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多维实景 创新视界 ——MapGIS10.6全空间四大升级

发布日期:2023-03-20 发表者:王鹏 浏览次数:976次
       全空间GIS技术体系

       MapGIS通过地学动态建模、属性建模、地下管线建模、景观建模,涵盖了全空间地上地下一体化的场景范围,可以有效地助力实景三维中国的数据建设。全空间数据的融合、存储、分析、M3D服务标准,则用来为上层的应用赋能,最后通过VR、AR、MR、游戏引擎等来对全空间数据进行交互输出。目前这些技术都已经聚集在了MapGIS10.6多个产品中, MapGIS10.6产品家族也新增了MapGIS Earth for Unreal、MapGIS 3DClient for Unreal,两款基于游戏引擎的三维地球产品。

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全空间GIS技术体系

       三维数据模型和建模能力
       自然资源部实景三维数字中国建设大纲里面多次提到了实体的概念,为了对此提出有效的技术支撑,MapGIS10.6也提出了全空间的实体模型,将空中、地上、地表、地下,全空间区域中的客观地理世界,以地理实体的方式进行抽象描述和分析表达,具备时间信息、空间参照、几何空间形态、属性信息、关联关系、认知能力等特征。其中在空间模型方面,MapGIS10.6新增了栅格体元数据集和地质网格类两种数据模型。
       MapGIS10.6新增的栅格体元数据集模型,是一种表达三维属性场的栅格化模型,具备空间的信息,时间的信息,属性的信息,可以为地质、气象、环境、电磁场、海洋、水文流域等领域的应用提供基础支撑。
       MapGIS10.6新增的地质网格类,可以通过全新的快速插值方法,来对体模型进行高效的网格剖分与存储,支持生成角点网格、规则六面体网格,可存储多精度的级联网格,支持对多级网格动态更新多种属性,如渗透率、孔隙度、地下水温度等,使得一份数据可以适用多种应用场景。
       为了更加高效地构建地上实景三维工作场景,MapGIS三维场景构建工具则可以基于二维矢量点线区数据,以及三维的符号等数据,通过规则建模、坡屋顶建模、地形约束建模等工具来实现地上、地表等城市部件的三维模型的快速、批量、自动化和低成本的构建。
       MapGIS三维场景构建产品,还可以基于二维的管线普查与规划,以及业务等数据,来提取管线的类型、位置、埋深、半径等信息,最终实现地下管线的三维建模。
       在地下空间方面,MapGIS三维地学建模产品,可以融合多源的地学数据,引入专家的意见,动态的构建断层、尖灭、不规则透镜体等复杂的地学特征的地质模型,实现多源大工区大体量的多精度地质模型的快速构建。
       MapGIS10.6三维地学建模产品也新增了混合地质建模的方法,是一种采用主层地层建模、亚层岩性建模的新型综合建模技术,可以应用于地质条件无序的分布,地质构造复杂的建模场景。目前多位院士专家也对MapGIS的地学建模技术给予了高度的评价,认为其达到了国际领先的技术水平,在2022年8月召开的地理信息产业大会上,申报的“透明地下空间建模与信息平台关键技术及应用”获得了地理信息科学进步一等奖。

