王博-面向實景三維的多源數據融合技術新進展.pdf

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1、P1王博超圖研究院三維研發中心 產品總監2022.06.30面向實景三維的多源數據融合技術新進展P2概念：實景三維 實景三維作為真實、立體、時序化反映人類生產、生活和生態空間的時空信息，是國家重要的新型基礎設施，為數字中國提供統一的空間定位框架和分析基礎，是數字政府、數字經濟重要的戰略性數據資源和生產要素地形級城市級部件級P3實景三維：2D 3D升維從“抽象”到“真實”從“平面”到“立體”從“靜態”到“時序”從“按要素、分尺度”到“按實體、分精度”從“人理解”到“人機兼容理解”從“陸地表層”到“全空間”P4實景三維建設，三維GIS平臺面臨的挑戰存量點/線/面數據，如何三維化？如何構建可分析、可

2、計算的三維地理實體對象？不同精度的地理實體對象，在三維場景中如何融合處理？海量的實景三維數據如何管理？海量的實景三維數據如何高效的渲染？實景三維數據如何實現共享與服務？P5實景三維建設，三維GIS平臺面臨的挑戰存量點/線/面數據，如何三維化？如何構建可分析、可計算的三維地理實體對象？不同精度的地理實體對象，在三維場景中如何融合處理？海量的實景三維數據如何管理？海量的實景三維數據如何高效的渲染？實景三維數據如何實現共享與服務？P6點/線/面/拓撲網絡數據三維化：符號化建模點設置模型符號，實現“抽象”“真實”的映射2D鐵路線型 3D鐵路線型面設置三維水面填充符號，實現地理數據與物理材質的映射基于拓

3、撲網絡數據構建三維管網P7從“符號化建?！钡健皡祷！弊赃m應的管井P8參數化三維體簡單幾何體三維點/線/面+建模算子球、橢球、長方體圓柱、扇面柱體、彎折圓柱圓錐、棱錐圓環體、橢圓環體、矩形環體圓臺體、棱臺體、楔形體三維點+極坐標建模三維線+截面放樣三維面+線性拉伸/旋轉拉伸參數化表示的三維體P9參數化建模應用：三維巷道/管廊巷道/管廊三維中心線快速構建巷道/管廊交叉口連通性處理巷道/管廊截面發布服務映射游戲引擎材質游戲引擎端三維Web端映射pbr材質導出pbr材質P10P10巷道建模P11 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從矢量數據，快速構建真實

4、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小結：符號化、參數化建模的優勢P12實景三維建設，三維GIS平臺面臨的挑戰存量點/線/面數據，如何三維化？如何構建可分析、可計算的三維地理實體對象？不同精度的地理實體對象，在三維場景中如何融合處理？海量的實景三維數據如何管理？海量的實景三維數據如何高效的渲染？實景三維數據如何實現共享與服務？P13三維體的分析算子三維體空間分析運算 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）三維體的空間關系判定 空間

5、關系：包含、被包含、相等、相交、相離等 三維空間查詢 P14P14三維體應用：地質體分析運算操作P15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分析行業規范行業模型行業算法規則庫P16應用：基于數字化規則庫的智能管控（雄安CIM平臺）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P17實景三維建設，三維GIS平臺面臨的挑戰存量點/線/面數據，如何三維化？如何構建可分析、可計算的三維地理實體對象？不同精度的地理實體對象，在三維場景中如何融合處理？海量的實景三維數據如何管理？海量的實景三維數據如何高效的渲染？

6、實景三維數據如何實現共享與服務？P18BIM、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P19三維表面（Surface）的分析算子Mesh面（3dsMax等）拓撲校正、流形矯正 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（三維體查詢Mesh面）裁剪、挖洞、鑲嵌、切割等運算 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 點/線/面，通過Mesh表面提取高度 地形TIN瓦片緩存 布爾運算 裁剪、挖洞、鑲嵌等算子 點/線/面，通過地形表面提取高度 P20P20三維表面應用：地形運算操作P21P21應

