《三维地质模型数据交换格式（Geo3DML）编制说明》

《三维地质模型数据交换格式（Geo3DML）》

（征求意见稿）编制说明

一、工作简况

（一）任务来源

2022年9月6日自然资源部办公厅印发了《2022年度自然资源

标准制修订工作计划》，下达了《三维地质模型数据交换格式

（Geo3DML）》行业标准研制任务（标准计划号：202211005），由中

国地质科学院水文地质环境地质研究所牵头组织成立标准起草组。

（二）协作单位

《三维地质模型数据交换格式（Geo3DML）》起草单位包括中国

地质科学院水文地质环境地质研究所、中国地质调查局自然资源综合

指挥中心、中国矿业大学（北京）。

（三）制定背景

当前，三维地质建模技术方法与软件工具多样，不同地质建模软

件生成的三维地质模型数据的存储格式存在较大差异，为便于不同软

件建立的模型在统一的场景中集成显示和分析应用，实现建模成果数

据在不同部门间相互共享和交换，为模型数据汇交和管理部门维护不

同数据格式提供规范化支撑，中国地质调查局于2015年组织有关单

位制订并发布了《三维地质模型数据交换格式（Geo3DML）》

（DD2015-06）（以下简称《局标》）。

近年，随着地质信息技术发展，三维地质建模在地质矿产行业应

用不断深入，模型数据的生产者和使用者越发认识到通用数据交换格

—1—

式对三维地质模型成果共享及应用的重要性。为此，结合我国地质成

果管理需求由二维向三维的升级，中国地质调查局组织有关单位制订

行业标准《三维地质模型数据交换格式（Geo3DML）》。

《局标》对三维地质模型数据交换格式的总体框架和层次结构做

出了较为完整规定；针对三维地质模型核心数据——空间几何、地质

属性、可视化参数、元数据、空间参照系的组织规则做出了详细规定。

《局标》支持当时主流的三角网、四面体、长方体、角点网格等三维

地质模型类型，并支持管理地质属性场，支持三维地质模型要素的属

性数据管理，支持模型材质和符号化参数管理,对包括空间参照系在

内的元数据的管理遵照《三维地质模型元数据》（DD2019-12）的规

定。

《局标》发布后，在地质调查领域得到了较为广泛的应用,切实

推动了三维地质建模成果汇交，促进了三维地质模型成果共享，提升

了三维地质模型的应用价值。随着三维地质建模技术、三维地质可视

化应用技术以及数据交换技术的不断发展，对三维地质模型数据交换

的标准化提出了更高要求，为三维地质模型数据交换行业标准的制定

提供了契机。

（四）起草过程

1.标准起草阶段

（1）需求分析与调研

本次行业标准制订工作继承和延续了《局标》的工作基础，《局

标》在推广过程中获得的反馈成为本次行业标准制订工作的重要依

据。在此基础上，自2022年9月获批后，工作组对现有的三维地质

—2—

模型建设及数据交换相关的标准规范开展调研分析，针对行业三维地

质模型数据共享需求开展专家咨询与研讨，梳理现有标准规范存在的

问题，明确详细需求，初步确定三维地质模型数据交换格式的技术选

型，确定标准主要内容与结构，数据交换格式的基本结构。相应的，

汇总整理数据交换规范类文件中的引用标准、术语等，形成引用标准

和术语列表。

（2）标准内容的确定

在上述调研、总结、分析研究的基础上，确定本次标准的编制原

则，进一步明确三维地质模型数据交换格式的总体结构，确定XML作

为三维地质模型数据交换格式的技术载体；基于《局标》确定；提出

本次标准中常用的基本术语，并规范其定义；给出本标准中所引用的

国家及行业标准；确定Geo3DML组件的分类、名称、功能、结构及组

件之间的关系。

（3）标准文档的编写

在完成上述工作的基础上，进行了本次标准文档的编写工作，完

成了《三维地质模型数据交换格式（Geo3DML）》初稿。在此过程中

项目组进行了多次专家咨询与研讨、项目组集中讨论，并对标准文档

进行了反复修改与完善。

（4）标准编制其他相关工作

项目组组织国内主要三维地质建模及应用软件研发团队成立了

本标准的技术验证团队，基于项目组自研的Geo3DMLC++SDK，开展

各家软件生产的三维地质模型与Geo3DML格式的互转验证工作。同

时，项目研发了Geo3DML数据浏览验证工具，配合技术验证工作，同

—3—

时为后期贯标提供支撑工具。

（五）标准主要起草人及其所做工作

本标准主要起草人包括：屈红刚、王占刚、陆琰、吴自兴、王乾、

周小元、霍志彬等，具体承担标准起草各项相关工作，具体如下：

序号目标与内容人员分工

