有三维立体展示。

从城市治理的实际需求出发,通过全域信息整合与可视化,精准破解传统治理模式的痛点,城市概况功能为交通疏导、灾害应急、公共服务协同等场景提供底层信息支撑,该功能整合地理空间、交通、市政、公共服务等多领域数据,将原本分散在各部门的 "碎片化信息" 转化为 "一体化全域视图",解决基层数据重复采集、跨部门信息不对称的问题,大幅降低城市治理的沟通与数据整合成本。

02 航线分布

展示广州市出发(到达)的航班航线分布,支持航班列表查看(含起飞时间、目的地、航班状态),航线在地图上以动态线条直观呈现。

以广州白云机场为中心,直观展示连接全球 251 个通航点 (其中国际及地区 95 个、国内 156 个) 的 300 + 航线网络,呈现广州作为国际航空枢纽的辐射能力。

分散的航班数据整合为直观全局视图,为城市管理者提供航空运输视角的城市运行 "脉搏",辅助评估城市开放度和国际影响力,通过航线网络分析,直观展示广州与全球主要城市的连接密度,为城市规划、产业布局提供航空物流支撑依据。

03 地铁概况

整合广州地铁运营数据,展示地铁线路分布、运营里程统计、客流指标、线路经过地点等核心信息,支持地铁线路查询与可视化展示。

精准呈现广州地铁全网线路(的空间走向、站点分布,清晰标注换乘站、枢纽站,直观展示城市地铁网络的覆盖范围与拓扑结构;

意义:该功能通过实时客流图,精准识别客流密集路段与站点,为地铁运营方提供数据支撑:一是动态调整运力配置(如加密高峰时段发车频次、增开临客),缓解核心线路拥挤;二是提前预判客流高峰,联合交警、公交部门开展 "地铁 - 公交" 接驳疏导,分流枢纽站点客流,从源头降低地面交通拥堵风险,助力破解超大城市交通治理的核心痛点。

04 设施筛选

支持矩形、多边形、圆形三种筛选模式,可按设施类型精准筛选目标区域内的地理要素,筛选结果实时高亮展示。

作为智慧城市监测平台的基础交互工具模块,以灵活的空间筛选方式和精准的要素分类能力,为用户提供 "自定义区域 + 精准要素" 的双重筛选服务;紧扣广州超大城市治理中 "精准定位、高效调配、协同联动" 的核心需求,通过灵活的空间筛选与精准的要素分类,破解传统治理中 "信息查找慢、区域定位粗、要素筛选杂" 的痛点。

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一般功能

01 导航系统

支持驾车、步行、骑行、公共交通四种导航模式,输入起点与终点后自动规划最优路线,显示距离与预计时间,提供分步导航指引。

三种导航模式:驾车导航,骑行导航,骑行导航。

该功能紧扣广州超大城市出行需求与城市治理痛点,既为市民提供便捷的出行服务,也为城市交通优化、应急响应提供数据支撑。

02 空间量测

支持线段(距离量测)、多边形(面积量测)、矩形、圆形四种量测模式,双击结束绘制并实时显示量测结果。

提供四种灵活精准的空间量测模式,满足用户对地理空间距离、面积的快速测算需求

该功能紧扣广州超大城市治理中 "精准测算、科学决策、高效协同" 的核心需求,通过灵活的空间量测能力,破解传统治理中 "人工测算误差大、效率低、数据不精准" 的痛点

03 气象预报

实时展示广州市气象数据,包括当前温度、湿度、风力、体感温度、云量等核心指标,支持 24 小时预报查询。

紧扣广州台风、暴雨等灾害频发的城市治理痛点,同时兼顾市民出行与城市运营需求;为应急部门提供精准的气象数据支撑;高温或暴雨天气时,提前预判公共交通客流增长趋势(如暴雨天地铁客流增加),辅助地铁运营方加密高峰时段运力;恶劣天气下,结合实时风力、降水数据,调整户外公交接驳线路,引导市民选择更安全的出行方式,减少地面交通拥堵与安全隐患,提升交通治理的精准性。

04 底图变换

支持鼠标滚轮缩放、点击放大按钮等操作,最大缩放级别可清晰展示广州市街道、建筑等精细化地理信息。

辅助功能:配备 "复位" 按钮,一键恢复至初始底图比例尺,解决缩放过度导致的视野丢失问题,提升操作便捷性。

该功能的核心意义在于通过精细化的地理信息交互能力,为城市治理提供精准的空间决策支撑,从操作便捷性、治理精准度、场景适配性三个维度赋能智慧城市监测平台的实用价值。

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总结

本项目紧扣广州超大城市治理需求,以数字化转型战略为引领,基于 WebGIS 技术构建智慧城市监测平台,通过 "数据 - 功能 - 应用" 三层架构,整合地理、交通、气象等多源数据,实现全域可视化管理。

平台打造了城市概况、地铁线路、航线系统、导航等四大核心功能,覆盖筛选、导航、量测、气象监测等关键场景,依托 Mapbox、Vue 等技术保障功能流畅与数据精准,为城市精细化管理提供了高效、协同的数字化解决方案。

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