張寧-基于“五維矩陣”的實景三維中國建設思考.pdf

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1、P1基于“五維矩陣”的基于“五維矩陣”的實景三維中國建設思考實景三維中國建設思考張寧超圖信息數據資產產品線研發中心 總經理2022年6月29日P2實景三維中國建設進入全面推廣期實景三維中國建設全面啟動P3新型基礎測繪體系建設三部曲1、新型基礎測繪2、實景三維中國/城市3、時空大數據平臺能力基礎數據基礎服務基礎標準規范測繪裝備采集處理軟件數據庫平臺軟件管理軟件服務API人員隊伍服務機制P4從“五維矩陣”看實景三維中國建設路徑應用體系實景三維中國實景三維數據全生命周期服務體系管理體系生產體系實體化平臺化智能化標準化自主化人眼可讀機器能懂數據服務知識服務離線數據在線服務各自為戰產業鏈協同主動安全被動

2、安全P5從“五維矩陣”看實景三維中國建設路徑應用體系實景三維中國實景三維數據全生命周期服務體系管理體系生產體系實體化平臺化智能化標準化自主化人眼可讀機器能懂數據服務知識服務離線數據在線服務各自為戰產業鏈協同主動安全被動安全地理實體數據生產地理實體數據管理地理實體數據服務地理實體數據應用P6實體化：城市全域、全要素、全過程的數據矩陣現狀總規控規設計施工竣工運營城市發展全過程覆蓋自然要素人工地物社會要素山體水系用地建筑物道路管線綠地空間單元人口企業山體山體監測河流水質、水位監測現狀地塊總規地塊控規地塊土地利用監測現狀建筑初步設計BIM施工BIM竣工BIM租售、IoT道路管線綠地路況運行監測環境監測

3、政區、園區統計指標總規道路總規管線總規綠地控規道路控規管線控規綠地道路初步設計道路施工圖管線初步設計管線初步設計園林景觀初步設計園林景觀施工圖開發單元自然人人口統計企業招商水資源綜合規劃產業發展規劃人口發展規劃山體保護規劃基礎地理實體P7P7基礎地理實體的兩種生產方式P8兩種地理實體數據生產方式：DLG轉換地理實體優勢利舊成本低問題“高程”缺失生產的還是二維三維立體場景（立交橋）下的數據集成問題數據收集數據預處理數據映射和轉換數據處理和地理實體構建地理實體質檢入庫數據映射和轉換有條件的地區建議同步補齊二維圖元的高程信息P9地理實體數據生產：基于傾斜三維和激光點云的實體生產數據采集和預處理數據庫

4、配置圖元采集圖元檢查實體構建新型基礎測繪地理實體數據規范采集圖元、地理實體數據庫方案配置圖層管理屬性設置管理編碼圖元數據檢查屬性檢查圖形檢查邏輯一致性檢查點線面體屬性逐項圖元數據采集（單體化）傾斜三維數據激光點云數據數據預處理源數據檢查實體數據處理數據檢查不合格地理實體數據實體編輯實體構建合格合格二維圖元建議帶高程P10P10地理實體數據管理P11數據類型生產格式原始數據存儲方式 入庫存儲方式瓦片格式瓦片存儲方式地理實體UDBX、GDBNAS/磁盤PostgreSQLPNG/MVTMongoDBDOM/TDOMTIFNAS/磁盤-WEBP/JPG/PNGMongoDBDEMTIFNAS/磁盤-

5、BIL/TerrainMongoDB模型三維MAXNAS/磁盤PostgreSQLS3M/3D TilesMongoDB傾斜單體OBJNAS/磁盤PostgreSQLS3M/3D TilesMongoDB傾斜三維OSGBNAS/磁盤-S3M/3D TilesMongoDB點云LASNAS/磁盤-S3M/3D TilesMongoDB地質體Geo3DMLNAS/磁盤PostgreSQLS3M/3D TilesMongoDB數據存儲方案P12地理實體數據庫管理系統地理實體目錄初始化成果入庫實體目錄數據成果管理數據產品定制地圖產品定制服務發布地理實體統計P13四種數據更新方式更新方式一定期采集更新定