收集相关国际、国家及行业标准，调研已有

三维地质模型建设及三维地质模型数据交换

1屈红刚、陆琰、王占刚

规范类文件及地质矿产行业三维地质模型成

果交换共享需求

2标准主体结构与主要内容屈红刚、陆琰

2.1前言；引言；1.范围陆琰、王乾

2.22.规范性引用文件；3.术语陆琰、王乾

2.34.约定；5.文档结构吴自兴、陆琰、屈红刚

2.46.Geo3DML模式陆琰、吴自兴、王乾

2.5附录A吴自兴、陆琰

2.6附录B；附录C吴自兴、陆琰

2.7附录D吴自兴

汇总整理本标准引用的标准、术语、并进行

3规范，起草相关部分霍志彬、王乾

4Geo3DML模式结构及组件设计吴自兴、周小元

5Geo3DMLSDK及软件接口开发、资料性附录吴自兴、周小元

专家反馈意见汇总、处理、修改完善标准征

6陆琰、霍志彬

求意见稿

—4—

二、标准编制原则和确定主要内容的论据

本次标准的编制与地质调查三维地质模型成果汇交管理工作密

切相关，同时也要满足地矿行业三维地质模型成果共享交换的需要，

又需符合三维地质模型数据存储和数据交换的基本技术规则，就需要

对三维地质建模及数据交换关键技术开展研究，奠定标准编制的技术

基础。

（一）标准的编制原则

本标准编制的目的是规定一种用于交换地质矿产行业三维地质

模型成果的通用数据格式，指导地质矿产行业三维地质建模软件研发

企业开展数据交换相关软件工具开发工作，实现三维地质模型数据在

不同系统软件之间的交换。据此确定如下基本原则：

1.时效性与适度性原则

为满足当前地质矿产行业三维地质模型成果汇交管理与交换共

享需要，同时适应行业三维地质建模及应用平台研发企业技术现状。

在技术选型方面，以主流且具备完整标准化体系为原则，确定以XML

作为三维地质模型数据交换格式基础，在数据交换格式体系结构的设

计和标准内容的确定方面，充分适应当前行业主流三维地质模型建

设、管理、应用技术和方法，进而确立三维地质模型数据交换格式的

设计思路。

2.通用性和前瞻性原则

为满足地质矿产行业各类三维地质模型数据交换的需要，标准规

定了用以管理各类三维地质模型数据的通用格式。首先将三维地质模

型的数据构成抽象为空间几何、地质属性、可视化参数及元数据四大

—5—

类。不同类型的空间几何数据结构兼容各种类型的三维地质模型；地

质属性数据管理地质体属性或属性场；可视化参数管理三维地质模型

的专业配色和图示图例；元数据管理三维地质模型的管理和描述信

息。

3.一致性和兼容性原则

三维地质模型数据交换格式各关键要素的规定保持与国际标准、

国家标准、行业标准协调一致，优先采用已发布标准。涉及：点、线、

曲面、网格等基本空间几何数据结构、空间参照系参数、三维可视化

参数中的符号化参数、元数据等。

4.科学性和可验证性原则

标准的制定基于充分的科学研究和实践经验，充分吸取了《局标》

推广中的经验，对三维地质模型建设与管理相关技术应用情况进行充

分调研分析，确保标准符合行业实际应用情况，适应数据交换技术的

主流趋势。

（二）标准的主要内容

本标准规定了利用XML存储和交换三维地质模型数据的规则。包

括：Geo3DML文档总体结构、三维地质模型空间几何数据和属性数据

的存储模式、三维地质模型可视化参数管理模式、三维地质模型元数

据管理模式等。分布到各章节如下：

第一章范围。

（三）主要内容确定的依据与方法

1.三维地质模型数据交换格式主体结构

充分调研搜集地理/地质类数据交换规范类文件、行业及国家相

—6—

关标准，研究地质矿产行业信息技术和专业人员对三维地质模型结构

化表达的普遍认知模式。充分吸取以往的经验，借鉴行业及国家标准

的相关内容，结合三维地质模型成果汇交管理的实际需求，以提高地

质矿产行业三维的地质模型成果共享交换便捷性为目标，确定了三维

地质模型数据交换格式的主体结构。

本标准规定被交换的三维地质模型在逻辑上分成两部分：三维地

质模型（Geo3DModel）和三维地质图（Geo3DMap）。其中，三维地质

模型用来存储三维地质模型的空间几何数据、地质属性数据、地质关

系信息、元数据及空间参照系参数等；三维地质图则用来管理三维地

质模型的三维可视化样式参数。二者通过三维地质数据包

（Geo3DProject）加以整合，形成一个整体，如图1所示：

图1Geo3DML文档逻辑结构

Geo3DML文档是基于本文件做出的语法规定而构建的标准XML文

—7—

档，基于上述结构存储被交换的三维地质模型数据。Geo3DML文档由

