从数据接入到多端应用,三维GIS筑基实景三维中国建设

发布时间:2022 年 05 月 11 日   文/超图研究院三维研发中心 何倩
导读:超图基于新一代三维GIS技术,对实景三维数据处理、管理、可视化、应用等多个方面进行了研究,实现了大规模实景三维数据从数据接入、融合处理、服务发布到多端应用的高效全流程管理,为构建实景三维数据库、数据库管理系统、应用服务系统等提供技术支持。
近年来,自然资源部陆续发布了多个关于新型基础测绘和实景三维中国建设的技术指南,推动了测绘地理信息领域的发展和创新。
超图基于新一代三维GIS技术,对实景三维数据处理、管理、可视化、应用等多个方面进行了研究,实现了大规模实景三维数据从数据接入、融合处理、服务发布到多端应用的高效全流程管理,为构建实景三维数据库、数据库管理系统、应用服务系统等提供技术支持。
 
二三维一体化数据模型,筑基实景三维中国建设
 
为实现空天/地表/地下一体化、室内室外一体化、宏观微观一体化的全空间表达,SuperMap GIS以传统的空间数据模型为基础,构建并实现了三维体数据模型、三维场数据模型(TIM和体元栅格),从而全覆盖支持三类空间概念模型。
 
 
二三维一体化数据模型,能直观表达各类地物的三维几何信息、丰富的语义属性以及复杂的空间关系,可用于各类空间分析(如可视域分析、通视分析、天际线分析等等)和辅助决策,为实景三维数据表达、管理和处理打下了坚实基础。
 
 
 
多源数据融合,实现全空间一体化描述
 
为实现全空间一体化描述,SuperMap GIS支持接入DEM/DSM、DOM/TDOM、倾斜摄影三维模型、激光点云、BIM模型、矢量数据(二三维点/线/面,二三维网络数据)、人工建模数据、物联感知数据等实景三维数据。
面向倾斜摄影三维模型和激光点云数据,SuperMap GIS提供ID单体化、基于矢量叠加的虚拟动态单体化等方法,可构建三维模型单体,实现二三维一体化的可视化表达与对象化查询及分析。此外,还可应用深度学习等AI技术实现倾斜摄影三维模型的自动单体化处理。
 
针对存储格式繁多的BIM模型,SuperMap GIS支持接入Revit(rvt)、AutoCAD/Civil3D(dwg)、3ds Max(max)、Navisworks(nwd) 、Inventor(iam)、Bentley MicroStation(dgn)、CATIA(3dxml)、Tekla、SketchUP(skp)、PDMS(rvm)等软件(格式),IFC、CityGML等标准格式,以及stl/obj/dae/osgb/x/fbx/3ds等通用中间格式的BIM模型。通过实例化存储与绘制、细节层次(LOD)、批次绘制、BIM模型轻量化等技术,实现了海量BIM数据的轻量化处理与高效渲染。
 
 
为实现多源实景三维数据的精准匹配,SuperMap GIS提供逐顶点坐标转换、同名点匹配等功能,将地形、BIM模型、倾斜摄影三维模型等多源实景三维数据统一到同一个坐标系,实现各种空间信息对齐。此外,SuperMap GIS还提供三维空间数据镶嵌、压平、裁剪、挖洞及设置缓坡等操作,实现多源实景三维数据的平滑衔接。
 
 
三维数据处理自动化工具,实现海量实景三维数据的高效管理
 
为满足多元化需求以及提升海量实景三维数据管理和处理性能,SuperMap GIS结合三维GIS软件技术和分布式技术,提供了完备的三维数据处理自动化(GPA)工具,实现了大规模倾斜摄影三维模型、激光点云数据、地形/影像数据、人工建模数据、BIM模型及三维场数据等实景三维数据从数据接入、数据处理、服务发布到多端应用的灵活高效的全流程化管理。
 
 
 
联合行业多家单位制定多个三维标准,支持实景三维数据共享发布
 
为实现多源异构数据面向自然资源及其他行业的共享发布,超图联合产业链上下游多家单位制定了T/CAGIS 1—2019《空间三维模型数据格式》(S3M)标准和T/CAGIS 2—2020《空间三维模型数据服务接口》标准,可为不同应用系统之间的实景三维数据共享和互操作提供开放、标准、通用的数据格式和数据服务接口规范。
 
为了更好地推广应用,S3M起草单位还提供了大量免费开放的数据读写工具包和丰富的数据格式转换工具(开源地址:https://github.com/SuperMap/s3m-spec),从数据层面解决了倾斜摄影三维模型、激光点云、BIM等海量多源异构实景三维数据共享困难的问题。
 
自T/CAGIS 1—2019和T/CAGIS 2—2020正式实施后,S3M数据格式和数据服务接口在倾斜摄影建模软件、三维GIS平台、三维可视化软件、BIM软件、游戏引擎等国内外多类软件平台得到应用,从数据生成、服务发布到多种客户端加载应用等多个环节解决了用户的实际问题。
 
 
 
三维交互与可视化新技术,支持实景三维数据的多端实时应用
 
面向实时在线访问实景三维数据的使用要求,超图提供了“零客户端”三维产品——SuperMap iClient3D for WebGL,支持大规模多源异构实景三维数据的实时高效在线访问,以及三维空间查询、三维空间分析、三维特效等多种能力,提升应用体验,为建设线上实景三维空间提供支撑。
 
为满足实景三维实现数字空间与现实空间实时关联互通的需求,SuperMap GIS基于虚拟现实(VR)、增强现实(AR)、混合现实(MR)等前沿IT技术,提供了更具沉浸感的三维交互方式,不仅可生动形象地展示实景三维数据,还可基于属性查询、剖切、量算、通视分析、模型编辑等三维GIS功能,实现实景三维数据的分析与多端应用。
 
 
面向高真实感的宣传、会商展示等多元化需求,超图提供了超图三维GIS游戏引擎开发平台,支持在游戏引擎中逼真展示和实时分析多源实景三维数据,支撑构建室内外、地上下一体化的数字孪生空间,助力实景三维中国的全面建设。
采用超图三维GIS游戏引擎开发平台(Unity),加载地形影像、倾斜摄影三维模型、BIM等实景三维数据,构建水利设施周边场景,结合高真实感特效,模拟水利设施的运行效果。
 
 
 
 
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近年来,超图不断强化GIS技术创新,完善了新一代三维GIS技术体系,研发了涵盖从GIS服务器到桌面端、浏览器端和移动端的全系列三维GIS基础软件,可提供适应不同软硬件IT环境尤其是支持自主软硬件的三维GIS能力,为实景三维中国及自然资源三维立体“一张图”、国土空间规划、新型智慧城市、CIM等应用提供统一的三维GIS软件技术和平台支撑。未来,超图会持续创新三维GIS技术,不断融合大数据、云计算、人工智能等新兴技术,为实景三维中国建设添砖加瓦。
 
 
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