若問2022年，測繪地理信息產(chǎn)業(yè)最關(guān)注的話題是什么，毫無疑問是“實(shí)景三維中國”。隨著《實(shí)景三維中國建設(shè)技術(shù)大綱（2021版）》《新型基礎(chǔ)測繪與實(shí)景三維中國技術(shù)文件》《自然資源部辦公廳關(guān)于全面推進(jìn)實(shí)景三維中國建設(shè)的通知》等文件的相繼頒布，實(shí)景三維中國建設(shè)進(jìn)入全新的時(shí)代。
在實(shí)景三維中國建設(shè)如火如荼之際，相關(guān)課程直播紛紛涌現(xiàn)，各界專家學(xué)者云端對話，呈現(xiàn)實(shí)景三維新技術(shù)新思路。國產(chǎn)GIS軟件企業(yè)中地?cái)?shù)碼參與承辦的系列公益大講堂，更是接連兩期聚焦全空間GIS在實(shí)景三維上的創(chuàng)新與實(shí)踐，讓人不禁遐想，面向新時(shí)期測繪地理信息事業(yè)服務(wù)經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展和生態(tài)文明建設(shè)新定位、新需求，行業(yè)常青樹中地?cái)?shù)碼在實(shí)景三維中國究竟有何部署？MapGIS技術(shù)將在實(shí)景三維中國建設(shè)發(fā)揮怎樣的作用？
一、乘實(shí)景三維東風(fēng) 發(fā)展自主可控國產(chǎn)GIS軟件
作為國家基礎(chǔ)性資源，高精度的實(shí)景三維數(shù)據(jù)將在未來國家和城市治理能力現(xiàn)代化中發(fā)揮重要作用，數(shù)據(jù)的信息安全是無法回避的問題。如果長期由國外軟硬件壟斷我國實(shí)景三維數(shù)據(jù)的生產(chǎn)、處理，一旦出現(xiàn)極端情況，將對國家地理信息安全甚至國家安全帶來災(zāi)難性影響。
中國地理信息產(chǎn)業(yè)協(xié)會會長李維森敏銳地指出：謀劃實(shí)景三維中國建設(shè)，需要更多考慮戰(zhàn)略安全，軟硬件設(shè)備的自主可控成為必要前提，需要進(jìn)一步提升和加強(qiáng)技術(shù)自主可控以及產(chǎn)品的競爭力。同樣，作為實(shí)景三維中國建設(shè)不可或缺的基礎(chǔ)軟件GIS，自主可控以及信息安全也是其關(guān)注的重點(diǎn)。近年來，基于信創(chuàng)技術(shù)的發(fā)展，國產(chǎn)GIS軟件在技術(shù)的自主可控以及產(chǎn)品的競爭力提升上，得到了長足的發(fā)展。中地?cái)?shù)碼持續(xù)加大MapGIS研發(fā)投入，全面發(fā)展自主可控國產(chǎn)GIS軟件，在全國產(chǎn)化技術(shù)上統(tǒng)一內(nèi)核架構(gòu)層層加固安全升級，構(gòu)建多元的全國產(chǎn)化新生態(tài)，打造國產(chǎn)軟硬件一體化解決方案；在國產(chǎn)化產(chǎn)品競爭力的提升上持續(xù)升級數(shù)據(jù)管理、制圖、分析、服務(wù)、成果遷移能力，優(yōu)化全產(chǎn)品體系與用戶體驗(yàn)。實(shí)景三維作為真實(shí)、立體、時(shí)序化反映人類生產(chǎn)、生活和生態(tài)空間的時(shí)空信息，是國家重要的新型基礎(chǔ)設(shè)施，其涉及面廣、任務(wù)量大、產(chǎn)業(yè)鏈條長，包含數(shù)據(jù)采集、處理、管理、共享、分析、更新、應(yīng)用……在環(huán)環(huán)相扣的產(chǎn)業(yè)鏈條中，GIS與新興技術(shù)的融合創(chuàng)新有著廣闊的應(yīng)用空間。
