从空间数据标准化到应用分析，三维GIS持续助力实景三维中国建设

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2月24日，自然资源部印发《关于全面推进实景三维中国建设的通知》，明确实景三维中国建设是面向新时期测绘地理信息事业服务经济社会发展和生态文明建设新定位、新需求。为支撑实景三维中国建设，mapgis在全空间数据建模、融合、处理、可视化、分析等方面进行了技术创新。

一、全空间三维GIS数据格式标准化

空间数据规范化和标准化可使各种数据结构得以统一，海量数据可以相互共享，减少重复劳动，便于地理信息的管理和应用。MapGIS通过开放的《 全空间三维模型数据格式及服务接口规范 》( M3D ) 标准实现景观模型、倾斜摄影模型、BIM、激光点云、地质体等多源异构数据与服务的全面融合、共享、与标准化；通过WebGL、虚拟现实 (VR)、增强现实 (AR)、游戏引擎多种终端来实现三维数据的交互与输出，推动全空间的新一代三维 GIS 应用。

三维全空间GIS技术体系结构图

二、数据生产—全空间数据建模

了解世界最直观的方式是通过我们的眼睛看到的五彩缤纷的三维客观世界，但是从早期的纸质地图到电子地图呈现给我们的都是一个平面的世界，是对客观世界的抽象表达，与真实的地理环境有较大的差距。而三维客观世界的绚丽展示则是以大量的三维模型数据为前提，MapGIS提供了丰富的建模方法，来构建多样且精确的三维数据。

1►外部模型导入

现在市面上存在各种建模软件，如3DMAX、Smart 3D、Revit等，MapGIS支持将其他软件的建模成果进行导入管理，包括BIM模型数据、倾斜摄影数据、点云数据、*.3ds、*.obj、*. dae、*. osgb、*.x、*.fbx和*.xml等模型，同时支持模型数据的参照系矫正和批量导入。实现模型数据由地上地表到地下的完美表现，由室外到室内的细节变化。实现海量数据的加载预览。

obj模型

倾斜摄影

BIM模型

2►地上景观建模

地上景观建模可分为二维矢量数据建模和三维数据建模两类。基于二维矢量数据或CAD数据，提供符号化的景观建模方法，实现从地上、地表到地下空间的城市部件三维模型快速、批量、自动化、低成本构建。

倾斜摄影模型很真实，具有“照片化”的渲染效果，但是它实质上是一个表面模型，不是实体模型，无法进行分析查询，因此，MapGIS 提供倾斜摄影单体化功能，将倾斜摄影变成一个个单独的、可以被选中的实体，可以附加属性，可以被查询统计等，基本思想是将倾斜摄影变为正射影像-影像半自动提取矢量区-静态切割单体化倾斜摄影。

倾斜摄影单体化

3►地表地形建模

三维地形建模能够真实的反映地表特征和地表现象，能基于等高线或者DEM的数据进行地表三维建模可视化。

地表地形建模

4►地下空间建模

地下空间建模分为管网建模和地质体建模，管网建模典型应用场景是地下三维管线，三维的地下管线不仅直观逼真，并能正确展示竖直管段等二维图形中不便于表示的部件，能够更清楚地识别管线与管点设备之间的连接情况。

二维与三维管线展示对比

三维管线与地下管廊

地质体构建可根据建模数据的不同，提供钻孔自动建模、钻孔约束分区建模、剖面交互建模、层位自动建模、属性建模、矢栅一体、实际材料图建模等多种建模功能。

动态建模

钻孔、剖面建模

5►M3D数据生产

M3D数据的生产可以通过融合工具来实现空中、地上、地表、地下数据的融合，将融合后的数据通过开放的M3D SDK开发包及丰富数据优化处理工具，就可以生产高效的M3D数据。

三、数据展示—全空间数据融合渲染

随着技术的发展，各种城市信息会越来越多，体量会越来越大，对GIS平台来说，如何将各种城市信息对齐，如何解决多源数据的统一管理，如何解决大体量数据浏览效率的问题，都是全新的挑战。

对于新的挑战，MapGIS提供了专业的融合工具，通过坐标转换、数据配准、裁剪、镶嵌等技术，支持景观、BIM、倾斜摄影、管线、地质体、地形影像等一体化管理，实现全空间数据的一体化融合，满足实际应用需求。在数据接入方面，兼容国内外多种时空数据标准（M3D、BDS、GPS、IOT协议标准等），全面支持智慧城市“全空间”、“二三维”、“动静态”的基础地理、公共专题、行业专题、物联感知、互联网数据接入。

二三数据与影像融合显示

地上地下数据融合显示

城市多源异构数据融合

对于大体量数据的展示，借助MapGIS Datastore分布式数据库引擎，M3D数据与第三方独立Spark分布式计算框架无缝集成，实现数据在各类终端的高效渲染。并新增了基于UE4的三维 GIS 游戏引擎插件，全面支持加载景观模型、M3D缓存、动画特效等，可实现三维场景的逼真展示。

现实仿真

UE4渲染

四、数据分析—全空间数据分析

空间分析是GIS软件的核心，MapGIS支持地上下一体化的通用分析功能，为城市规划建设、基础设施管理等提供立体、动态的空间辅助决策。同时，融合地学大数据提供专业的三维分析工具，实现地下空间适宜性评价、资源量估算、地温地热分析、地面沉降模拟、水流向分析、水污染模拟等，辅助城市空间规划、环境监测和保护、资源的开发利用和保护。

地上空间分析

地下空间分析

随着国家的政策发布，多元数据的发展以及市场的应用等，三维GIS的市场前景也会越来越好。而中地也将致力于提高三维方面的能力，为实景三维中国的建设保驾护航。

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