三维地质数据包文档、三维地质模型文档及三维地质图三个文件组

成。标准附录A给出了一套符合本标准规定的Geo3DML文档示例。

本标准规定Geo3DML文档以地质要素（GeoFeature）管理三维地

质模型的基本单元，或是一个单独的地质体（面）模型，或是一个由

特定形状体元堆积而成的体模型，也或是一个属性场。而地质要素类

（GeoFeatureClass）则用来管理一组具有相同属性结构的地质要素，

或是一个含水层组，或是一组同类型的构造单元。而Geo3DModel则

用通过管理一组地质地质要素类（GeoFeatureClass）构成的集合来

管理一个空间范围内各类地质模型对象。

本标准规定Geo3DML文档以三维地质图（Geo3DMap）管理三维地

质模型（Geo3DModel）的三维可视化样式信息。三维地质图管理若干

三维地质图层（Geo3DLayer），一个三维地质图层对应管理一个地质

要素类的三维可视化参数，具体参数则通过三维地质样式

（Geo3DStyle）进行存储。

2.主要术语的选择与编写

本标准确定并规范了21个常用术语及其定义。确定术语内容的

依据是对三维地质模型建设与管理相关规范与实践惯例的分析。术语

定义的依据是研究分析相关术语标准，部分定义直接引用了相关国家

及行业标准的定义，部分术语的定义则根据三维地质模型数据交换格

式规则定义的实际需要进行了修改。引用与参考的主要标准包括：

GB/T17694-2009地理信息术语

GB/T17798-2007地理空间数据交换格式

—8—

GB/T23708-2009地理信息地理标记语言（GML）（ISO

19136:2007）

为了对三维地质模型数据交换格式做出清晰的规定，本标准除引

用相关国际、国家及行业标准定义的术语外，定义了以下术语：

三维地质模型three-dimensionalgeologicalmodel

地质要素geologicalfeature

Geo3DML文档Geo3DMLdocument

Geo3DML模式Geo3DMLschema

Geo3DML元素Geo3DMLelement

Geo3DML组件Geo3DMLcomponent

结构元素Structureelement

结构组件Structurecomponent

数据元素Dataelement

数据组件Datacomponent

包装元素Wrapelement

包装组件Wrapcomponent

地质要素类geologicalfeatureclass

三维地质图threedimensionalgeologicalmap

三维地质图层threedimensionalgeologicalmaplayer

地质属性geologicalproperty

3.标准的引用与扩充

本次标准继承了《局标》对数据技术和三维地质模型数据交换格

—9—

式总体结构的规定，并按照当前行业对三维地质模型数据交换共享的

实际需要进行了适当扩展和修订。

本标准参考和引用了包括OGCGML规范在内的若干个相关国际、

国家标准。在定义一些组件时，或是从这些外部标准组件扩展定义，

或是引用了来自这些标准的元素或属性组件，以继承或使用这些外部

标准组件的特性。由此，Geo3DML实现了对这些标准规范的兼容。本

文件对关于Geo3DML模式组件的定义会显示说明与自外部组件的继

承或引用关系。

本标准所规定的Geo3DML模式直接引用了来自以下标准规范的

外部组件：

OGCGML：GB/T23708-2009（ISO19136:2007）

OGCSE：OGCdocument:OGC05-077r4，2006年7月

OGCSWE：OGCdocument:OGC08-094r1,2011年1月

需要额外说明的是，本标准所规定的Geo3DML模式并没有严格遵

守OGCGML以及其他标准规范对于构建应用模式的限制性规定。因此，

Geo3DML模式并不是OGCGML及其他标准规范规定模式的应用模式。

4.对地质模型空间几何分类及几何数据的管理

Geo3DML模式通过OGCGML规范定义的gml:GeometryPropertyT

ype的实例管理不同空间几何类型的三维地质模型的空间几何数据（G

eometry）。

gml:GeometryPropertyType由OGCGML规范定义，管理

gml:AbstractGeometryType实例gml:AbstractGeometry。OGCGML