在談及實(shí)景三維中國建設(shè)與新基建相關(guān)問題時(shí)，中國工程院院士郭仁忠曾發(fā)表見解：“很難想象，沒有地理信息技術(shù)支撐能夠建成數(shù)字孿生城市，能夠建成智慧城市。很難想象，沒有實(shí)景三維中國建設(shè)，國土空間治理能夠?qū)崿F(xiàn)模式、體系和能力的全面現(xiàn)代化。”這也點(diǎn)明了以GIS為代表的地理信息技術(shù)與新技術(shù)的融合創(chuàng)新在實(shí)景三維中國建設(shè)中至關(guān)重要的作用。
伴隨著新技術(shù)日新月異的涌現(xiàn)與突破，GIS早已摒棄了過去閉門造車的模式。面對實(shí)景三維中國建設(shè)巨大機(jī)遇，中地?cái)?shù)碼相關(guān)負(fù)責(zé)人在公益大講堂期間也曾表示“堅(jiān)持國產(chǎn)GIS技術(shù)自主創(chuàng)新，融合人工智能、大數(shù)據(jù)、BIM、物聯(lián)網(wǎng)、游戲引擎等先進(jìn)技術(shù)，攜手生態(tài)合作伙伴，共繪實(shí)景三維新未來”。近年來，MapGIS在融合創(chuàng)新中凝練自身特色的技術(shù)路線，在全空間、地理大數(shù)據(jù)、人工智能、全國產(chǎn)化等技術(shù)方向上的持續(xù)深耕，為實(shí)景三維中國建設(shè)打下了堅(jiān)實(shí)可靠的基礎(chǔ)。如MapGIS持續(xù)推動新一代全空間GIS的創(chuàng)新與應(yīng)用，發(fā)展大數(shù)據(jù)接入、存儲、計(jì)算、分析、可視化和應(yīng)用技術(shù)，以及在AI新技術(shù)上的探索，基于主流的人工智能基礎(chǔ)框架，提供豐富的人工智能模型、專業(yè)的流程處理工具和多元化的智能GIS產(chǎn)品，將為海量實(shí)景三維數(shù)據(jù)生產(chǎn)、接入、存儲、分析和應(yīng)用帶來效率的顯著提升。
二、著力實(shí)景三維數(shù)據(jù)處理、融合與服務(wù)
《實(shí)景三維中國建設(shè)技術(shù)大綱（2021）版》明確實(shí)景三維中國建設(shè)按照統(tǒng)一的時(shí)空基準(zhǔn)進(jìn)行數(shù)據(jù)獲取與處理、建庫與服務(wù)的技術(shù)路線，給測繪地信科技提出新的挑戰(zhàn)。在中國測繪學(xué)會主辦的測繪大講堂第三季中，陳軍院士一語點(diǎn)出了實(shí)景三維中國建設(shè)的技術(shù)本質(zhì)：“將國土空間及其上的各類地理空間實(shí)體、相互關(guān)系及變化數(shù)字化，進(jìn)行形式化描述、數(shù)字化建模、集成化管理，提供賦能化的服務(wù)應(yīng)用。”
基于對實(shí)景三維技術(shù)路線的理解，中地?cái)?shù)碼在MapGIS平臺技術(shù)融合創(chuàng)新的基礎(chǔ)上，深入實(shí)景三維數(shù)據(jù)處理、數(shù)據(jù)融合、服務(wù)應(yīng)用等方面，從全空間數(shù)據(jù)建模、全空間數(shù)據(jù)融合渲染、全空間三維GIS數(shù)據(jù)格式標(biāo)準(zhǔn)化、全空間數(shù)據(jù)分析等角度為實(shí)景三維中國建設(shè)提供技術(shù)支撐。
三維全空間GIS技術(shù)體系結(jié)構(gòu)圖
全空間數(shù)據(jù)建模，讓數(shù)據(jù)“立”起來
MapGIS提供了外部模型導(dǎo)入、地上景觀建模、地表地形建模、地下空間建模等豐富的建模方法以及M3D數(shù)據(jù)生產(chǎn)，服務(wù)于多樣且精確的實(shí)景三維數(shù)據(jù)生產(chǎn)。
