冯振华-面向实景三维的新一代三维GIS技术与应用.pdf

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1、P1冯振华超图研究院 副院长、高工2022年6月29日面向实景三维的新一代三维GIS技术与应用P21、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P3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？P4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

2、地理数据与物理材质的映射基于网络数据构建三维管网P5点/线/面三维化：参数化建模点/线/面建模规则(Python)批量生产三维白模映射游戏引擎材质游戏引擎（UE/Unity）P6P7P7应用：三维巷道建模P8符号化、参数化建模的优势 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支持从矢量数据，快速构建真实感的三维场景 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数据存储与三维可视化表达进行分离P9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P10借助于建筑底面数据实现倾斜摄影分析查询

3、缓冲区分析空间查询矢量底图倾斜摄影模型P11应用：分层分户单体化P12基于深度学习的倾斜摄影建筑物底面提取P13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？P14空间数据模型对象数据模型网络数据模型场数据模型点、线、面三维表面（Surface）三维体（Solid）：边界表示法/参数化表示法二维网络三维网络不规则三角网（TIN）栅格（Grid）不规则四面体网格（TIM）体元栅格（Voxel Grid）二三维一体化空间数据模型描述离散空间要素描述连接关系描述空间中连续分布现象P15三维表面（Surface）模型的分析算子

4、Mesh模型（3dsMax等）拓扑校正、流形校正 计算凸包 计算投影面、投影拉伸体 计算阴影体 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 倾斜摄影Mesh模型 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 地形TIN瓦片缓存 布尔运算 裁剪、挖洞、镶嵌等算子 通过地形表面提取高度，2D点/线/面转成3D数据 P16三维体（Solid）的分析算子三维空间分析运算 布尔运算：交、并、差 降维运算：计算剖面、投影面 计算凸包 计算阴影体 三维缓冲区（体）三维空间关系判定与查询 空间关系：包含、被包含、相等、相交、相离等 三维空间查询

5、 三维体表达BIM模型三维体表达地质体三维体表达三维产权体三维体表达拉伸白模P17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红线检测控高分析地下建筑范围分析街廊比动态计算天际线分析开敞度分析沿街建筑贴现率分户日照时长分析容积率动态计算P18应用：基于空间分析算法定制化的行业规则库通视分析可视域分析天际线分析坡度分析剖切分析开敞度分析行业规范行业模型行业算法规则库P19应用：基于数字化规则库的智能管控（雄安BIM）用地红线建筑退界贴线率控高分析地下总建筑面积地上总建筑面积容积率公共通道机动车位面积P20体元栅格应用：带时序的体元栅格应用：带时序的体元栅格体元栅格表达表达O3气体的时空分布

6、气体的时空分布P21数据模型之间的相互转化提取等值面体素化体元栅格三维表面点/线/面/拓扑网络参数化建模降维运算构建凸包/拉伸体等三维体P22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？P23数据类型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地理实体UDBX/GDBNAS/磁盘PostgreSQLPNG/MVT/S3MMongoDBDOM/TDOMTIFNAS/磁盘-WEBP/JPG/PNGMongoDBDEMTIFNAS/磁盘-BIL/TerrainMongoDB模型三维MAXNAS/磁盘PostgreSQLS3M/3D TilesMongoDB倾