磋商项目范围及要求

 

一、采购项目：三维可视化航道业务管理平台升级项目

采购预算：人民币95万元整

 

二、采购内容

（一）项目概况

1.项目名称：三维可视化航道业务管理平台升级项目

2.项目性质：升级改造

3.项目建设单位：湖州市港航管理中心

4.项目主要建设内容：

本项目基于航道业务管理前期建设成果、数字航道建设的数据成果、电子航道图制作成果，开发长湖申线港航三维可视化交互系统，在实现港航二三维数据可视化与分析的基础上，实现基于三维场景下航道业务管理的升级以及三维航道数据模型服务。主要建设内容包括：

（1）开发B/S架构服务端数据管理与服务平台，实现航道图、水深数据、三维模型、遥感影像、其他业务数据等的组织、管理与服务。

表1 数据服务列表

序号	数据名称	数据范围	里程	备注
1	航道图	长湖申线		定期更新
2	水深数据	长湖申线		定期更新
3	三维模型	长湖申线		静态数据
4	遥感影像	长湖申线		静态数据
5	其他业务数据			实时数据

（2）开发B/S架构应用端管理平台，实现长湖申线管辖流域港航三维可视化航道业务管理。利用WebGIS技术实现对港航数据的可视化操作，支持港航数据二三维融合、动静态可视化、空间信息查询分析以及数据修改维护等功能；

（二）项目建设的必要性

1.项目提出的背景、依据。

2019年9月，中共中央、国务院印发了《交通强国建设纲要》，明确指出构建安全、便捷、高效、绿色、经济的现代化综合交通体系。2019年11月，交通运输部、国家发改委9部门联合印发《关于建设世界一流港口的指导意见》，旨在贯彻落实《交通强国建设纲要》，着力推进陆海联动、江河海互动、港产城融合，建设安全便捷、智慧绿色、经济高效、支撑有力、世界先进的世界一流港口。

2020年7月，为深入贯彻习近平总书记视察宁波舟山港的重要讲话精神，落实党中央、国务院《交通强国建设纲要》、国家《关于建设世界一流港口的指导意见》和省委、省政府交通强省建设决策部署，高水平推进世界一流强港建设，浙江省交通运输厅研究起草了《关于高水平建设世界一流强港的实施意见》，明确提出围绕“一流设施、一流技术、一流管理、一流服务”，着力完善港口基础设施支撑能力，推进港口治理体系和治理能力现代化。

湖州市是我国内河水运发达地区和28个内河主要港口城市之一，拥有历史悠久的京杭大运河和被誉为“中国小莱茵河”的千吨级航道长湖申（长兴、湖州、上海）等通江达海的高等级航道网，2016年被交通运输部同意创建内河水运转型发展示范区。湖州市一直是浙江省内河水运信息化发展的示范基地和试验田。早在2014年依托《浙江省公路水路安全畅通与应急处置工程》，湖州市港航管理中心（原湖州市港航管理局）就开始示范性建设集航道基础信息、航道业务信息及电子航道图为一体的“航道运行管理信息系统”，在全省航区解决航道运行的可视、可测、可控问题，提升航道养护工作的时效性和科学性，提高航政管理工作信息化水平。2017年利用电子航道图建设成果，建设基于电子地图、电子航道图、卫星影像为一体的可视化GIS平台，在航道业务管理平台中实现航道要素的图形符号化显示，以及目标的几何查询和编辑，解决航道业务管理平台使用过程中数据显示不规范，业务可视化以及交互性不强等突出问题，在一定程度上保障了数据时效性。

2.项目建设的必要性。

本项目基于航道业务管理前期建设成果、数字航道建设的数据成果、电子航道图制作成果，分析其相关特征并设计基于多细节层次三维数据存储和管理方案，研制针对海量数据模型的可视化技术和方法，构建长湖申线港航三维可视化交互场景，基于无需安装额外插件、跨平台强的HTML5技术实现浏览器端三维航道业务管理升级。本次升级充分利用互联网互联互通、共享化的优点，使得任意用户在任意地方均可以通过浏览器来实现基于三维可视化交互场景的长湖申线管辖流域航道维护的管理，并且为船舶增强驾驶提示BIM数据服务，为巡检、应急救援提供精准航道业务数据服务。