6、期采集、轉換更新提交增量包更新方式二隨業務系統協同更新基于多測合一系統的協同更新更新方式三基于AI的變化發現基于多期影像對比的變化發現更新方式四基于時空大數據的變化發現變化發現：新樓盤上市、地名變化、交通出行規律分析數據更新P14地理實體和地理場景數據更新方式地理場景地理實體基礎地理實體部件模型三維按對象更新基于網格更新DEM/DSMDOM/TDOM傾斜攝影三維模型激光點云P15地理場景區域更新待更新范圍提取傾斜數據網格劃分輕量化處理明確要更新的區域局部更新P16協同更新：基于多測合一的地理實體動態更新房屋實體為例二維圖元三維圖元-整棟三維圖元-單層三維圖元-單戶實體三維圖元更新實體二維圖元更

7、新實體屬性更新多測合一系統P17“AI+遙感”的變化發現目標識別操場目標識別建筑多期影像對比P18基于交通出行大數據的地理實體變化發現車輛位置+道路實體交通出行大數據營運車輛位置數據（出租、公交、兩客一危）手機信令網約車圖元變化屬性變化狀態變化道路實體變化發現道路實體路段路口紅綠燈車道P19P19地理實體數據服務P20附錄A 實景三維數據服務請求參數說明表A.1 服務類型說明表序號服務類型描述1WGES地理實體數據服務，支持基礎地理實體數據訪問2WMS遵循OGC WMS請求規范3WMTS遵循OGC WMTS請求規范4WVTS矢量瓦片數據服務，支持以矢量瓦片（MVT）形式訪問實景三維數據5W3T

8、S三維瓦片數據服務，支持以三維瓦片形式訪問實景三維數據地理實體矢量瓦片三維瓦片P21多類型數據訪問方式 通過為數據服務接口指定不同的服務類型、服務請求名稱等接口請求參數，可實現對實景三維多類型數據進行訪問，不同類型數據所支持的服務類型和服務請求名稱見附錄A表A.3數據類型服務類型服務請求名稱基礎地理實體WGESGetCapabilities、GetEntityWMSGetCapabilities、GetMapWMTSGetCapabilities、GetTileWVTSGetCapabilities、GetTileW3TSGetCapabilities、GetTile部件三維模型W3TSGet

9、Capabilities、GetTile其他實體WGESGetCapabilities、GetEntityWMSGetCapabilities、GetMapWMTSGetCapabilities、GetTileWVTSGetCapabilities、GetTileW3TSGetCapabilities、GetTile注：各服務請求名稱的詳細說明見表A.2；物聯感知數據按需建設，本表未予列出。序號服務請求名稱描述1GetCapabilities 獲取服務對應服務類型的元數據信息2GetTile根據預定義請求格式獲取瓦片數據，支持矢量瓦片、柵格瓦片、三維瓦片3GetMap根據地理空間參數和圖像大小

10、獲取地圖圖像4GetEntity根據查詢條件獲取基礎地理實體及其擴展的地理實體關系信息表A.2 服務請求名稱說明表表A.3 實景三維數據服務類型和請求名稱對照表P22服務接口URI格式及服務接口請求參數參數名參數含義類型示例是否必選備注SERVICE服務類型StringWVTSO見附錄A表A.1REQUEST服務請求名稱StringGetEntityM見附錄A表A.2OUTPUTFORMAT返回數據類型StringjsonOjson或xmlVERSION請求版本號String1.0.0OLAYER圖層名Stringjzw_fwCWMTS適用MODELTYPE數據類型Strings3m/3dti

11、les/i3sCW3TS適用ROOTTILE三維瓦片根節點StringTile_-7404_21605_0000CW3TS適用TILEDATA三維瓦片子節點StringTile_-7404_21605_0000_0001_0000CW3TS適用BBOX邊界框StringBBOX=minx,miny,maxx,maxyCWMS適用ENTITYTYPECODE基礎地理實體分類代碼String230101CENTITYID基礎地理實體標識碼StringMA1001NE104J2525034XXXXXXXXXXXXX2301010001CWGES適用PRIMITIVENAME實體圖元名稱StringC

