三维GIS技术篇——打造开放、共享的三维数据标准

发布时间:2020 年 01 月 14 日  文/三维研发中心 何倩
导读:《空间三维模型数据格式》(S3M)标准为不同应用系统之间的三维数据共享和互操作提供开放、标准、通用的数据格式基础。未来,超图期望和合作伙伴一起构建一个开放的三维数据标准体系。

  伴随着大规模三维空间数据的不断积累,数据的高效处理、高效发布、数据共享和数据标准,成为三维GIS新的研究热点。

  三维数据标准的缺失带来了数据重复处理、系统重复建设、不同系统之间数据不易共享等难题,这是由于不同系统之间数据格式复杂多样且相对封闭,数据无法对接。系统升级等更是限制了数据的使用平台。因此,三维GIS需要一个开放、共享的数据标准。

  S3M标准缘起

  为更方便地实现三维数据的共享和互操作,以及更好地支持多源数据在多终端,尤其是WebGL客户端的应用,超图设计了一种新的三维数据格式——S3M。

  S3M格式的设计是遵循如图1所示六大原则,这六大设计原则决定了S3M格式具有以下优势特点:可承载大规模的三维数据高效绘制,支持对象化选择和查询,支持BIM模型、3ds Max数据、激光点云、三维场数据以及点、线、面等多源数据,支持WebGL端高效解析等(图1)。

  

图1 S3M格式的设计原则与优势

  由于3D Tiles虽然是一个开放的数据格式,但缺乏支撑工具,很多格式无法转换为3D Tiles格式。面对用户提出的S3M 与3D Tiles之间的格式转换需求,超图决定开源S3M格式,为三维GIS行业提供一个开放的三维数据格式标准,并提供相应的数据工具支撑。

  随后,超图联合自然资源部信息中心、国家基础地理信息中心、中国规划院等12家单位开始了《空间三维模型数据格式》(S3M)标准的申请工作。该标准最终于2019年7月19日发布,于2019年8月31日正式实施。该标准是中国地理信息产业协会发布的第一个团体标准。

  表1:《空间三维模型数据格式》(S3M)标准起草单位名单

  《空间三维模型数据格式》(S3M)标准定义了一种开放式可扩展的三维地理空间数据格式——Spatial 3D Model,为不同应用系统之间的三维数据共享和互操作提供开放、标准、通用的数据格式基础。S3M适用于网络环境和离线环境下海量、多源异构三维地理空间数据的数据传输、交换和高性能可视化,满足不同终端(移动设备、浏览器、桌面电脑)上的三维地理信息系统相关应用。

  如下图2,S3M在某规划审批BIM管理平台中的应用。BIM等各类数据,经过XDB或者工具软件,进入空间数据库,生成S3M格式的三维缓存,发布到WebGL客户端浏览和展示;另外,指标展示数据,也可以生成S3M格式的三维缓存,并发布到WebGL客户端浏览和展示。

 

图2 S3M在某规划审批BIM管理平台中的应用

  构建S3M开放式社区

  为了方便使用,超图开放了S3M三大免费资源:一、S3M 数据文件读写软件开发工具包(C++),包括开发工具范例、范例数据、说明文档等;二、数据格式转换工具,包括倾斜摄影模型(OSGB或XML+OBJ)转S3M工具、3D-Tiles与S3M格式互转工具;三、S3M在Web端的读写开发工具包(JS),包括源码、范例程序、说明文档等(扫描图3和图4获取)。

  

图3 格式转换工具地址

  

图4 S3M开发工具包地址

  超图围绕S3M正在逐步构建S3M开放式社区。上下游合作伙伴自标准正式实施后纷纷支持对接。目前,深圳珠科Altizure、东方道迩pixe3DBuilder Engine(P3BJet)、大势智慧重建大师(GET3D)、大疆智图DJI Terra等倾斜摄影建模软件已完成与该标准格式的对接,通过开放的S3M读取开发包,直接生成S3M格式的倾斜摄影数据,支持发布成服务,在三维WebGL客户端浏览展示(图5)。

  

图5 倾斜摄影建模软件对接S3M标准进展

  国内外多个倾斜摄影建模软件、BIM软件及前端的三维渲染引擎也正在与S3M开展对接工作。另外,华为沃土平台将S3M作为其3D GIS标准服务,对项目合作伙伴免费开放;深圳可视化城市空间数字平台将S3M作为其GIS标准服务,对深圳市各行政事业单位免费开放。

  构建OGDC开放式社区

  不仅如此,超图还提供了OGDC免费开发包。基于OGDC 免费开发包,合作伙伴不仅可以实现BIM导出插件,将BIM数据写入到超图三维GIS平台,而且可以将地质建模数据写入到超图三维GIS平台,当然也可以通过OGDC访问GIS数据。为了更便于开发,超图提供了两个基于OGDC的开源范例程序:IFC导入工具和3ds Max导入工具(图6)。

  

图6 构建OGDC开放式社区

  如图7所示,超图合作伙伴南京库仑软件技术有限公司,通过OGDC免费开发包,研发了一款EVS地质数据导出插件,实现了EVS地质建模软件与超图GIS平台的对接。

 

 图7 EVS地质建模软件(左)与超图GIS平台(右)对接

  超图期望和合作伙伴一起构建一个开放的三维数据标准体系,除S3M数据格式标准外,S3M服务接口标准已经立项;而且基于国家标准《地理空间数据库访问接口标准》(OGDC),扩展了三维数据读写访问接口。未来,超图期望围绕着开放的三维数据标准体系,逐步形成一个开放的三维GIS生态圈。

  

图8 开放的三维数据标准体系

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