规范定义的所有空间几何数据结构均由gml:AbstractGeometryType

—10—

扩展定义，因而gml:GeometryPropertyType的实例可以包含任何OGC

GML规范定义的几何数据结构，也可包含任何

gml:AbstractGeometryType的扩展类型的实例对象元素。由于

Geo3DML模式在定义所有空间几何数据结构组件均直接或间接由

gml:AbstractGeometryType扩展，因此Geo3DML可管理OGCGML规

范定义的所有空间几何数据结构，管理不同类型的空间几何数据。

本标准支持OGCGML规范定义的以下空间几何数据：

点（gml:Point）

线（gml:LineString）

面（gml:Surface）

体（gml:Solid）

网格（gml:Grid）

校正网格（gml:RectifiedGrid）：gml:Grid的扩展类型，

替代《局标》中的变换网格（gml:GeoGrid）

本标准在《局标》基础上对地质模型的空间几何类型组件进行了

清理和适当扩充，以适应行业对主流三维地质模型类型进行数据交换

的需要。本标准规定了以下空间几何类型组件：

不规则三角网（geo3dml:GeoTin）

体（geo3dml:GeoVolume）

长方体体元构成的体（geo3dml:GeoCuboidVolume）

四面体体元构成的体（geo3dml:GeoTetrahedronVolume）

广义三棱柱体元构成的体（geo3dml:GeoTriangularPrism

—11—

Volume）

角点网格（geo3dml:GeoCornerPointGrid）

截断规则网格（geo3dml:GeoTruncatedRegularGrid）

5.地质模型元数据模式的设计思路

三维地质元数据是对三维地质模型的限定性描述，中国地质调查

局于2019年发布了《三维地质模型元数据标准》（DD2019-12），三

维地质模型元数据的行业标准正在编制过程，尚未正式发布。因此，

本次行也标准必须对三维地质模型元数据的管理模式做出完整具体

规定。

综合标准规定内容完整性和三维地质模型元数据行业标准制定

工作进展情况，本次标准暂时先对元数据模式进行简要规定，在三维

地质模型元数据的行业标准正式发布后，通过对本标准的修订引用行

业标准来对三维地质模型数据交换格式管理元数据模式做出规定。

6.空间参照系参数模式

《局标》对空间参照系参数的规定要求明确给出平面参照系名

称、平面坐标系类型、平面坐标系名称等参数但又没有具体给定详细

参数，这种方式灵活性不足且解析实际参数缺乏规范化指引，在兼容

国际通行规范时需要进行参数提取解析和参数结构的转换，给三维地

质模型数据交换增加了额外的技术负担，易用性较差，规范性值得商

榷。

本次行业标准针对空间参照系参数模式的修订以兼容EPSG、OGC

WTK、OGCWTK2、PROJ4等国际主流空间参照系规范为基本原则，同

时提供更灵活的空间参照系参数的管理方式。简化空间参照系参数的

—12—

模式结构，保留平面参照系和垂直参照系两个部分，在此基础上，对

于平面参照系和垂直参照系，均只定义参照系标识和参照系参数2个

参数：

参照系标识——文本方式管理参考系标识，提供国际主流

规范选项，包括：“EPSG”、“OGCWKT”、“OGCWTK1”、

“PROJ4”，同事提供“自定义”选项以支持上述主流规范

外的其他平面参照系参数结构，用户可基于“自定义”使

用自己的参数结构；

参照系参数，用字符串保存具体的参照系参数，如EPSG、

PROJ4、WTK的参数文本和自定义的参数文本，支持XML、

JSON等结构化文本编码。

三、试验验证的分析、综述报告，技术经济论证，预期

的经济效益、社会效益和生态效益

（一）应用与试验

本标准在《三维地质模型数据交换格式（Geo3DML）》（DD2015-06）

（以下简称《局标》）的基础上编制。截至2023年，《局标》已在

地调局系统单位中推广应用7年，《局标》适用性和科学性得到了充

分验证，收集了大量宝贵的意见，对技术支撑工作的可靠性和持续性

不断提出更具体的要求，同时对标准适用性和技术迭代提出了新要

求。本标准在技术思想和需求响应方面对《局标》进行了充分的继承，

并根据相关技术和行业需求的发展进行了完善。本标准工作组以《局

标》工作组为主干，包括主要起草人和起草单位均深度参与《局标》

的起草、制订、技术验证工作，本标准继承了《局标》的应用试验工