12、WGES適用SEARCHTYPE查詢類型StringEntityRelation：基于基礎地理實體標識碼的關聯地理實體查詢；SpatialRelation：基于空間關系的空間查詢；TimeRelation：基于時間關系的數據查詢CWGES適用RELATIONTYPE空間查詢類型Int1：相鄰；2：相交；3：相等；4：包含；5：重疊CWGES適用RELATIONFIELD實體關聯字段String為空時表示關聯字段為地理實體空間身份編碼CWGES適用ENTITYTIME查詢時間String2021-12-01CWGES適用SRS空間坐標參考系統StringEPSG:4326CGetCapabili

13、ties中定義SRS注：以上為實景三維數據服務接口的主要請求參數，對于WMS、WMTS等服務類型的其他OGC標準請求參數，本接口仍兼容?！笆欠癖剡x”屬性項約束條件包括必選（M）、可選（O）和條件必選（C）。URI形式為：baseurl/services/serviceidentifier擴充三維支持能力擴充地理實體支持能力P23附錄D 實景三維數據服務（WGES）接口示例http:/192.168.46.211:8762/geoentity/services/fangwu?service=WGES&request=getEntity&entityid=MA1001NE104J2525034XX

14、XXXXXXXXXXX2301010001&outputFormat=json適用范圍：WGES地理實體服務獲取地理實體地理實體編碼返回JSON格式P24附錄E 實景三維瓦片數據服務（WVTS、W3TS）接口示例http:/192.168.46.211:8767/geoentity/services/fangwu?service=W3TS&request=GetTile&LAYER=jzw_lod3&modeltype=s3m&RootTile=Tile_-7404_21605_0000&TileData=Tile_-7404_21605_0000_0001_0000適用范圍：WMTS W3T

15、S WVTSWeb三維瓦片服務 獲取三維瓦片LOD3的房屋S3M格式三維瓦片根節點三維瓦片子節點P25P25實體數據應用P26SuperMap&武漢市測繪研究院聯合出品P27從“五維矩陣”看實景三維中國建設路徑應用體系實景三維中國實景三維數據全生命周期服務體系管理體系生產體系實體化平臺化智能化標準化自主化人眼可讀機器能懂數據服務知識服務離線數據在線服務各自為戰產業鏈協同主動安全被動安全開啟人工智能GIS時代升維地理實體數據模型升維地理實體數據服務支撐實景三維智能應用P28P28智能化數據生產開啟人工智能GIS時代P29地物識別：棕櫚樹識別P30P30變化監測：輔助土地執法，違建識別P31三維模

16、型上提取窗戶處理流程（結合AI）提取窗戶紋理窗戶紋理添加自發光生成S3M切片提取模型紋理P32P32三維數據地理處理(GP)算子三維場數據體元柵格疊加S3M構建TIMBIM&手工建模數據屬性提取實例化處理打散合并數據集移除重復點/面拆分數據集*生成S3M*S3M存入MongoDBS3M合并根節點模型格式轉換地形修改模型高度面拉伸成模型傾斜攝影三維模型提取點、線高度生成大文件TIN地形三維點/等值線構建TIN*生成緩存挖洞鑲嵌裁剪點云*生成S3M*合并根節點*單體化*紋理壓縮*修改中心點*裁剪*存入MongoDB*追加到MongoDB*生成S3M提取矢量面最大、最小高度紋理重映射提取高度值挖洞鑲

17、嵌*支持分布式GP*S3M存入MongoDBTIN合并去除無效值創建空間索引拓撲校正/流型矯正模型平移/旋轉計算法線/移除法線裁剪/挖洞/鑲嵌規則建模線性拉伸旋轉拉伸放樣構建坡屋頂構建房屋地質體地質體構建地質體剖面地質鉆孔三維分析投影面/投影拉伸體坐標歸零三維緩沖區布爾運算凸包陰影體升級成大文件三角網簡化模型拆分3DTiles轉s3mP33三維模型上提取窗戶處理流程（AI+GP）P34P35P35地理實體數據模型再升維P36城市表達模型的演化屬性表表格GIS數據模型表格點線面體+幾何圖形表達實體數據模型二維圖元三維圖元實體關系地理實體標準屬性表實體編碼實體編碼實體編碼地理實體+實體對象表達實體

