2021年3月9日，經(jīng)中國信息協(xié)會審查批準(zhǔn)，《全空間三維模型數(shù)據(jù)格式及服務(wù)接口規(guī)范》 （T/CIIA008-2021)團體標(biāo)準(zhǔn)發(fā)布并已于3月9日正式實施。標(biāo)準(zhǔn)由國家地理空間信息中心牽頭起草，住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部信息中心、工業(yè)和信息化部信息中心、國家地理信息系統(tǒng)工程技術(shù)研究中心、中國地質(zhì)調(diào)查局發(fā)展研究中心、深圳市數(shù)字城市工程研究中心、深圳市中地軟件工程有限公司、武漢中地先進技術(shù)研究院有限公司等二十余家單位參編。
《全空間三維模型數(shù)據(jù)格式及服務(wù)接口規(guī)范》（M3D）提出了一種開放式、可擴展的三維數(shù)據(jù)格式及服務(wù)接口規(guī)范，涵蓋空中、地上、地表、地下等多種數(shù)據(jù)類型，為全空間三維模型提供統(tǒng)一的存儲和管理，能夠有效支撐全空間數(shù)據(jù)的一體化組織、可視化、分析與共享服務(wù)。它不僅可以為城市數(shù)字化轉(zhuǎn)型提供強大動力, 還可引領(lǐng)三維地理信息技術(shù)發(fā)展的新方向。本篇內(nèi)容將從《全空間三維模型數(shù)據(jù)格式及服務(wù)接口規(guī)范》標(biāo)準(zhǔn)制定背景來做詳細(xì)介紹。
立足國家需求 服務(wù)社會發(fā)展
過去受制于技術(shù)、測量手段、數(shù)據(jù)存儲及運算能力的限制，大多只能基于二維平面對客觀世界進行表達，隨著高時空分辨率測繪衛(wèi)星、傾斜攝影、激光雷達測量和移動測量等“空天地”立體數(shù)據(jù)采集技術(shù)，以及5G、區(qū)塊鏈、云計算、大數(shù)據(jù)和人工智能等新技術(shù)的迅速發(fā)展，通過三維技術(shù)對現(xiàn)實世界進行表達和管理已經(jīng)具備了充分條件。
2019年11月,《自然資源部信息化建設(shè)總體方案》提出需要建立三維立體自然資源“一張圖”。自然資源部將推動在新型基礎(chǔ)測繪、實景三維中國建設(shè)、海洋測繪、內(nèi)陸水下測繪等方向凝練形成大項目、大工程。2020年發(fā)布的《自然資源調(diào)查監(jiān)測體系構(gòu)建總體方案》明確了自然資源的概念涵蓋陸地、海洋、地上、地下。2021年，自然資源部又印發(fā)了《自然資源三維立體時空數(shù)據(jù)庫建設(shè)總體方案》，要求基于全國統(tǒng)一的三維空間框架，構(gòu)建自然資源三維立體時空數(shù)據(jù)模型，準(zhǔn)確表達地上、地表、地下各類自然資源空間關(guān)系及屬性信息。國家一系列緊鑼密鼓的舉措，無不彰顯著推進國家治理體系和治理能力現(xiàn)代化的決心和魄力。
另一方面，隨著“新基建”的開展，萬物都將數(shù)據(jù)化，數(shù)據(jù)量和計算量呈指數(shù)爆發(fā)；以數(shù)字孿生技術(shù)為代表的新型智慧城市建設(shè)進程不斷加快，集成了城市體征數(shù)據(jù)、三維模型數(shù)據(jù)、實時感知數(shù)據(jù)等城市全量大數(shù)據(jù)。與此同時，如何更好地管理海量全空間三維地理空間數(shù)據(jù)、挖掘數(shù)據(jù)價值，引發(fā)了人們新的思考，推動一項能夠涵蓋空中、地上、地表、地下等多種類型數(shù)據(jù)存儲格式的標(biāo)準(zhǔn)制定已是日益迫切。
瞄準(zhǔn)行業(yè)痛點解決技術(shù)難題
技術(shù)手段的運用為全空間三維地理空間數(shù)據(jù)服務(wù)現(xiàn)實世界管理帶來了無限可能，但仍有一些問題擺在眼前。主要體現(xiàn)在全空間三維地理空間數(shù)據(jù)情況十分復(fù)雜：其一是數(shù)據(jù)范圍廣，涵蓋空天地，地上地下，室外室內(nèi)、實時數(shù)據(jù)等；其二是數(shù)據(jù)類型多，包含BIM、傾斜攝影、3DMax景觀、點云、屬性場網(wǎng)格、矢量、地形、影像柵格等；其三是數(shù)據(jù)體量大，例如地學(xué)動態(tài)建模、高精度網(wǎng)格剖分、地上景觀建模等新技術(shù)的發(fā)展產(chǎn)生了海量的三維數(shù)據(jù)，其量級可達到TB甚至PB級；其四是數(shù)據(jù)精度高，如毫米級激光點云、厘米級高分辨率傾斜攝影等新型測量技術(shù)的發(fā)展產(chǎn)生了大范圍、高精度、低成本的三維數(shù)據(jù)。伴隨著大規(guī)模的三維空間數(shù)據(jù)的不斷積累，如何實現(xiàn)大場景地上地下三維空間數(shù)據(jù)的高效發(fā)布、數(shù)據(jù)共享與互操作成為我國三維地理空間數(shù)據(jù)的應(yīng)用中亟待解決的問題。
