面向实景三维的新一代三维GIS技术与应用

面向实景三维的新一代三维GIS技术与应用实景三维建设，三维GIS面临的挑战1、存量点/线/面数据，如何复用？如何三维化？2、如何构建可分析、可计算的三维对象？3、如何支撑大规模三维数据的管理与应用？4、不同精度的实景三维数据，在三维场景中如何融合处理？5、如何实现大规模实景三维场景的高真实感渲染？实景三维建设，三维GIS面临的挑战1、继承与发展问题实景三维从2D到3D，存量的点、线、面数据，如何复用？如何三维化？点/线/面/网络数据三维化：符号化建模模型符号：实现“抽象”→“真实”的映射2D铁路线型

→

3D铁路线型水面填充符号：实现地理数据与物理材质的映射基于网络数据构建三维管网点/线/面三维化：参数化建模建模规则(Python)批量生产三维白模映射游戏引擎材质游戏引擎（UE/Unity）点/线/面应用：三维巷道建模符号化、参数化建模的优势支持从矢量数据，快速构建真实感的三维场景•

让老数据重新焕发生命力，节省了大量成本•

可灵活定制，节约了构建三维场景的成本矢量数据存储与三维可视化表达进行分离•

矢量数据的编辑和更新，与其三维可视化表达互不干扰•

支持空间分析、查询，如：支持基于网络拓扑的网络分析等矢量底面+倾斜摄影模型

→

动态单体化三维模型查询一栋大楼矢量底面借助于建筑底面数据实现倾斜摄影分析查询缓冲区分析空间查询矢量底图倾斜摄影模型应用：分层分户单体化基于深度学习的倾斜摄影建筑物底面提取实景三维建设，三维GIS面临的挑战2、“中看不中用”的问题如何构建可分析、可计算的三维对象？如何构建全空间表达的数据模型？二三维一体化空间数据模型点、线、面描述离散空间要素描述连接关系对象数据模型三维表面（Surface）三维体（Solid）：边界表示法/

参数化表示法二维网络三维网络空间数据模型网络数据模型不规则三角网（TIN）栅格（Grid）描述空间中连续分布现象场数据模型不规则四面体网格（TIM）体元栅格（Voxel

Grid）三维表面（Surface）模型的分析算子Mesh模型（3dsMax等）倾斜摄影Mesh模型地形TIN瓦片缓存•

拓扑校正、流形校正•

计算凸包•

裁剪、挖洞、镶嵌等算子•

布尔运算•

裁剪、挖洞、镶嵌等算子•

通过Mesh表面提取高度，2D点/线/面转成3D数据•

计算投影面、投影拉伸体•

计算阴影体•通过地形表面提取高度，•

…2D点/线/面转成3D数据•

三维空间查询•

…•

裁剪、挖洞、镶嵌、切割等•

计算法线、纹理坐标等•

移除重复点、面•

…三维体（Solid）的分析算子三维空间关系判定与查询三维空间分析运算•

布尔运算：交、并、差

•

空间关系：包含、被包含、相等、相交、相离等•

降维运算：计算剖面、三维体表达BIM模型三维体表达地质体投影面•

三维空间查询•

计算凸包•

计算阴影体•

三维缓冲区（体）•

…•

…三维体表达拉伸白模

三维体表达三维产权体更多丰富的三维分析算子通视分析阴影分析坡度坡向分析街廊比动态计算红线检测控高分析地下建筑范围分析分户日照时长分析天际线分析开敞度分析沿街建筑贴现率容积率动态计算应用：基于空间分析算法定制化的行业规则库行业规范行业模型行业算法通视分析天际线分析剖切分析可视域分析坡度分析规则库开敞度分析……应用：基于数字化规则库的智能管控（雄安BIM）用地红线控高分析容积率贴线率建筑退界地下总建筑面积地上总建筑面积公共通道机动车位面积体元栅格应用：带时序的体元栅格表达O3气体的时空分布数据模型之间的相互转化参数化建模体素化体元栅格点/线/面/拓扑网络三维体降维运算提取等值面构建凸包/拉伸体等三维表面实景三维建设，三维GIS面临的挑战3、如何支撑大规模三维数据的管理与应用？实景三维数据存储方案数据类型地理实体生产格式原始数据存储方式

