日前，經(jīng)中國(guó)地理信息產(chǎn)業(yè)協(xié)會(huì)審查批準(zhǔn)，《空間三維模型數(shù)據(jù)格式》 (T/CAGIS 1—2019)團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)（點(diǎn)擊下載）發(fā)布并已于8月31日正式實(shí)施。這是中國(guó)地理信息產(chǎn)業(yè)協(xié)會(huì)發(fā)布的第一個(gè)團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)。

　　為什么制定《空間三維模型數(shù)據(jù)格式》標(biāo)準(zhǔn)?該標(biāo)準(zhǔn)對(duì)空間三維模型數(shù)據(jù)格式做了哪些規(guī)范?該標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的數(shù)據(jù)格式S3M具備哪些技術(shù)特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì)?將如何推動(dòng)我國(guó)三維地理空間數(shù)據(jù)的共享及深入應(yīng)用?該標(biāo)準(zhǔn)為何提出，經(jīng)歷了怎樣的過(guò)程，有哪些單位參與?我們將為大家一一解讀。

　　解讀一：為什么制定《空間三維模型數(shù)據(jù)格式》標(biāo)準(zhǔn)?

　　三維GIS應(yīng)用的發(fā)展，受到各種因素的影響，其中三維數(shù)據(jù)獲取的經(jīng)濟(jì)成本和時(shí)間代價(jià)是影響三維GIS大范圍推廣應(yīng)用最重要的制約因素。

　　早期，三維數(shù)據(jù)生產(chǎn)主要靠人工建模，導(dǎo)致生產(chǎn)成本很高，生產(chǎn)周期很長(zhǎng)，生產(chǎn)的三維數(shù)據(jù)精度不高，制約了三維GIS的廣泛應(yīng)用。隨著測(cè)繪技術(shù)的不斷發(fā)展，新的三維數(shù)據(jù)獲取手段也不斷涌現(xiàn)，尤其是傾斜攝影測(cè)量、三維激光掃描等新型測(cè)繪技術(shù)的出現(xiàn)，使海量三維空間數(shù)據(jù)的獲取成為可能。三維數(shù)據(jù)獲取方式的變革，大大降低了三維數(shù)據(jù)生產(chǎn)的人工成本和時(shí)間周期。此外，BIM+GIS的應(yīng)用熱潮也讓BIM數(shù)據(jù)成為了三維GIS應(yīng)用的重要數(shù)據(jù)來(lái)源。

　　但伴隨著大規(guī)模的三維空間數(shù)據(jù)的不斷積累，如何實(shí)現(xiàn)三維空間數(shù)據(jù)的高效發(fā)布、數(shù)據(jù)共享與互操作成為困擾大多數(shù)用戶(hù)的問(wèn)題。眾多異構(gòu)三維模型格式，比如.fbx，.X，.dae，.3ds等，通常用于表達(dá)單個(gè)模型，并且不具有地理位置信息，所以不具備表達(dá)大規(guī)模三維地理空間模型數(shù)據(jù)的能力。三維空間數(shù)據(jù)缺少統(tǒng)一、開(kāi)放的格式規(guī)范。

　　《空間三維模型數(shù)據(jù)格式》標(biāo)準(zhǔn)定義了一種開(kāi)放式、可擴(kuò)展的三維地理空間數(shù)據(jù)格式——Spatial 3D Model(S3M)，為空間三維模型數(shù)據(jù)在不同終端之間的傳輸、交換與共享提供數(shù)據(jù)格式的具體規(guī)范。

　　解讀二：該標(biāo)準(zhǔn)對(duì)空間三維模型數(shù)據(jù)格式做了哪些規(guī)范?