18、信息模型+城市運行邏輯P37地理實體數據模型到地理實體信息模型的提升地理實體屬性圖元時間關系事件操作規則基本屬性業務屬性二維圖元三維圖元歷史現狀未來/規劃屬性關系空間關系演變關系數據變化狀態變化實體監測實體控制業務規則基礎規則全空間全過程全語義可感知可交互可推理全屬性地理實體點線面體屬性城市數據模型已難以表達城市運行邏輯P38實體信息模型示例：實體屬性實體圖元實體關系屬性關聯實體事件自動報警實體操作自動取證實體規則自動派遣房屋實體關聯行業信息院落實體ID關聯時間關聯空間關聯實體關系時間關聯基于規則自動派遣案件實體關系空間關聯P39P39地理實體數據服務體系升維數據服務知識服務P40數據體系實體

19、庫語義庫用戶行為語義空間關系語義屬性關聯語義時間演變語義空間基礎實體行業專題實體系統支撐庫用戶權限日志綜合評價數據服務向知識服務提升前端應用委辦局/街道開發者數據審核員（權屬部門）服務類用戶目錄鏈審核類用戶管理類用戶考評員系統管理員數據管理員西城基礎平臺“一張圖”數據在線申請數據在線服務數據在線反饋問題在線開發數據服務與眾源眾包服務申請審核數據糾錯審核數據編輯審核問題處理審核數據審核與數據更新系統在線評價用戶行為分析系統運維管理數據在線管理系統評價與運維管理空間數據在線服務空間數據眾源更新用戶行為數據采集基于空間語義的知識服務時空語義提取感知平臺其他應用數據服務知識服務數據眾源更新行為及語義采

20、集空間實體數據服務引擎空間知識服務引擎空間推理推薦實體數據讀寫用戶行為分析模型訓練實體數據融合實體空間分析實體更新實體服務用戶行為時空關系一碼關聯關系知識圖譜行為日志系統運維運維服務日志服務12345形成“雙向循環的”“知識型”實景三維數據體系P41示例：基于“實體庫+語義庫”的知識服務基于用戶行為的資源推薦基于時空關系的資源推薦P42從“五維矩陣”看實景三維中國建設路徑應用體系實景三維中國實景三維數據全生命周期服務體系管理體系生產體系實體化平臺化智能化標準化自主化人眼可讀機器能懂數據服務知識服務離線數據在線服務各自為戰產業鏈協同主動安全被動安全數據感知平臺數據治理平臺實景三維數據中臺/時空大

21、數據平臺P43“因時而動”的數據生產項目向“因變而動”的數據感知平臺轉變視頻探頭無人機衛星移動測量車浮動車位置手機信令變化動態感知信息在線發布數據實時調用P44平臺服務：“1+N+X”實景三維“數據中臺”運行模式實景三維數據中臺（時空大數據平臺）住建：CIM平臺基于BIM的施工圖審查智慧工地管理城建檔案管理城市管理：城市運行管理服務平臺網格化城市管理標準化執法門前三包系統自然資源：國土空間基礎信息平臺國土空間規劃一張圖實施監督系統一體化審批系統生態修復園區：智慧園區CIM平臺規劃設計系統建設項目管理系統招商引資系統大數據局：大數據平臺物聯感知系統目錄鏈系統城市碼系統電子沙盤建筑：智能建筑CIM

22、/BIM平臺樓控系統停車誘導樓宇設施管理訪客管理1NX思考1：大平臺未來的平臺逐步走向融合思考2：輕應用未來的應用基于平臺快速構建，用進廢退，持續進化P45從“五維矩陣”看實景三維中國建設路徑應用體系實景三維中國實景三維數據全生命周期服務體系管理體系生產體系實體化平臺化智能化標準化自主化人眼可讀機器能懂數據服務知識服務離線數據在線服務各自為戰產業鏈協同主動安全被動安全數據采集標準數據建庫標準共享服務標準P46實景三維中國體系的構成（22項）總體設計類實景三維中國 術語基礎地理實體分類、粒度及精度基本要求基礎地理實體數據元數據基礎地理實體數據成果規范地理場景數據元數據地理場景數據成果規范實景三維

23、時序化建設基本要求基礎地理實體空間身份編碼規則基礎地理實體眾源測繪基本要求采集處理類 1:500 1:1000 1：2000 數字線劃圖生產基礎地理實體技術規程地理場景獲取與融合技術規程基礎地理實體解譯樣本庫建設技術規范基礎地理實體結構化技術規范基礎地理實體語義化技術規范建庫管理類實景三維中國數據庫建庫技術規范基礎地理實體數據交換格式按需提取基礎地理實體及地理場景適配技術規范基礎地理實體無級制圖技術規范實景三維時空分析技術規范實景三維數據更新與聯動維護技術規范質量控制類基礎地理實體質量檢查與驗收平臺服務類實景三維開放共享要求信息來源：實景三維中國標準體系建設，2021地理信息產業大會標題涉及地