本项目是在落实国家《交通强国建设纲要》、《关于建设世界一流港口的指导意见》以及浙江省交通运输厅致力于高水平打造世界一流强港的背景下提出的，提升航道业务管理和数据服务水平，着力完善湖州港口基础设施支撑能力，推进港口治理体系和治理能力现代化。因此，本项目的建设是必要的。

（三）需求分析与建设目标

1.需求分析

本项目面向当前虚拟现实技术发展趋势，结合三维数据处理图形学技术，在数字航道测量工程的基础上，进一步整合数据与业务，在三维数据模型和WebGIS基础上实现三维可视化航道业务管理功能。具体建设需求包括：

（1）数据处理

本项目结合航道业务管理平台以及市级电子航道图GIS平台建设成果，在结合2020年航道测量工程的基础上，进一步提升数据模型和数据管理、以及可视化展现航道测绘相关资料。其中数据处理内容包括：

1）助航标志建模

根据内河助航标志体系，助航标志包括航行标志、信号标志和专用标志等3大类和18小类。可根据航标类型左右侧过河标、沿岸标、侧面标、示位标、通航标、桥涵标、过渡导标、导标、首尾导标显示航标。采用精细化建模方式，建立助航标志的逼真三维模型。

2）航道数据处理

在航道测量工程的基础上，根据测绘数据成果CAD数据或航道图数据，提取航道基础信息，包括等深线、等深区、锚泊区、岸线等，并进行存储与管理。

3）码头等沿河设施建模

码头包括乘客上下、货物装卸的基础设施和建筑物等地物。本项目采用精细化建模或自动化建模方式对所涉及的结构体进行三维建模，并进行属性信息标注，然后进行存储与管理。

4）港口信息处理

将港口所涵盖地理范围、港口等级、港口所处航段、港口内设施等港口属性信息进行标注与存储，便于前端用户查询。

5）桥梁建模

首先，进行桥梁精细化三维建模；然后，进行桥梁属性信息关联，包括桥梁桥长、桥高度、桥梁类型、桥梁区等信息，并进行存储与管理。

6）船舶建模

船舶作为监管的重要对象之一，需要根据不同船型、用途等属性进行归类建模，并与AIS信息进行关联管理，统一进行存储与管理。

7）碍航设施表示

碍航设施表示与处理直接影响系统的使用效果。本项目针对不同碍航设施设计不同的表示方式，包括三维表示、二维表示、文字标注等，并关联属性信息，联合进行存储与管理。

8）监控摄像机数据

视频数据具有实时性、连续性等特点，本项目将试点5路视频信息接入到系统中，在服务器端采用视频压缩等视频流处理方法进行实时传输，在前端采用三维空间表达进行可视化。

9）遥感影像数据

将大规模遥感影像数据进行处理与存储，部署于服务器端，为前端提供岸基可视化。

10）其他数据

其他数据指航道水面范围以外的其他数据，这些数据主要指岸基数据，包括：道路、地名、居民区等。这些数据都包括在港航GIS图或者电子江图底图中，对它们的管理即图层的管理，可以按需要显示或者关闭港航GIS图和电子江图底图图层。

（2）系统平台开发

基于WebGIS、HTML5、三维图形学等方法和技术进行系统开发。整个系统设计分为客户端层，逻辑层，数据服务层，网络服务层。客户端层主要负责对系统中基础数据的加载显示以及对后台功能的分析结果进行可视化。逻辑层依赖OGC开放地理空间信息联盟制定的数据服务（WMS、WMTS、WFS），实现客户端和数据层之间对数据的调度和网络服务器发布的空间分析等功能性服务。数据服务层是基于GIS数据（矢量数据、影像数据、三维数据等）的空间数据库。网络服务层主要负责各种计算和结果传输。