　　相關(guān)規(guī)范如下：

　　1、 涵蓋的數(shù)據(jù)類(lèi)型該標(biāo)準(zhǔn)涵蓋的數(shù)據(jù)類(lèi)型包括但不限于：

　　1)傳統(tǒng)模型數(shù)據(jù)：城市級(jí)的人工建模三維模型數(shù)據(jù);2)實(shí)景三維數(shù)據(jù)：包括大規(guī)模的傾斜攝影建模數(shù)據(jù)和點(diǎn)云數(shù)據(jù);3)建筑信息模型(Building Information Modeling，BIM)數(shù)據(jù)：采用BIM設(shè)計(jì)軟件制作的三維模型數(shù)據(jù);4)矢量數(shù)據(jù)：包括二維點(diǎn)/線/面數(shù)據(jù)、三維點(diǎn)/線/面數(shù)據(jù)、城市三維管線數(shù)據(jù)。

　　2、 數(shù)據(jù)組織結(jié)構(gòu)

　　該標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了空間三維模型數(shù)據(jù)格式具體內(nèi)容的組織方式，包括：

　　1)樹(shù)形結(jié)構(gòu)：規(guī)定樹(shù)形結(jié)構(gòu)可以靈活地采用具有空間關(guān)系的空間數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，例如四叉樹(shù)、八叉樹(shù)、K-D樹(shù)、R樹(shù)等;2)細(xì)節(jié)層次(Level of Detail，LOD)：規(guī)定采用包含LOD的樹(shù)形結(jié)構(gòu)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行組織和管理，自上而下由粗糙層逐步過(guò)渡到精細(xì)層;3)實(shí)例化：規(guī)定采用實(shí)例化實(shí)現(xiàn)相同模型的反復(fù)渲染，支持實(shí)例化模型的表達(dá);4)單體化：規(guī)定通過(guò)預(yù)留字段存儲(chǔ)對(duì)象ID實(shí)現(xiàn)對(duì)象化/單體化表達(dá)，實(shí)現(xiàn)對(duì)建筑等地物進(jìn)行單獨(dú)的選中、賦予屬性、查詢(xún)屬性、專(zhuān)題化表達(dá)、空間查詢(xún)等操作，而且可以在GPU內(nèi)實(shí)現(xiàn)該操作。

　　3、 文件存儲(chǔ)格式

　　該標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了空間三維模型數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)格式規(guī)范，采用json和二進(jìn)制格式存儲(chǔ)描述文件、數(shù)據(jù)文件、索引文件和屬性文件。二進(jìn)制數(shù)據(jù)盡量按照OpenGL的數(shù)據(jù)渲染格式進(jìn)行組織，以提升可視化性能。

　　該標(biāo)準(zhǔn)涵蓋的所有類(lèi)型的數(shù)據(jù)均采用s3mb(Spatial 3D Model Binary)格式，避免復(fù)雜多樣的文件格式難以滿(mǎn)足實(shí)際應(yīng)用時(shí)在效率、功能等方面的需求。

　　解讀三：該標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的數(shù)據(jù)格式S3M具備哪些技術(shù)特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì)?

　　該標(biāo)準(zhǔn)適用于網(wǎng)絡(luò)環(huán)境和離線環(huán)境下三維空間數(shù)據(jù)的傳輸、交換與共享，適用于三維空間數(shù)據(jù)在不同終端(移動(dòng)設(shè)備、瀏覽器、桌面電腦)上的三維地理信息系統(tǒng)相關(guān)應(yīng)用。

　　該標(biāo)準(zhǔn)定義的S3M數(shù)據(jù)格式具備以下技術(shù)特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì)：

　　1)支持表達(dá)多源地理空間數(shù)據(jù)：傾斜攝影模型、BIM、人工建模、激光點(diǎn)云、矢量、地下管線等多源數(shù)據(jù)。

　　2)具備海量數(shù)據(jù)高效繪制的能力：支持LOD、批次繪制、實(shí)例化等，提升渲染性能。

　　3)具備單體化選擇和查詢(xún)能力：支持高效選擇、支持批量修改對(duì)象顏色、批量修改對(duì)象可見(jiàn)性。

　　4)簡(jiǎn)潔易讀：格式簡(jiǎn)潔，易解析，適用于WebGL等輕量級(jí)客戶(hù)端。

　　5)高效傳輸：數(shù)據(jù)緊湊，以二進(jìn)制形式保存，占用空間小，傳輸性能高。

　　6)快速載入顯卡：數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)盡可能跟OpenGL接口保持一致，減少加載時(shí)間，高性能，低消耗。