入库存储方式

瓦片格式瓦片存储方式UDBX/GDB

NAS/磁盘PostgreSQL--PNG/MVT/S3MWEBP/JPG/PNGMongoDBDOM/TDOM

TIFNAS/磁盘MongoDBDEMTIFNAS/磁盘NAS/磁盘--BIL/TerrainMongoDBMongoDB模型三维MAXPostgreSQLS3M/3D

Tiles倾斜单体OBJNAS/磁盘PostgreSQLS3M/3D

TilesMongoDB倾斜三维点云OSGBNAS/磁盘NAS/磁盘NAS/磁盘--S3M/3D

TilesS3M/3D

TilesS3M/3D

TilesMongoDBMongoDBMongoDBLAS--地质体Geo3DMLPostgreSQL三维数据地理处理(GPA)工具SuperMap

iDestkopXGPA文件构建、调整GPA文件复用、发布地理处理编辑器三维数据SuperMap

iServer地理处理服务三维数据自动化处理（分布式）业务流多源数据手工建模BIM数据接入数据处理服务发布多端应用地形/影像数据倾斜摄影建模数据点云数据地形（DEM）数据处理自动化业务流倾斜摄影Mesh模型处理自动化业务流BIM数据处理自动化业务流三维数据处理自动化(GPA)算子(11.0)11.0新增*支持分布式BIM&手工建模数据TIN地形点云倾斜摄影三维模型规则建模三维点/等值线构建纹理重映射*合并根节点*纹理压缩线性拉伸*生成S3M属性提取*生成S3MTIN旋转拉伸放样*生成缓存提取点、线高度存入*S3M实例化处理移除重复点/面模型打散/拆分存入*S3MMongoDBMongoDB提取矢量面最大、最小高度*追加到MongoDB*单体化*修改中心点*裁剪构建坡屋顶构建房屋S3M合并根节点面拉伸成模型模型格式转换挖洞挖洞镶嵌三维场数据镶嵌裁剪体元栅格叠加地质体S3M合并/拆分数据集生成大文件*生成S3M地质体构建提取高度值构建TIM地质体剖面地质钻孔TIN合并去除无效值模型纹理重映射拓扑/流形校正计算/移除法线地形修改模型高度模型平移/旋转坐标归零3DTiles转S3M*存入MongoDB*S3M转3DTiles缓存工具创建空间索引升级成大文件TIF生成TINBIM导入BIM批量入库地形缓存块存储影像缓存块存储三维分析导入IFC投影面/投影拉伸体裁剪/挖洞/镶嵌影像缓存重建金字塔三维缓冲区凸包布尔运算阴影体导入3DXMLTIF生成栅格地形三角网简化删除重复子对象镶嵌数据集生成栅格地形模型缓存重压缩导入GIM导入RVM导入GML批量生成同名模型缓存模型缓存保存导入图层组S3M版本升级TIN追加多边形合并实景三维建设，三维GIS面临的挑战4、不同精度的实景三维实体对象，在三维场景中如何融合处理？地形级城市级部件级BIM、倾斜摄影、地形如何匹配融合？倾倾斜斜摄摄影影叠嵌加入道地路形嵌嵌入入倾地斜形摄影三维数据融合三维数据坐标转换•

点云、倾斜摄影模型、BIM模型的坐标转换•

三维数据支持同名控制点配准地形（TIN）的空间运算与操作•

多边形裁剪、多边形挖洞•

多边形修改地形（支持设置缓坡）•

与三维体对象的布尔运算倾斜摄影模型的空间运算与操作•

多边形裁剪、多边形挖洞•

多边形修改地表（支持设置缓坡）BIM+GIS应用：四川省公路规划勘察设计研究院“G4216沿江高速——在中国西南地区应用openBIM的超级工程”斩获buildingSMART国际大奖。这是国内高速公路BIM项目首次夺得全球BIM领域顶级奖项实景三维建设，三维GIS面临的挑战5、如何实现大规模实景三维场景的高真实感渲染？三维GIS与游戏引擎的跨界融合地理空间数据：真实地理坐标（S3M）三维

GIS游戏引擎三维地理环境：真实感、沉浸感数字孪生、元宇宙三维GIS与游戏引擎的跨界融合游戏引擎(UE4/UE5、Unity)超图高真实感三维GIS开发包超图三维GIS插件超图三维

游戏引擎开发包GISSuperMap3DSDKs

forHigh-FidelitySuperMapScene

SDKsforgame