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混合地质建模

       三维数据融合与处理能力

       为了实现全空间场景多源异构数据的融合,MapGIS10.6的桌面产品则用投影变换,控制点配准,冲突检测、空间校正等方式实现了全空间数据的一体化融合。
       在住建部CIM的建设中十分关注BIM和物联网数据的接入,针对部件级BIM数据的接入,MapGIS10.6桌面产品则支持多种BIM 数据的导入,包括revit、ifc、fbx、dwg、CityGML等,可以实现BIM和GIS数据的无缝衔接。而且还支持对导入的实体模型来构建树形结构关系,通过构建多级多层次的实体化缓存调度策略,最终实现BIM 的轻量化与高效渲染。
       针对物联网数据,MapGIS IGServer-X平台产品则新增了实时的数据ETL工具,可以接入实时的矢量流数据和视频流数据,还支持物联网IoT传感器设备的管理与运维。
       针对上述接入的海量异构数据,MapGIS桌面产品则提供了多种数据检查工具,可以通过规则配至的方式,来实现二三维数据的自动检查和处理。
       数据导入检查后还需要解决的问题是数据位置的正确性,特别是一些相对坐标的数据,MapGIS桌面平台产品则新增了矢量校正、椭球变换和投影变换等工具,可以将三维的数据快速配准到正确、真实的地理位置。
       在住建部CIM 的建设中也十分关注BIM和GIS数据的融合,而MapGIS桌面平台产品则可以实现BIM模型和地理空间场景的精准匹配,属性的无缝集成,还可以实现BIM模型的轻量化和高性能渲染,最终达到BIM与GIS的完美融合。
       MapGIS桌面平台产品也提供了多种专业的融合工具,最终可以实现倾斜摄影、地形、影像、管线、地质体等全空间数据的一体化融合。
       在数据处理方面,针对实景三维中国实体化的需求,MapGIS10.6桌面平台产品新增了倾斜摄影单体化的功能,可以通过将倾斜摄影的数据生成正射的影像,通过影像的数据半自动化提取出建筑物或地物轮廓,再通过单体化的工具实现倾斜摄影对象的单体化提取,同时也支持对单体化后的倾斜摄影的数据与矢量的数据建立动态的属性关联,最终可以实现模型数据的属性查询与空间查询。
       为了进一步支撑实景三维中国建设中的实体化的需求,MapGIS10.6桌面产品则新增支持实体类的创建、实体的编码,以及实体的属性关联的功能,并新增了支持图谱数据的服务,能够更好的满足实体的关系和实体语义化的需求。 
       为了更好的对上层应用提供技术支撑,则在传统三维GIS的空间分析的基础上,MapGIS10.6桌面平台产品也优化了模型切割算法,进一步提升了模型的切割效率,并新增了三维的叠加分析、裁剪分析、缓冲区分析等,可以进一步提升大数据量三维分析结果的正确性。

       三维数据标准体系
       为了实现全空间数据的共享与服务,MapGIS也定义了全新的可涵盖空中、地上、地表、地下等多种数据类型的三维模型数据格式和服务接口M3D,可为海量多源异构的三维模型数据在不同的终端上的存储、表达、传输、共享与交换提供数据和服务的规范。
       MapGIS桌面产品也升级和新增了多种M3D 的数据处理工具,涵盖了数据转换、入库、缓存的构建、服务的发布等全流程的实用工具集,提高了用户的工作效率,也可以满足广大用户的应用需求。
       为了确保城市级三维数据的高效渲染,可以将M3D数据首先存储到MapGIS DataStore分布式存储产品中,再通过MapGIS Cloud Manager来实现集群服务的发布,通过Spark框架来实现并行化的任务调度,最后可以结合实际业务的需求,通过对应的端产品来实现M3D数据的高效及高质量渲染。比如对一些大的场景可以采用WebGL端来实现高效渲染,对一些局部的场景则可以采用游戏引擎端实现高质量的渲染。
        为了实现TB级的城市级的倾斜摄影数据的高效渲染,可以利用MapGIS三维场景工具产品将倾斜摄影的数据生产为更加高效的M3D2.0数据并发布。

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深圳倾斜摄影渲染

       基于游戏引擎的全空间可视化与分析能力


       针对这种局部场景的高质量渲染需求,今年6月份中地推出了游戏引擎的新产品,MapGIS Earth for Unreal,是一个基于虚幻游戏引擎的三维地球,可以接入各种类型的三维空间数据,构建高真实感的三维地理大场景,构建一个开放的可持续发展的三维GIS+游戏引擎的生态。
       MapGIS Earth for Unreal是一个支持WGS84坐标系的三维地球,并且也支持GIS的交互体验,可以动态加载大规模、多源异构的GIS数据,包括地形影像数据、景观模型数据、倾斜摄影数据、地质体数据等等。
       对于同一份BIM数据,相较于传统的WebGL的数据渲染,MapGIS Earth for Unreal渲染的BIM场景可以表达出十分逼真的细节。可以看到真实的灯光、阴影、材质纹理,在建筑物内部漫游的时候,可以达到身临其境的交互体验。
       MapGIS Earth for Unreal不仅仅只是高质量的渲染,还可以进行模型的GIS分析,包括可以拾取出模型的属性信息,还可以进行通视分析、可视域分析、天际线分析、洪水淹没分析等等,同时也支持水库泄洪等虚拟仿真场景,为用户提供逼真的场景模拟应用,进一步增强三维GIS的沉浸感。