　　7)跨終端：獨(dú)立于任何終端，適用于PC端、Web端、移動(dòng)端，具有較好的兼容性。

　　8)擴(kuò)展性好：支持?jǐn)U展，允許增加一些多用途擴(kuò)展或特定廠商的擴(kuò)展。

　　9)完善的工具支撐：提供開(kāi)源免費(fèi)的S3M數(shù)據(jù)解析和轉(zhuǎn)換工具，支持3D-Tiles、OSGB等格式與S3M格式相互轉(zhuǎn)換。(開(kāi)源地址：https://github.com/Super Map/s3m-spec，或掃描下方二維碼直接獲取相關(guān)工具。)

　　10)完善的配套設(shè)施：完整的解決方案，成熟的可行性，強(qiáng)大的實(shí)用性?；赟3M形成了完整的B/S及C/S架構(gòu)的三維GIS應(yīng)用解決方案，從數(shù)據(jù)生成、服務(wù)器端發(fā)布到多種客戶(hù)端加載應(yīng)用等多個(gè)環(huán)節(jié)解決用戶(hù)實(shí)際問(wèn)題。

　　解讀四：該標(biāo)準(zhǔn)將如何推動(dòng)我國(guó)三維地理空間數(shù)據(jù)的共享及深入應(yīng)用?

　　該標(biāo)準(zhǔn)在通過(guò)以中國(guó)工程院院士劉先林為組長(zhǎng)的標(biāo)準(zhǔn)審查組評(píng)審時(shí)，專(zhuān)家組一致認(rèn)為：該標(biāo)準(zhǔn)具有先進(jìn)性和適用性，對(duì)于推動(dòng)我國(guó)三維地理空間數(shù)據(jù)的共享及深入應(yīng)用具有重要作用。

　　該標(biāo)準(zhǔn)將為不同應(yīng)用系統(tǒng)之間的三維數(shù)據(jù)共享和互操作提供開(kāi)放、標(biāo)準(zhǔn)、通用的數(shù)據(jù)格式基礎(chǔ)，推動(dòng)傾斜攝影建模、激光點(diǎn)云、BIM等多源異構(gòu)的三維數(shù)據(jù)融合，并兼容多種軟硬件環(huán)境，為實(shí)景三維中國(guó)和新型智慧城市建設(shè)貢獻(xiàn)力量。

　　開(kāi)放的數(shù)據(jù)格式意味著任意三維數(shù)據(jù)提供方和三維數(shù)據(jù)接收方都可以支持對(duì)接。若用戶(hù)都采用了規(guī)定的數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)，那么不同單位、不同系統(tǒng)、不同行業(yè)就可以便捷地進(jìn)行數(shù)據(jù)共享行為，這樣不僅可以充分使用已有的數(shù)據(jù)資源，而且可以減少數(shù)據(jù)采集等重復(fù)勞動(dòng)。例如，若是三維地理空間數(shù)據(jù)生產(chǎn)應(yīng)用各階段的用戶(hù)都支持對(duì)接了S3M格式標(biāo)準(zhǔn)，就可以將獲取到的傾斜攝影建模數(shù)據(jù)、激光點(diǎn)云數(shù)據(jù)、BIM數(shù)據(jù)等各類(lèi)大規(guī)模數(shù)據(jù)統(tǒng)一為S3M格式?；诖?，無(wú)論是規(guī)劃建設(shè)全生命周期的各階段還是不同單位甚至是不同行業(yè)(如智慧城市、公安等)，都可以實(shí)現(xiàn)三維地理空間數(shù)據(jù)的共享和深入應(yīng)用。

　　三維地理空間數(shù)據(jù)是建設(shè)實(shí)景三維中國(guó)和新型智慧城市的基礎(chǔ)性資源，數(shù)據(jù)開(kāi)放共享是大數(shù)據(jù)發(fā)展和深入挖掘數(shù)據(jù)價(jià)值的基礎(chǔ)，是推進(jìn)實(shí)景三維中國(guó)和新型智慧城市建設(shè)的重要抓手和核心內(nèi)容。《空間三維模型數(shù)據(jù)格式》標(biāo)準(zhǔn)的發(fā)布和實(shí)施，在一定程度上可以填補(bǔ)國(guó)家地理信息標(biāo)準(zhǔn)在三維數(shù)據(jù)相關(guān)方面的空白。

