馮振華-面向實景三維的新一代三維GIS技術與應用.pdf

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1、P1馮振華超圖研究院 副院長、高工2022年6月29日面向實景三維的新一代三維GIS技術與應用P21、存量點/線/面數據，如何復用？如何三維化？2、如何構建可分析、可計算的三維對象？3、如何支撐大規模三維數據的管理與應用？4、不同精度的實景三維數據，在三維場景中如何融合處理？5、如何實現大規模實景三維場景的高真實感渲染？實景三維建設，三維GIS面臨的挑戰P3實景三維建設，三維GIS面臨的挑戰1、繼承與發展問題實景三維從2D到3D，存量的點、線、面數據，如何復用？如何三維化？P4點/線/面/網絡數據三維化：符號化建模模型符號：實現“抽象”“真實”的映射2D鐵路線型 3D鐵路線型水面填充符號：實現

2、地理數據與物理材質的映射基于網絡數據構建三維管網P5點/線/面三維化：參數化建模點/線/面建模規則(Python)批量生產三維白模映射游戲引擎材質游戲引擎（UE/Unity）P6P7P7應用：三維巷道建模P8符號化、參數化建模的優勢 讓老數據重新煥發生命力，節省了大量成本 可靈活定制，節約了構建三維場景的成本支持從矢量數據，快速構建真實感的三維場景 矢量數據的編輯和更新，與其三維可視化表達互不干擾 支持空間分析、查詢，如：支持基于網絡拓撲的網絡分析等矢量數據存儲與三維可視化表達進行分離P9矢量底面+傾斜攝影模型 動態單體化三維模型查詢一棟大樓矢量底面P10借助于建筑底面數據實現傾斜攝影分析查詢

3、緩沖區分析空間查詢矢量底圖傾斜攝影模型P11應用：分層分戶單體化P12基于深度學習的傾斜攝影建筑物底面提取P13實景三維建設，三維GIS面臨的挑戰2、“中看不中用”的問題如何構建可分析、可計算的三維對象？如何構建全空間表達的數據模型？P14空間數據模型對象數據模型網絡數據模型場數據模型點、線、面三維表面（Surface）三維體（Solid）：邊界表示法/參數化表示法二維網絡三維網絡不規則三角網（TIN）柵格（Grid）不規則四面體網格（TIM）體元柵格（Voxel Grid）二三維一體化空間數據模型描述離散空間要素描述連接關系描述空間中連續分布現象P15三維表面（Surface）模型的分析算子

4、Mesh模型（3dsMax等）拓撲校正、流形校正 計算凸包 計算投影面、投影拉伸體 計算陰影體 三維空間查詢 裁剪、挖洞、鑲嵌、切割等 計算法線、紋理坐標等 移除重復點、面 傾斜攝影Mesh模型 裁剪、挖洞、鑲嵌等算子 通過Mesh表面提取高度，2D點/線/面轉成3D數據 地形TIN瓦片緩存 布爾運算 裁剪、挖洞、鑲嵌等算子 通過地形表面提取高度，2D點/線/面轉成3D數據 P16三維體（Solid）的分析算子三維空間分析運算 布爾運算：交、并、差 降維運算：計算剖面、投影面 計算凸包 計算陰影體 三維緩沖區（體）三維空間關系判定與查詢 空間關系：包含、被包含、相等、相交、相離等 三維空間查詢

5、 三維體表達BIM模型三維體表達地質體三維體表達三維產權體三維體表達拉伸白模P17更多豐富的三維分析算子通視分析陰影分析坡度坡向分析紅線檢測控高分析地下建筑范圍分析街廊比動態計算天際線分析開敞度分析沿街建筑貼現率分戶日照時長分析容積率動態計算P18應用：基于空間分析算法定制化的行業規則庫通視分析可視域分析天際線分析坡度分析剖切分析開敞度分析行業規范行業模型行業算法規則庫P19應用：基于數字化規則庫的智能管控（雄安BIM）用地紅線建筑退界貼線率控高分析地下總建筑面積地上總建筑面積容積率公共通道機動車位面積P20體元柵格應用：帶時序的體元柵格應用：帶時序的體元柵格體元柵格表達表達O3氣體的時空分布

