Spatial 3D Model(S3M)数据格式应用之初探

发布时间:2019 年 11 月 06 日   文/武汉大势智慧科技有限公司 周丁毅 王宇
导读:大势智慧积极对接《空间三维模型数据格式》团体标准,将Spatial 3D Model(S3M)这一三维数据格式统一集成至自主研发的实景三维全自动重建软件GET3D(重建大师)中,以及针对倾斜三维模型出现的结构破损、变形,纹理拉伸、缺失、色彩不均等问题的模型后处理软件模方中。

  随着大规模三维空间数据采集技术的不断进步,三维空间数据也随之丰富,如Cesium平台的3DTile、OpenSceneGraph平台的OSGB、Bentley平台的3MX等。与此同时,广大应用者们对于各平台之间的不同格式、不同版本之间的数据格式转换之痛应该深有体会。因此,如何满足行业内三维空间数据的高效发布、数据共享与互操作,一直是整个地理信息行业的顽固性问题。

  面对这个深层次困扰,统一、开放的三维数据格式成为首先要解决的行业规范问题,这也是《空间三维模型数据格式》团体标准一出便受到整个地理信息行业高度关注的原因所在。一石激起千层浪,开放式、可拓展的三维地理空间数据格式——Spatial 3D Model(S3M),为空间三维模型数据在不同终端之间的传输、交换与共享提供了数据格式的具体规范,对推动我国三维地理空间数据的共享及深入应用具有里程碑式的意义。

  大势智慧积极对接《空间三维模型数据格式》团体标准,将Spatial 3D Model(S3M)这一三维数据格式统一集成至自主研发的实景三维全自动重建软件GET3D(重建大师)中,以及针对倾斜三维模型出现的结构破损、变形,纹理拉伸、缺失、色彩不均等问题的模型后处理软件模方中,具体如图1、图2所示。

  同时,针对S3M,我们在使用过程中,与市面上最为常见的OSGB格式三维模型成果进行的初步的对比,得出以下结论。

  数据与结构分离,调度更快速

  S3M格式采用了数据文件和描述索引文件分离的数据结构,包括:数据文件(.s3mb)描述了一个空间范围内的三维瓦片数据;索引文件(.json)是对瓦片数据的树形结构的描述(.s3mb文件中也同步存储了该描述信息);描述文件(.scp)描述整个场景所有瓦片数据的基本信息。这种数据结构可以在不加载实际数据的情况下,获取每层的每个瓦片文件的包围盒、LOD的切换信息、挂接的子节点文件等,加速瓦片文件检索的效率,从而使加载渲染更流畅,如图3所示。而OSGB格式则把数据信息和结构信息组织在一个文件中,在仅需要结构信息时候,就需要加载整个文件,降低了加载效率。经测试,以数据信息和结构信息分离的数据组织形式使得加载渲染效率提高二至三倍。

  多源海量数据支持

  Spatial 3D Model(S3M)支持表达多源地理空间数据,例如常见的倾斜摄影模型、BIM、人工建模、激光点云等。同时,其支持具备海量数据高效绘制的能力,支持LOD、批次绘制等,提升渲染性能。城市级海量数据场景往往会出现数以万计的瓦片单元,常规以瓦片为单元进行遍历加载的模式难以实现快速场景显示。以上问题,通常解决方法是进行“根节点”合并,减少同时加载的瓦片数量,但整体三角网、纹理数据并没有改变。由于网格模型在的根节点数据,分辨率低,扭曲大,以网格形式表达的场景在效果并不理想,还会大大降低浏览体验。

  因此,目前有方法直接利用根节点合并出彩色点云结果,代替网格节点。经测试,与根节点合并后的网格数据进行加载相比,Spatial 3D Model(S3M)能使加载渲染效率提高5倍以上,浏览体验接近实时。大势智慧将紧跟时代要求,在三维空间数据的开放、共享与应用上,保持敏锐的洞察力和市场感应力,将具有完全自主知识产权的GET3D重建大师、模方等软件获得的三维空间数据,与《空间三维模型数据格式》团体标准进行更深层次的对接,为推进中国三维地理空间数据共享及深入应用发挥更大的积极作用。

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