24、理實體的標準：13項內容涉及地理實體的標準：20項P47超圖推動的其他技術標準：構建開放的實景三維GIS標準體系地理空間數據庫訪問接口標準（GDB-CLI）OGDCS3M地形傾斜攝影激光點云三維場矢量影像BIMUDBX空間三維數據格式標準(S3M)空間三維數據服務接口標準(S3M)開放空間數據格式桌面端移動端Web端P48實景三維中國的數據交換格式？二維數據交換格式：如shp、vct二三維一體化數據交換格式：如citygml二三維一體化的多類型數據交換格式：udbx開放格式不支持三維數據膨脹問題多類型數據支持問題P49UDBX 開放空間數據格式 UDBX：Universal Database

25、Extension 文件型的開放式數據格式 二進制單文件存儲：占用空間小 全空間類型支持：二三維一體化 海量數據承載能力P50P50 支持Draco壓縮骨架 支持WebP/CRN壓縮紋理 支持PBR材質材質 調整IDs的存儲方式結構 調整屬性文件存儲結構（二進制流）屬性 支持SQLite大文件/MongoDB存儲P51PDMS數據導入GIS平臺支持PBR材質P52傾斜攝影三維模型空間索引加載性能提升無空間索引使用空間索引P53更多廠商對接S3M標準（持續更新中）傾斜攝影建模軟件 Bentley Context Capture 大疆智圖DJI Terra 東方道邇P3BJet 大勢智慧重建大師（

26、GET3D）香港科技大學Altizure 瞰景Smart3D 天際航DP Modeler三維GIS平臺與可視化軟件 超圖SuperMap 吉奧Web3D（對接中）泰瑞Skyline TE4Web 睿呈時代 華為沃土平臺 阿里DataV 光輝城市 光啟元其他工具軟件 測繪軟件：清華山維（對接中）、南方數碼（對接中）BIM軟件：法國達索CATIA(對接中)游戲引擎：Ventuz、Unreal Engine、UnityP54標準化：構建“多方共贏”的實景三維中國生態圈實景三維中國生態圈建設單位用戶單位數據生產者軟件開發者數據、服務均為標準件普適性、兼容性更好建設成本更低成果數據標準更加明確可大規模、

27、低成本生產輸入輸出均為標準件軟件產品可固化，實施成本降低可大規模、低成本推廣數據更豐富架構更穩定P55從“五維矩陣”看實景三維中國建設路徑應用體系實景三維中國實景三維數據全生命周期服務體系管理體系生產體系實體化平臺化智能化標準化自主化人眼可讀機器能懂數據服務知識服務離線數據在線服務各自為戰產業鏈協同主動安全被動安全測繪裝備自主化基礎軟件自主化基礎設施自主化應用軟件自主化P56安全性：自主化的安全體系CentOS深度iOS*Windows南大通用瀚高浪潮K-DBElasticsearch華為GaussDBHBase SQL ServerMongoDBMySQLOracle阿里PolarDB達夢P

28、ostgreSQLUbuntuAndroid*銀河麒麟凝思湖南麒麟中科方德openSUSE華為歐拉中標麒麟統信UOS開源國內國外人大金倉神舟通用申威兆芯蘋果華為鯤鵬飛騰龍芯高通海光AMDIntel芯片操作系統數據庫GIS平臺軟件數據安全軟件應用軟件數據管理服務軟件大疆南方測繪SWDC中海達合眾思壯華測測繪裝備P57最后：不止是五維，還可以更多應用體系實景三維中國實景三維數據全生命周期服務體系管理體系生產體系實體化平臺化智能化標準化自主化三維化語義化時序化全三維數據生產知識圖譜構建時空演變服務三維化管理實景三維數據發布、輕量化三維規劃三維管控時空語義采集知識服務引擎應用智能化定期生產到動態感知全時空數據管理模擬推演P58謝謝大家！謝謝大家！