對較為常見的3DMAX、Smart 3D、Revit等建模軟件成果，MapGIS可將其進(jìn)行導(dǎo)入管理，包括BIM模型數(shù)據(jù)、傾斜攝影數(shù)據(jù)、點(diǎn)云數(shù)據(jù)、*.3ds、*.obj、*. dae、*. osgb、*.x、*.fbx和*.xml等模型，同時(shí)支持模型數(shù)據(jù)的參照系矯正和批量導(dǎo)入，實(shí)現(xiàn)模型數(shù)據(jù)由地上地表到地下的完美表現(xiàn)，由室外到室內(nèi)的細(xì)節(jié)變化以及海量數(shù)據(jù)的加載預(yù)覽。
obj模型、傾斜攝影、BIM模型
地上景觀建模可分為二維矢量數(shù)據(jù)建模和三維數(shù)據(jù)建模兩類。基于二維矢量數(shù)據(jù)或CAD數(shù)據(jù)，MapGIS提供符號化的景觀建模方法，實(shí)現(xiàn)從地上、地表到地下空間的城市部件三維模型快速、批量、自動化、低成本構(gòu)建。
傾斜攝影模型很真實(shí)，具有“照片化”的渲染效果，但是它實(shí)質(zhì)上是一個(gè)表面模型，不是實(shí)體模型，無法進(jìn)行分析查詢，MapGIS 提供傾斜攝影單體化功能，將傾斜攝影變成一個(gè)個(gè)單獨(dú)的、可以被拾取的實(shí)體，可以附加屬性，可以被查詢統(tǒng)計(jì)等。
傾斜攝影單體化
三維地形建模能夠真實(shí)地反映地表特征和地表現(xiàn)象，MapGIS能基于等高線或者DEM的數(shù)據(jù)進(jìn)行地表三維建模可視化。
地下空間建模分為管網(wǎng)建模和地質(zhì)體建模，管網(wǎng)建模典型應(yīng)用場景是地下三維管線，三維的地下管線不僅直觀逼真，并能正確展示豎直管段等二維圖形中不便于表示的部件，能夠更清楚地識別管線與管點(diǎn)設(shè)備之間的連接情況。地質(zhì)體構(gòu)建可根據(jù)建模數(shù)據(jù)的不同，提供鉆孔自動建模、鉆孔約束分區(qū)建模、剖面交互建模、層位自動建模、屬性建模、矢柵一體、實(shí)際材料圖建模等多種建模功能。
二維與三維管線展示對比
三維管線與地下管廊
動態(tài)建模
鉆孔、剖面建模
全空間數(shù)據(jù)融合渲染，讓數(shù)據(jù)“富”起來
面對海量實(shí)景三維數(shù)據(jù)，如何將各種城市信息對齊，如何解決多源數(shù)據(jù)的深度融合，是GIS平臺面臨的挑戰(zhàn)。
MapGIS提供了專業(yè)的融合工具，通過坐標(biāo)轉(zhuǎn)換、數(shù)據(jù)配準(zhǔn)、裁剪、鑲嵌等技術(shù)，支持景觀、BIM、傾斜攝影、管線、地質(zhì)體、地形影像等一體化管理，實(shí)現(xiàn)全空間數(shù)據(jù)的一體化融合，滿足實(shí)際應(yīng)用需求。在數(shù)據(jù)接入方面，兼容國內(nèi)外多種時(shí)空數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)（M3D、BDS、GPS、IOT協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)等），全面支持智慧城市“全空間”、“二三維”、“動靜態(tài)”的基礎(chǔ)地理、公共專題、行業(yè)專題、物聯(lián)感知、互聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)接入。
二三數(shù)據(jù)與影像融合顯示
地上地下數(shù)據(jù)融合顯示
城市多源異構(gòu)數(shù)據(jù)融合
全空間GIS標(biāo)準(zhǔn)化，讓數(shù)據(jù)“活”起來
全面融合的多源異構(gòu)數(shù)據(jù)體量巨大，如何實(shí)現(xiàn)大體量數(shù)據(jù)的高效渲染，是亟需解決的問題。