6、氣體的時空分布P21數據模型之間的相互轉化提取等值面體素化體元柵格三維表面點/線/面/拓撲網絡參數化建模降維運算構建凸包/拉伸體等三維體P22實景三維建設，三維GIS面臨的挑戰3、如何支撐大規模三維數據的管理與應用？P23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/MVT/S3MMongoDBDOM/TDOMTIFNAS/磁盤-WEBP/JPG/PNGMongoDBDEMTIFNAS/磁盤-BIL/TerrainMongoDB模型三維MAXNAS/磁盤PostgreSQLS3M/3D TilesMongoDB傾

7、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實景三維數據存儲方案P24三維數據地理處理(GPA)工具SuperMap iDestkopX地理處理編輯器SuperMap iServer地理處理服務三維數據GPA文件構建、調整GPA文件復用、發布P25三維數據自動化處理（分布式）業務流數據接入數據處理服務發布多端應用多源數據點云數據地形/影像數

8、據傾斜攝影建模數據BIM手工建模P26P26地形（DEM）數據處理自動化業務流P27P27傾斜攝影Mesh模型處理自動化業務流P28P28BIM數據處理自動化業務流P29三維數據處理自動化(GPA)算子(11.0)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模型打散/拆分合并/拆分數據集移除重復點/面模型紋理重映射*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

9、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嵌*支持分布式*S3M存入MongoDBTIN合并去除無效值創建空間索引拓撲/流形校正模型平移/旋轉計算/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刪除重復子對象11.0新增3DTiles轉S3M批量生成同名模型緩存模型緩存保存導入圖層組*S3M轉3DTilesTIF生成TINTIN追加BIM導入BIM批量入庫導入IFC導入3DXML導入GIM導

10、入RVM導入GML緩存工具地形緩存塊存儲影像緩存塊存儲影像緩存重建金字塔模型緩存重壓縮S3M版本升級多邊形合并TIF生成柵格地形鑲嵌數據集生成柵格地形P30實景三維建設，三維GIS面臨的挑戰4、不同精度的實景三維實體對象，在三維場景中如何融合處理？地形級城市級部件級P31BIM、傾斜攝影、地形如何匹配融合？傾斜攝影疊加道路傾斜攝影嵌入地形BIM嵌入傾斜攝影BIM嵌入地形P32 點云、傾斜攝影模型、BIM模型的坐標轉換 三維數據支持同名控制點配準三維數據坐標轉換 多邊形裁剪、多邊形挖洞 多邊形修改地形（支持設置緩坡）與三維體對象的布爾運算地形（TIN）的空間運算與操作 多邊形裁剪、多邊形挖洞 多

11、邊形修改地表（支持設置緩坡）傾斜攝影模型的空間運算與操作三維數據融合三維數據融合P33BIM+GIS應用：四川省公路規劃勘察設計研究院“G4216沿江高速在中國西南地區應用openBIM的超級工程”斬獲buildingSMART國際大獎。這是國內高速公路BIM項目首次奪得全球BIM領域頂級獎項P34實景三維建設，三維GIS面臨的挑戰5、如何實現大規模實景三維場景的高真實感渲染？P35三維 GIS游戲引擎地理空間數據：真實地理坐標（S3M）三維地理環境：真實感、沉浸感數字孿生、元宇宙三維GIS與游戲引擎的跨界融合P36三維GIS與游戲引擎的跨界融合游戲引擎(UE4/UE5、Unity)超圖三維G

12、IS插件超圖三維GIS游戲引擎開發包SuperMap Scene SDKs for game engines超圖三維GIS游戲引擎開發包SuperMap Scene SDKs for game engines超圖高真實感三維GIS開發包SuperMap 3D SDKs for High-Fidelity RenderingP37虛幻商城：超圖三維GIS插件（基礎版）2021年，兼容UE 4.25 4.272022年，兼容 UE4.25 4.27、UE5.02021年4月8日上線現在下載量：7+萬P38白模數據美化：S3M數據快速映射游戲引擎材質P39BIM數據美化：S3M數據快速映射游戲引擎材質P40單體化傾斜模型夜景效果：通過掩膜紋理指定材質函數P41P42