本项目利用WebGL技术Web端渲染三维图形轻量化和网络互联互通的优点，使得管理者通过浏览器就可以对水域进行有效的管理。系统主要提供四个模块：数据管理模块、分析功能模块、可视化模块和其它模块。数据管理模块实现数据的输入和输出、数据创建、数据编辑等功能；分析功能模块实现空间分析和业务逻辑分析等功能；可视化模块实现海量二三维的渲染与用户交互等功能；其它功能模块包括属性查询、统计查询等功能。

2.业务目标。

本项目依据长湖申线水域港航二三维空间实体的几何特征、空间分布特征实现长湖申线水域港航二三维数据融合的港航模型表达、组织、管理与服务，并针对业务需求设计系统所用的网络服务架构，研发海量二三维模型数据在场景中动态调度机制，构建港航WebGIS系统的完整流程，满足大规模批量的港航二三维数据可视化与分析，实现基于此数据模型的航道业务管理和数据服务功能。

（四）技术方案

1.总体思路

本项目湖州港航三维可视化航道业务管理平台主体架构包括服务器后端和Web前端两部分，具体建设架构如下：

整体架构包括功能性和逻辑性两个不同的角度。

系统从整体逻辑结构上可以分为前端和后端两个部分，前端部分包括客户端Web和JavaScript引擎，在系统中负责与用户直接发生互动，响应用户的操作，共同构成了WebGIS数据应用。后端部分包括Web服务、GIS数据服务器以及数据库，不与用户发生直接的接触，负责在后台进行数据的管理和响应前端数据请求。

系统从功能性上可以划分为三个层次，分别是用户层、业务层和数据层，其中业务层可以划分成JavaScript引擎、Web服务和数据服务三个部分，Web服务包含Web服务器和GIS服务器。用户层的Web数据应用主要负责GIS数据的可视化功能，分为多个前端模块，实现了展示、查询分析等功能，为用户提供良好的交互体验操作。业务层部分负责处理用户与GIS数据的交互以及交互所产生的数据请求，执行与数据库有关的操作。数据层负责存储信息系统中的矢量数据、栅格数据、三维数据以及一般的统计数据。

系统各层次之间的详细交互过程如下：用户在客户端即浏览器的Web应用中进行GIS数据操作或者数据请求时，JavaScript引擎层向Web服务端中的Web服务器发送数据请求，Web服务器在接收到客户端传来的数据请求之后，通过GIS服务器将数据请求解析成服务器能够接收处理的GIS数据操作命令，之后向数据层中数据库发送具体的数据库查询语句。数据层在接收到数据请求之后，在数据库内部执行查询语句，并将查询到的GIS数据或统计数据结果返回给服务器，之后GIS服务器会对数据进行重新组织，使得客户端在接收到返回数据之后可以直接使用，不用再对数据进行结构上的修改，降低客户端的负担，使得数据的加载渲染更为高效。GIS服务器完成数据的结构调整之后，将数据传递给Web服务器，Web服务器再将数据发送给客户端，客户端完成GIS数据的加载。

2.应用系统设计

（1）服务端数据管理与服务

本项目主要借助空间数据库进行数据组织与管理，实现高效率数据管理与服务。本项目针对数据属性进行数据分类管理，具体如下：

1）GIS矢量数据管理

基于空间数据库存储、管理并矢量化航道要素相关数据。包括助航标志、安全标志、临河设施、跨河设施、枢纽、已有桥梁、碍航设施、监控摄像机等重要物标的位置信息，以及如港口桥梁的文字标注等相关的属性信息。

2）电子江图数据管理

基于层级切片结构进行数据组织与管理，实现数据快速传输与可视化。

3）水深数据管理和维护

基于空间数据库将数据进行组织与存储，关联水深数据与测绘时间、周期等属性信息，开发用户维护界面，实现便捷维护。

4）三维模型数据管理

利用空间数据库和3D Tiles等模型文件进行联合组织与管理，维护模型数据和属性数据的一致性。

5）遥感影像数据管理

基于层级切片结构进行数据组织与管理，实现数据快速传输与可视化。

6）业务数据

基于已有系统建设成果，接入业务数据。

7）其他数据

基于现有公共Web服务资源接入天地图等数据服务。

（2）应用端数据交互与分析

本项目基于JavaScript、WebGL地图引擎等技术进行前端开发。具体如下：

1）复杂数据预处理

多分辨率地形影像数据具有数据量巨大，结构复杂等特点，一般的计算机难以直接进行加载和绘制。本项目采用线性四叉树对DEM数据进行LOD静态处理，生成一系列分层分块的LOD金字塔瓦片数据，然后进行动态调用。