MapGIS通過開放的《全空間三維模型數(shù)據(jù)格式及服務(wù)接口規(guī)范》( M3D ) 標(biāo)準(zhǔn)實(shí)現(xiàn)景觀模型、傾斜攝影模型、BIM、激光點(diǎn)云、地質(zhì)體等多源異構(gòu)數(shù)據(jù)與服務(wù)的全面融合、共享與標(biāo)準(zhǔn)化；通過WebGL、虛擬現(xiàn)實(shí) (VR)、增強(qiáng)現(xiàn)實(shí) (AR)、游戲引擎多種終端來實(shí)現(xiàn)三維數(shù)據(jù)的交互與輸出。
通過開放的M3D SDK開發(fā)包（可通過二維碼下載）及豐富數(shù)據(jù)優(yōu)化處理工具，MapGIS可將融合后的數(shù)據(jù)生成為高效的M3D數(shù)據(jù)。
基于M3D和三維客戶端交互與輸出技術(shù)，MapGIS構(gòu)建了高性能的三維數(shù)據(jù)共享服務(wù)體系。將經(jīng)過處理后的M3D數(shù)據(jù)存儲到MapGIS Datastore，實(shí)現(xiàn)全空間數(shù)據(jù)的分布式存儲；通過無縫融合Spark分布式計(jì)算框架，滿足全空間數(shù)據(jù)多任務(wù)并行調(diào)度的請求；再通過WebGL、虛擬現(xiàn)實(shí) (VR)、增強(qiáng)現(xiàn)實(shí) (AR)、游戲引擎多種終端來實(shí)現(xiàn)三維數(shù)據(jù)的交互與輸出，支持跨操作系統(tǒng)、設(shè)備、瀏覽器的TB級地上下數(shù)據(jù)無縫切換、一體化展示，實(shí)現(xiàn)城市級BIM模型高性能渲染、TB級傾斜攝影數(shù)據(jù)秒級加載、千萬級三角網(wǎng)的地質(zhì)體高效渲染和億級點(diǎn)云數(shù)據(jù)高效加載渲染，滿足地上、下高精度大范圍場景的渲染需求。
全空間數(shù)據(jù)分析，把數(shù)據(jù)“用”起來
MapGIS支持地上下一體化的通用分析功能，為城市規(guī)劃建設(shè)、基礎(chǔ)設(shè)施管理等提供立體、動態(tài)的空間輔助決策。同時(shí)，融合地學(xué)大數(shù)據(jù)提供專業(yè)的三維分析工具，實(shí)現(xiàn)地下空間適宜性評價(jià)、資源量估算、地溫地?zé)岱治觥⒌孛娉两的M、水流向分析、水污染模擬等，輔助城市空間規(guī)劃、環(huán)境監(jiān)測和保護(hù)、資源的開發(fā)利用和保護(hù)，充分挖掘?qū)嵕叭S數(shù)據(jù)價(jià)值。
地上空間分析
地下空間分析
有專業(yè)人士預(yù)測，“實(shí)景三維中國”將為GIS市場的爆發(fā)式增長帶來更多市場空間，也是未來幾年GIS領(lǐng)域的主旋律。實(shí)際上，中地?cái)?shù)碼早已將實(shí)景三維中國建設(shè)列入MapGIS發(fā)展規(guī)劃中，在2022年1月戰(zhàn)略發(fā)布會議上，董事長吳亮教授曾表示，“將聚焦實(shí)景三維中國建設(shè)、新型智慧城市建設(shè)等國家重大發(fā)展戰(zhàn)略，推出新一代空間信息底座，打造新型時(shí)空大腦，支撐數(shù)字經(jīng)濟(jì)建設(shè)，服務(wù)生態(tài)文明建設(shè)和經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展。”今年以來，無論是加大MapGIS平臺產(chǎn)品研發(fā)投入、MapGIS CIM平臺的升級，還是舉辦公益大講堂濃墨聚焦實(shí)景三維中國建設(shè)，都是其戰(zhàn)略的落地表現(xiàn)。據(jù)內(nèi)部人士透露，目前新一代的MapGIS平臺產(chǎn)品研制已進(jìn)入最后收官階段，新產(chǎn)品將在全空間三維GIS技術(shù)上帶來新的飛躍，為實(shí)景三維中國建設(shè)提供更強(qiáng)技術(shù)支撐，預(yù)計(jì)在今年將正式發(fā)布，我們拭目以待！