7、用：BIM與傾斜攝影模型融合P22BIM+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P23實景三維建設，三維GIS平臺面臨的挑戰存量點/線/面數據，如何三維化？如何構建可分析、可計算的三維地理實體對象？不同精度的地理實體對象，在三維場景中如何融合處理？海量的實景三維數據如何管理？海量的實景三維數據如何高效的渲染？實景三維數據如何實現共享與服務？P24P24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/影像數據傾斜攝影建模數據BIM

8、手工建模P25三維數據地理處理(GPA)工具集SuperMap iDestkopX地理處理編輯器SuperMap iServer地理處理服務三維數據PA文件構建、調整PA文件復用、發布P26地形數據處理自動化業務流柵格文件（tif/tiff）遍歷每個文件分別生成TINTIN追加合并追加服務P27P27地形數據處理自動化業務流P28傾斜攝影三維模型數據處理自動化業務流模型文件（OGSB）生成配置文件幾何/紋理壓縮合并根節點坐標轉換追加服務P29P29傾斜攝影三維模型處理自動化業務流P30BIM數據處理自動化業務流BIM上傳服務器端導入UDB生成S3M緩存BIM導出工具導入UDB寫入工作空間的圖層

9、組更新服務映射游戲引擎材質游戲引擎端三維Web端映射pbr材質導出pbr材質新增BIM數據（IFC/GIM/RVM/RVT/DWG/DGN/3DXML/NWD/SKP等格式）自動化處理業務流，并支持服務端自動化業務流P31P31BIM自動化處理業務流P32三維數據處理自動化(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TI

10、N*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3DTiles

11、TIF生成TINTIN追加BIM導入BIM批量入庫導入IFC導入3DXML導入GIM導入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P33實景三維建設，三維GIS平臺面臨的挑戰存量點/線/面數據，如何三維化？如何構建可分析、可計算的三維地理實體對象？不同精度的地理實體對象，在三維場景中如何融合處理？海量的實景三維數據如何管理？海量的實景三維數據如何高效的渲染？實景三維數據如何實現共享與服務？P34 支持幾何壓縮（Meshopt）和紋理壓縮（KTX 2.0），大幅降低數據量，滿足多終端應用大幅

12、降低數據量 支持OBB包圍盒，更精確地裁剪和調度切換 優化S3M圖層調度策略（線程等），提升數據下載、加載性能 新增LOD切換模式Geometric_Error（Distance_From_EyePoint、Pixel_Size_OnScreen）更精確地裁剪和調度切換S3M數據格式升級到3.0，提升大規模三維場景的承載力顯存占用加載性能P35三維數據推薦壓縮格式 幾何壓縮Meshopt，紋理壓縮（DXT、CRN_DXT5、KTX2.0）BIM數據 幾何壓縮Meshopt，紋理壓縮（CRN_DXT5、KTX2.0）精模數據 幾何壓縮Meshopt，紋理壓縮（DXT、CRN_DXT5、KTX2.

13、0）傾斜攝影三維模型 幾何壓縮Draco點云P36優化地形/影像下載加載性能 支持OBB包圍盒，更精確地裁剪和調度切換 優化地形/影像圖層調度策略（線程等），提升數據下載、加載性能更精確地裁剪和調度切換顯存占用加載性能P37實景三維建設，三維GIS平臺面臨的挑戰存量點/線/面數據，如何三維化？如何構建可分析、可計算的三維地理實體對象？不同精度的地理實體對象，在三維場景中如何融合處理？海量的實景三維數據如何管理？海量的實景三維數據如何高效的渲染？實景三維數據如何實現共享與服務？P38服務接口標準地形級實景三維城市級實景三維部件級實景三維二維表達形式地理實體三維表達形式地理實體DEMDOMTDOM傾斜攝影三維模型激光點云模型三維BIM矢量瓦片WFSWMSWMTSS3M、3D Tiles等實景三維數據服務接口實景三維數據P39應用：三維立體時空數據庫國家級三維立體時空數據庫，已聚合管理全國10米、60%重點地區2米三維地形數據，部分試點區的傾斜攝影、城市精模、地下管線、地下空間及水下地形等地上地下數據，基本建立了一套覆蓋全國、多尺度融合、空間連續的三維立體一張圖底板P40謝謝大家