三维模型是构建三维场景的核心元素，它直观地反映地理信息世界中物体的形状、位置和大小等信息。丰富的三维模型是三维地理信息系统的前提。通常通过数据采集构建的原型三维模型数据具有单体模型数据量大、密度高等特点，对Web三维平台的可视化造成巨大压力。因此，本项目首先要对模型简化压缩处理，提高其传输和渲染效率。

地理信息数据可视化涉及到的数据还包括矢量数据和栅格数据。栅格数据是三维地理信息平台可视化的基础，在此基础上叠加相应的矢量数据，充分展示数据。为了减少矢量数据中的数据量，本项目主要通过数据文件压缩和数据传输中压缩。矢量数据的压缩实质就是在线要素基本特征不变的前提下，设法减少线上点的数量实现压缩的目的。

2）可视化功能

本项目基于WebGL技术实现GIS数据的可视化，包括地球地形影像瓦片数据可视化、矢量数据精细可视化、三维复杂地物模型可视化等。

本项目基于LOD算法实现多分辨率地形影像数据的加载调度和可视化，包括异步多线程、双缓冲等可视化方法。

针对航道数据，本项目充分利用GPU的高性能计算特性，设计自定义矢量数据GPU可视化方法。并在此基础上，实现港口信息等属性信息的标注与可视化。

三维复杂地物模型的可视化一般包括两个部分：单体精细模型可视化以及大规模场景模型可视化。本项目将助航标志模型、桥梁、船舶和码头等沿河设施建筑群模型进行分别处理，通过GLTF和 3DTile两种方式进行模型数据可视化。

3）空间信息查询和分析功能

本项目提供多类别多方式的数据查询功能，如基于空间关系的查询、基于地图的位置信息的查询、基于属性信息的查询、模糊查询和符号查询。提供数据添加、编辑、删除功能，可以对查询到的数据进行属性信息修改。

面向长湖申线管辖流域的水域地理信息三维空间分析，结合航道业务管理需求，设计空间分析模型和方法、空间分析模型与多维航道模型的集成方式。

4）航道要素维护功能

对接原有系统建设成果，将原有业务查询功能集成或在系统中复现，实现对航道要素的维护修改、查询等功能。

3.与湖州城市数字大脑关系。

本项目建设与湖州城市数字大脑进行融合，项目基础设施利用湖州市港航管理中心的硬件网络平台，在政务云平台的部署。并使用湖州城市数字大脑公共组件（如统一用户认证服务），并升级完善航道业务管理公共服务接口。

4.本项目与本单位现有信息系统、数据信息资源以及本单位本系统信息化规划的关系

本项目是湖州市港航管理中心“航道运行管理信息系统”的升级改造项目，是对数据信息资源有效利用和合理补充，符合本系统信息化规划要求。

三、商务要求

服务期	▲服务期：合同签订后12个月完成项目开发及验收工作。 地点：采购人指定地点
付款方式	▲根据《保障中小企业款项支付条例》、省财政厅《关于坚决打赢疫情防控阻击战进一步做好政府采购资金支持企业发展工作的通知》（浙财采监【2020】3号）要求，制定如下付款方式:合同签订后，支付合同总价的60%，完成初验收后，支付合同总价的30%，完成终验后结清尾款。

 

注：1、本项目采购标的对应的中小企业划分标准所属行业为软件和信息技术服务业。

2.依据《政府采购促进中小企业发展管理办法》（财库【2020】46号）规定享受扶持政策获得政府采购合同的，小微企业不得将合同分包给大中型企业，中型企业不得将合同分包给大型企业。