目前，國內(nèi)外的三維數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)主要針對地上三維模型數(shù)據(jù)，為了實現(xiàn)空天地全空間一體化三維數(shù)據(jù)的共享服務(wù)，亟需建立全空間三維模型數(shù)據(jù)共享服務(wù)標(biāo)準(zhǔn)；再者針對地下空間三維模型數(shù)據(jù)的專有特性，要根據(jù)地下空間三維數(shù)據(jù)的結(jié)構(gòu)特點來設(shè)計適合地下空間模型數(shù)據(jù)的幾何模型，完善地下空間三維模型數(shù)據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范；再加上傳統(tǒng)三維數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)采用自定義二進制的方式來組織數(shù)據(jù)，可擴展性有限，無法高效的集成業(yè)務(wù)應(yīng)用類的數(shù)據(jù)。因此必須為全空間三維數(shù)據(jù)提供統(tǒng)一的數(shù)據(jù)管理和服務(wù)標(biāo)準(zhǔn)，進而實現(xiàn)空天地海量全空間數(shù)據(jù)的一體化管理、可視化與分析。
《全空間三維模型數(shù)據(jù)格式及服務(wù)接口規(guī)范》（M3D）的發(fā)布為解決這些問題帶來良好的方式，標(biāo)準(zhǔn)定義了一種全新的可涵蓋空中、地上、地表、地下等多種數(shù)據(jù)類型的數(shù)據(jù)存儲格式，并進一步規(guī)定了全空間三維模型數(shù)據(jù)服務(wù)接口，可有效促進大規(guī)模三維空間數(shù)據(jù)的高效管理，更好地推進我國三維地理空間數(shù)據(jù)的應(yīng)用。
在實踐中挖掘需求淬煉有價值的標(biāo)準(zhǔn)
事實上，除了宏觀上國家與社會的現(xiàn)實需要之外，《全空間三維模型數(shù)據(jù)格式及服務(wù)接口規(guī)范》的制定也得益于在項目實踐中的淬煉。
2017年，《武漢多要素城市地質(zhì)調(diào)查總體實施方案》通過審查，相關(guān)工作也逐步啟動，以支撐武漢的城市規(guī)劃、建設(shè)、運行、管理。作為多要素城市地質(zhì)調(diào)查信息平臺建設(shè)的重要內(nèi)容，三維地質(zhì)模型建設(shè)更是重中之重。武漢市長期以來開展了各種相關(guān)的城市地質(zhì)實踐工作,積累了大量、多類型地學(xué)數(shù)據(jù)，構(gòu)建了眾多三維模型。此外，還要將地上三維數(shù)據(jù)和三維地質(zhì)結(jié)構(gòu)模型、三維地質(zhì)屬性模型整合，形成一個地上地下一體化的全空間三維環(huán)境。
中地數(shù)碼承擔(dān)了三維一體化及挖掘技術(shù)研究和應(yīng)用的任務(wù)，如何將海量多源、異構(gòu)、多專題城市地下三維模型和地上三維模型進行高效整合，成為項目團隊亟需攻關(guān)的問題。在項目實施過程中，設(shè)計了能融合全空間三維模型的空間數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范；并采用了多種文件壓縮方法及靈活的文件夾組織結(jié)構(gòu)來保證數(shù)據(jù)在Web端的高效傳輸和渲染。在武漢多要素城市地質(zhì)項目的實施過程中逐步形成了M3D三維模型數(shù)據(jù)規(guī)范和服務(wù)規(guī)范，并在實際項目中驗證了M3D規(guī)范的正確性與有效性。
從數(shù)字化到智能化是推動城市治理體系和治理能力現(xiàn)代化的必由之路，《全空間三維模型數(shù)據(jù)格式及服務(wù)接口規(guī)范》團體標(biāo)準(zhǔn)的發(fā)布，將進一步加速這一進程，為智慧城市的數(shù)字基底、實景三維中國建設(shè)以及自然資源三維立體時空數(shù)據(jù)庫建設(shè)提供有力的技術(shù)支撐，為城市的智能化治理、自然資源信息化提供強有力的技術(shù)保障。
下一期將從全空間三維模型數(shù)據(jù)格式方面來深度解讀，敬請關(guān)注！
