专题｜南方数码地理实体与实景三维中国建设之生产篇

地理实体是实现自然资源管理和治理能力现代化的数据基础，也是实景三维产品的重要数据来源。围绕“地理实体中国”与“实景三维中国”两个重要目标，南方数码积极探索产品与技术体系的建设，完成了支撑地理实体与实景三维产品从采集、构建到发布、共享、应用全流程工具软件的研发，支撑了多个地理实体产品与实景三维产品生产项目。其中，地理实体与实景三维生产软件由南方数码全自主研发，集二、三维数据采编、智能数据处理与质检、地理实体构建、实景三维模型单体化于一体，为实景三维中国建设提供空间数据支撑。

地理实体数据的生产有两种方式，基于存量数据提取与基于新测数据构建。存量数据中有大量符合精度及现势性要求的数据，为了充分利用现有数据，可通过生产软件批量从旧数据中按新的分类体系提取图元。而通过新型采集装备采集得到的倾斜三维模型与激光点云数据，使用生产软件自动或半自动采集图元，数据精度高、现势性好。在完成空间数据采集的基础上，在地理实体构建阶段将数据实体化，以进一步实现二三维数据一体化关联。对于三维模型构建，生产软件利用CityGML三维城市模型构建技术实现实景三维模型单体化，大大减少了单体模型获取的成本。下文将结合生产软件对以上关键技术进行详细介绍：

基于存量数据快速重构基础地理实体

存量数据中有大量符合精度及现势性要求的数据，将这些数据进行实体化改造，对提高新型基础测绘建设效率有着重要作用。软件支持存量数据批量转换基础地理实体，提供全流程操作平台，满足高效率、高质量的工作需求。

数据预处理

数据转换

转换前                                            转换后

基于全息数据快速提取基础地理实体

地理实体数据生产的数据源包括多源点云数据、倾斜摄影数据以及其他收集数据等，生产软件可支持点云数据立体采集及倾斜摄影数据立体采集。或结合深度学习技术，创建合适的样本库，按照地理实体类别分别提取基础地理实体。

点云数据立体采集体采集

软件提供了点云切片、点云量测、点云过滤、点云渲染、点云裁剪等丰富的工具辅助点云数据的快速采集。其中，点云切片测图模式开启后，软件三维窗口中将出现一个水平分割面，可通过调整分割面的高程和厚度，将此分割面上的点云数据映射到二维视口中，形成点云切片图，然后在二维视口中根据点云切片图进行要素采集和编辑。

倾斜三维模型数据立体采集体采集

在倾斜数据方面，软件可直接加载建模软件导出的osgb/obj格式的倾斜三维模型，大容量倾斜模型通过生成索引文件后，能够在软件中秒速打开，并且按照八叉树进行分块，动态调度模型信息，实现快速显示和平滑浏览；也可在软件中结合DEM和DOM成果生成osgb格式的DSM模型，再进行加载显示。加载完成后，应用三维模型进行数据采集，软件提供了模型分析、高程精修、一键式自动快速提取等高线与各类要素绘制工具。

基础地理实体智能化提取体采集

基于地理实体识别解译样本库，选择与不同区域、不同精度地理实体相适宜的地理场景（如点云数据），利用深度学习等AI 技术，自动、半自动化提取二维平面表达或三维立体表达的地理实体。基于自动化和半自动化提取成果，辅以建筑结构图等资料，对三维单体进行结构化分割，能够实现地理实体的高效提取。

点云分割前                                  点云分割后

三维模型单体化

生产软件可基于CityGML三维城市模型数据交换与存储格式，结合地理实体与倾斜三维模型数据，快速、批量地对实景三维模型进行“单体化”，输出描述地理对象位置、外观、尺寸、层级、关联关系等特征的三维模型。软件所生产的模型对城市的描述进行了层次细分，将所有模型分为五个不同的连贯细节层次(LOD)，根据通过不同细节层次的控制来实现城市地物在不同比例尺所需表示的程度详细，随着细节层次的提升，信息量随之增多，其所表示的几何及主题的细节信息将越多。

         LOD0级三维模型              LOD1级三维模型

LOD2级三维模型      LOD3级三维模型     LOD4级三维模型

基础地理实体二三维一体化

基础地理实体包含点、线、面、体图元。点、线、面图元组成基础地理实体的二维表达形式，体图元即单体化的三维模型，与二维表达形式的基础地理实体进行关联融合，即可得到基础地理实体的三维表达形式。

基础地理实体的二维表达形式构建体采集

 地理实体-图元关系配置。地理实体的构建过程，可通过增加自动判断、筛选来简化人工作业的操作，降低人为判断的失误。生产软件支持地理实体-图元组成关系的配置，在实体构建之前，明确定义实体可能包含的图元、子实体类型；在实体构建时，软件通过组成关系配置自动对人工在图面框选的实体、图元进行筛选，排除错误数据。

手动构建地理实体。生产软件提供了多种方式，让用户方便地选择地理实体所包含的图元、子实体。对于检查中发现的错误数据，还可通过地理实体组成关系编辑、图元编辑等功能，对图元、地理实体数据同步进行修改。

批量构建地理实体。考虑实际生产工作的状况，软件设计了自动化批量生产功能。通过编写SME筛选规则，能够实现自动生产地理实体。区别于人工生产，自动化批量生产能够很大程度减少作业人员工作量，缩短作业时间。此外，该功能可定制性极强，能够快速适配各地不同标准。

基础地理实体的三维表达形式构建体采集

体图元数据包括osgb、ive等格式的精细三维模型。对地理实体挂接三维模型，可将体图元关联到该实体，作为其组成部分。生产软件中提供批量挂接与手动挂接两种方式。批量挂接精模通过地理实体标识码关联，获取地理实体所包含的图元，计算得到地理实体的概要范围，并通过空间分析，自动查找、挂接与地理实体相关联的三维模型。

基础地理实体数据质量检查

为了保证所生产地理实体数据的正确性，需要对其进行质量检查，包括地理实体编码唯一性检查、地理实体组成关系正确性检查、地理实体必填属性检查等多项内容。生产软件中包含若干元规则用于灵活制定数据处理方案。针对新型基础测绘体系的数据产品，有关地理实体或图元数据的常用质检项目已经具备成熟的方案，可直接在软件中执行，或通过自定义组合元规则定制个性化的质检方案。

—— 往期阅读 ——