《全空间三维模型数据格式及服务接口规范》（M3D）解读一：应时而生因势而为

candy33 · 发表于 2021-4-9 09:33

2021年3月9日，经中国信息协会审查批准，《全空间三维模型数据格式及服务接口规范》（T/CIIA008-2021)团体标准（点击下载）发布并已于3月9日正式实施。标准由国家地理空间信息中心牵头起草，住房和城乡建设部信息中心、工业和信息化部信息中心、国家地理信息系统工程技术研究中心、中国地质调查局发展研究中心、深圳市数字城市工程研究中心、深圳市中地软件工程有限公司、武汉中地先进技术研究院有限公司等二十余家单位参编。

《全空间三维模型数据格式及服务接口规范》（M3D）提出了一种开放式、可扩展的三维数据格式及服务接口规范，涵盖空中、地上、地表、地下等多种数据类型，为全空间三维模型提供统一的存储和管理，能够有效支撑全空间数据的一体化组织、可视化、分析与共享服务。它不仅可以为城市数字化转型提供强大动力, 还可引领三维地理信息技术发展的新方向。本篇内容将从《全空间三维模型数据格式及服务接口规范》标准制定背景来做详细介绍。

立足国家需求服务社会发展

过去受制于技术、测量手段、数据存储及运算能力的限制，大多只能基于二维平面对客观世界进行表达，随着高时空分辨率测绘卫星、倾斜摄影、激光雷达测量和移动测量等“空天地”立体数据采集技术，以及5G、区块链、云计算、大数据和人工智能等新技术的迅速发展，通过三维技术对现实世界进行表达和管理已经具备了充分条件。

2019年11月,《自然资源部信息化建设总体方案》提出需要建立三维立体自然资源“一张图”。自然资源部将推动在新型基础测绘、实景三维中国建设、海洋测绘、内陆水下测绘等方向凝练形成大项目、大工程。2020年发布的《自然资源调查监测体系构建总体方案》明确了自然资源的概念涵盖陆地、海洋、地上、地下。2021年，自然资源部又印发了《自然资源三维立体时空数据库建设总体方案》，要求基于全国统一的三维空间框架，构建自然资源三维立体时空数据模型，准确表达地上、地表、地下各类自然资源空间关系及属性信息。国家一系列紧锣密鼓的举措，无不彰显着推进国家治理体系和治理能力现代化的决心和魄力。

另一方面，随着“新基建”的开展，万物都将数据化，数据量和计算量呈指数爆发；以数字孪生技术为代表的新型智慧城市建设进程不断加快，集成了城市体征数据、三维模型数据、实时感知数据等城市全量大数据。与此同时，如何更好地管理海量全空间三维地理空间数据、挖掘数据价值，引发了人们新的思考，推动一项能够涵盖空中、地上、地表、地下等多种类型数据存储格式的标准制定已是日益迫切。

瞄准行业痛点解决技术难题

技术手段的运用为全空间三维地理空间数据服务现实世界管理带来了无限可能，但仍有一些问题摆在眼前。主要体现在全空间三维地理空间数据情况十分复杂：其一是数据范围广，涵盖空天地，地上地下，室外室内、实时数据等；其二是数据类型多，包含BIM、倾斜摄影、3DMax景观、点云、属性场网格、矢量、地形、影像栅格等；其三是数据体量大，例如地学动态建模、高精度网格剖分、地上景观建模等新技术的发展产生了海量的三维数据，其量级可达到TB甚至PB级；其四是数据精度高，如毫米级激光点云、厘米级高分辨率倾斜摄影等新型测量技术的发展产生了大范围、高精度、低成本的三维数据。伴随着大规模的三维空间数据的不断积累，如何实现大场景地上地下三维空间数据的高效发布、数据共享与互操作成为我国三维地理空间数据的应用中亟待解决的问题。

目前，国内外的三维数据标准主要针对地上三维模型数据，为了实现空天地全空间一体化三维数据的共享服务，亟需建立全空间三维模型数据共享服务标准；再者针对地下空间三维模型数据的专有特性，要根据地下空间三维数据的结构特点来设计适合地下空间模型数据的几何模型，完善地下空间三维模型数据的标准规范；再加上传统三维数据标准采用自定义二进制的方式来组织数据，可扩展性有限，无法高效的集成业务应用类的数据。因此必须为全空间三维数据提供统一的数据管理和服务标准，进而实现空天地海量全空间数据的一体化管理、可视化与分析。

《全空间三维模型数据格式及服务接口规范》（M3D）的发布为解决这些问题带来良好的方式，标准定义了一种全新的可涵盖空中、地上、地表、地下等多种数据类型的数据存储格式，并进一步规定了全空间三维模型数据服务接口，可有效促进大规模三维空间数据的高效管理，更好地推进我国三维地理空间数据的应用。

在实践中挖掘需求淬炼有价值的标准

事实上，除了宏观上国家与社会的现实需要之外，《全空间三维模型数据格式及服务接口规范》的制定也得益于在项目实践中的淬炼。

2017年，《武汉多要素城市地质调查总体实施方案》通过审查，相关工作也逐步启动，以支撑武汉的城市规划、建设、运行、管理。作为多要素城市地质调查信息平台建设的重要内容，三维地质模型建设更是重中之重。武汉市长期以来开展了各种相关的城市地质实践工作,积累了大量、多类型地学数据，构建了众多三维模型。此外，还要将地上三维数据和三维地质结构模型、三维地质属性模型整合，形成一个地上地下一体化的全空间三维环境。

中地数码承担了三维一体化及挖掘技术研究和应用的任务，如何将海量多源、异构、多专题城市地下三维模型和地上三维模型进行高效整合，成为项目团队亟需攻关的问题。在项目实施过程中，设计了能融合全空间三维模型的空间数据标准规范；并采用了多种文件压缩方法及灵活的文件夹组织结构来保证数据在Web端的高效传输和渲染。在武汉多要素城市地质项目的实施过程中逐步形成了M3D三维模型数据规范和服务规范，并在实际项目中验证了M3D规范的正确性与有效性。

从数字化到智能化是推动城市治理体系和治理能力现代化的必由之路，《全空间三维模型数据格式及服务接口规范》团体标准的发布，将进一步加速这一进程，为智慧城市的数字基底、实景三维中国建设以及自然资源三维立体时空数据库建设提供有力的技术支撑，为城市的智能化治理、自然资源信息化提供强有力的技术保障。