—13—

作基础。

（二）配套工具及软件

由于三维地质模型数据交换技术性较强，《局标》发布的同时配

套了Geo3DMLC++SDK和Geo3DML格式数据浏览验证工具。同时，组

织国内一批三维地质建模软件公司深度参与贯标工作，指导其基于自

研软件开发了Geo3DML数据导入导出接口，支撑了地质调查工作三维

地质模型成果数据的汇交管理工作。

本标准继承了《局标》的工作基础，对局标配套的Geo3DMLSDK

进行了升级，同时升级了Geo3DML模型数据浏览验证工具，并且，邀

请更多的三维地质建模、三维地质信息平台、地理信息系统软件研发

企业参与Geo3DML模型数据导入导出接口的开发和技术验证工作，以

更好的承接《局标》的技术支撑工作，扩展标准服务范围。

本标准为贯标单位提供以下配套工具：

①Geo3DMLC++SDK：基于C++的Geo3DML开发库

②Geo3DMLViewer：Geo3DML格式模型数据浏览验证工具

（三）预期的效果

本标准的编制以《局标》的基本规定和技术思路为基础，充分继

承和借鉴了《局标》推广应用过程中积累的经验，并充分调研吸取了

行业内三维地质建模与成果管理的经验，具有很强的适用性、可操作

性和广泛的应用基础，可直接推广应用。随着三维地质建模技术的不

断发展，三维地质模型在地质矿产行业的持续应用，该标准的应用有

助于规范和指导三维地质模型成果汇交管理及相关应用软件开发，有

助于提高三维地质模型成果共享交换效率。实现三维地质成果管理的

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标准化、规范化，从而更好的支撑面向各行各业提供优质地质信息服

务，实现地质成果转化为高附加值的数据资产，推动地质矿产行业迈

向高质量信息化和产业化。

四、与国际、国外同类标准技术内容的对比情况，或者

与测试的国外样品、样机的有关数据对比情况

目前，国际、国内尚没有专门针对三维地质模型数据交换格式的

类似标准。但针对通用三维模型数据或地理空间三维数据进行交换的

标准规范已经发布，其中以OGC3DTiles（22-025r4）为典型代表，

该标准是OGC组织发布的用于大量异构3D地理空间数据集流式传输

的国际开放标准，对模型几何数据的存储基于glTF2.0，可进行包括

实景三维模型、点云、数字高程（Mesh形式）在内的各类三维地理

空间模型数据的瓦片化管理和流式传输。具体对比如下：

①标准规定的对象：3DTiles规定了异构地理空间数据的瓦片

化管理和流式传输规范；本标准则基于XML技术规范对包含地质语义

的三维地质模型的通用交换格式做出了规定。

②标准的适用范围：OGC3DTiles适用于互联网环境下异构三

维模型的多级瓦片管理和流式传输，传输对象主要为地理空间数据，

如实景三维模型、点云及传统人工三维模型。而本标准则适用于地质

矿产行业三维地质模型成果的数据交换，交换对象主要为三维地质模

型。

③总体技术架构：3DTiles基于JSON规定了地理空间数据集

的多级瓦片化存储管理结构，几何数据的存储则遵照了glTF2.0规

范，管理Mesh、栅格格式的分级分片数据。本标准基于XML定义了

—15—

三维地质模型数据交换格式文件（Geo3DML文档）的主体结构，逻辑

上将三维地质模型数据分为：空间几何、地质属性、地质关系、三维

可视化参数、元数据及空间参照系参数等要素，分别设计了具体的模

式（Schema）对相应数据信息的存储规则做出了规定，Geo3DML格式

文件按照标准规定的结构，对上述三维地质模型数据的各类要素进行

分类分层存储和管理。

④地质特征信息的管理：本标准通过规定三维地质模型数据交

换格式，可对以三维地质模型为载体的各类地质特征信息进行结构化

存储，满足三维地质模型成果数据交换的核心需求。三维地质模型基

于三维点、线、面、体及其拓扑关系以表达各类地质特征的空间结构，

通过关联属性表达地质特征的地学性质。对由各类体元构成的体模

型，本标准做出了专门的规定，可以满足基础地质、矿产、油气等各

领域对不同地质研究对象的结构表达和空间计算需要。而OGC3D

Tiles基于glTF进行几何数据管理，glTF的基础是Mesh，虽然Mesh

在理论上可以表达任意三维结构，但相比专门的几何结构规定，Mesh

会产生大量的数据冗余。同时，针对三维地质模型属性数据的存储，

3DTiles也没有相应规定予以可靠支持。

⑤标准配套软件：基于本标准规定，工作组开发了