　　解讀五：《空間三維模型數(shù)據(jù)格式》標(biāo)準(zhǔn)制定的背后故事。

　　萌發(fā)設(shè)計(jì)S3M格式的念頭是源于一次富有挑戰(zhàn)性的經(jīng)歷。當(dāng)時(shí)的情況是有工作人員希望在輕量級(jí)無(wú)插件的WebGL客戶(hù)端實(shí)現(xiàn)加載應(yīng)用大規(guī)模的傾斜攝影建模數(shù)據(jù)、BIM模型以及城市級(jí)別的地下管網(wǎng)等數(shù)據(jù)。但是令人遺憾的是，這些數(shù)據(jù)格式五花八門(mén)，要實(shí)現(xiàn)在WebGL端加載應(yīng)用多源數(shù)據(jù)，就需要對(duì)各種數(shù)據(jù)做兼容。這個(gè)過(guò)程要花費(fèi)大量的時(shí)間和精力，而且即使實(shí)現(xiàn)了也不利于輕量級(jí)的客戶(hù)端或零客戶(hù)端的表達(dá)和應(yīng)用。如何將多源異構(gòu)的數(shù)據(jù)都統(tǒng)一到同一格式?這是標(biāo)準(zhǔn)制定專(zhuān)家們最初思考的問(wèn)題。

　　在這之后，很多三維GIS用戶(hù)的經(jīng)歷又推進(jìn)了S3M格式的開(kāi)放共享。比如某用戶(hù)使用了某國(guó)外三維數(shù)據(jù)格式，但由于這個(gè)數(shù)據(jù)格式不公開(kāi)，對(duì)于用戶(hù)來(lái)說(shuō)這些數(shù)據(jù)好像“只進(jìn)不出”，當(dāng)然也無(wú)法實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的共享，而且還存在由于系統(tǒng)升級(jí)等原因?qū)е聰?shù)據(jù)無(wú)法使用的情況，給用戶(hù)造成了極大的不便。因此，用戶(hù)的迫切需求也推進(jìn)了《空間三維模型數(shù)據(jù)格式》的制定。

　　該標(biāo)準(zhǔn)由中國(guó)地理信息產(chǎn)業(yè)協(xié)會(huì)提出，北京超圖股份有限公司牽頭起草，起草單位共有12家，其中有從事航空攝影測(cè)量、遙感測(cè)繪、數(shù)字影像圖制作、地理信息系統(tǒng)建設(shè)及工程測(cè)量等的骨干單位，有甲級(jí)建筑企業(yè)、智慧城市軟件開(kāi)發(fā)商，更有作為全國(guó)城市規(guī)劃研究、設(shè)計(jì)和學(xué)術(shù)信息中心的中國(guó)城市規(guī)劃設(shè)計(jì)研究院，全國(guó)建筑行業(yè)最大的綜合性研究和開(kāi)發(fā)機(jī)構(gòu)中國(guó)建筑科學(xué)研究院有限公司，在建筑行業(yè)享有很高聲譽(yù)的中國(guó)建筑標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)研究院有限公司。

　　目前，深圳珠科Altizure、東方道邇pixe3DBuilder Engine(P3BJet)、大勢(shì)智慧重建大師(GET3D)等傾斜攝影建模軟件已完成與該標(biāo)準(zhǔn)格式的對(duì)接，國(guó)內(nèi)外多個(gè)傾斜攝影建模軟件、BIM軟件及前端的三維渲染引擎正在開(kāi)展對(duì)接工作。

　　該標(biāo)準(zhǔn)的標(biāo)準(zhǔn)文本將由標(biāo)準(zhǔn)出版社出版發(fā)行，在全國(guó)團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)信息平臺(tái)和中國(guó)地理信息產(chǎn)業(yè)協(xié)會(huì)網(wǎng)站上刊出。北京超圖軟件股份有限公司負(fù)責(zé)技術(shù)解釋。點(diǎn)擊下載《空間三維模型數(shù)據(jù)格式》團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)PDF文件!