融合创新国产GIS 乘风而上助推实景三维中国建设
若问2022年，测绘地理信息产业最关注的话题是什么，毫无疑问是“实景三维中国”。随着《实景三维中国建设技术大纲（2021版）》《新型基础测绘与实景三维中国技术文件》《自然资源部办公厅关于全面推进实景三维中国建设的通知》等文件的相继颁布，实景三维中国建设进入全新的时代。
在实景三维中国建设如火如荼之际，相关课程直播纷纷涌现，各界专家学者云端对话，呈现实景三维新技术新思路。国产GIS软件企业中地数码参与承办的系列公益大讲堂，更是接连两期聚焦全空间GIS在实景三维上的创新与实践，让人不禁遐想，面向新时期测绘地理信息事业服务经济社会发展和生态文明建设新定位、新需求，行业常青树中地数码在实景三维中国究竟有何部署？MapGIS技术将在实景三维中国建设发挥怎样的作用？
乘实景三维东风 发展自主可控国产GIS软件
作为国家基础性战略资源，高精度的实景三维数据将在未来国家和城市治理能力现代化中发挥重要作用，数据的信息安全是无法回避的问题。如果长期由国外软硬件垄断我国实景三维数据的生产、处理，一旦出现极端情况，将对国家地理信息安全甚至国家安全带来灾难性影响。
中国地理信息产业协会会长李维森敏锐地指出：谋划实景三维中国建设，需要更多考虑国家战略安全，软硬件设备的自主可控成为必要前提，需要进一步提升和加强技术自主可控以及产品的竞争力。同样，作为实景三维中国建设不可或缺的基础软件GIS，自主可控以及信息安全也是其关注的重点。近年来，基于信创技术的发展，国产GIS软件在技术的自主可控以及产品的竞争力提升上，得到了长足的发展。中地数码持续加大MapGIS研发投入，全面发展自主可控国产GIS软件，在全国产化技术上统一内核架构层层加固安全升级，构建多元的全国产化新生态，打造国产软硬件一体化解决方案；在国产化产品竞争力的提升上持续升级数据管理、制图、分析、服务、成果迁移能力，优化全产品体系与用户体验。在谈及实景三维中国建设与新基建相关问题时，中国工程院院士郭仁忠曾发表见解：“很难想象，没有地理信息技术支撑能够建成数字孪生城市，能够建成智慧城市。很难想象，没有实景三维中国建设，国土空间治理能够实现模式、体系和能力的全面现代化。”这也点明了以GIS为代表的地理信息技术与新技术的融合创新在实景三维中国建设中至关重要的作用。
伴随着新技术日新月异的涌现与突破，GIS早已摒弃了过去闭门造车的模式。面对实景三维中国建设巨大机遇，中地数码相关负责人在公益大讲堂期间也曾表示“坚持国产GIS技术自主创新，融合人工智能、大数据、BIM、物联网、游戏引擎等先进技术，携手生态合作伙伴，共绘实景三维新未来”。近年来，MapGIS在融合创新中凝练自身特色的技术路线，在全空间、地理大数据、人工智能、全国产化等技术方向上的持续深耕，为实景三维中国建设打下了坚实可靠的基础。如MapGIS持续推动新一代全空间GIS的创新与应用，发展大数据接入、存储、计算、分析、可视化和应用技术，以及在AI新技术上的探索，基于主流的人工智能基础框架，提供丰富的人工智能模型、专业的流程处理工具和多元化的智能GIS产品，将为海量实景三维数据生产、接入、存储、分析和应用带来效率的显著提升。
着力实景三维数据处理、融合与服务
《实景三维中国建设技术大纲（2021）版》明确实景三维中国建设按照统一的时空基准进行数据获取与处理、建库与服务的技术路线，给测绘地信科技提出新的挑战。在中国测绘学会主办的测绘大讲堂第三季中，陈军院士一语点出了实景三维中国建设的技术本质：“将国土空间及其上的各类地理空间实体、相互关系及变化数字化，进行形式化描述、数字化建模、集成化管理，提供赋能化的服务应用。”
基于对实景三维技术路线的理解，中地数码在MapGIS平台技术融合创新的基础上，深入实景三维数据处理、数据融合、服务应用等方面，从全空间数据建模、全空间数据融合渲染、全空间三维GIS数据格式标准化、全空间数据分析等角度为实景三维中国建设提供技术支撑。三维全空间GIS技术体系结构图
1、全空间数据建模，让数据“立”起来
MapGIS提供了外部模型导入、地上景观建模、地表地形建模、地下空间建模等丰富的建模方法以及M3D数据生产，服务于多样且精确的实景三维数据生产。
对较为常见的3DMAX、Smart 3D、Revit等建模软件成果，MapGIS可将其进行导入管理，包括BIM模型数据、倾斜摄影数据、点云数据、*.3ds、*.obj、*. dae、*. osgb、*.x、*.fbx和*.xml等模型，同时支持模型数据的参照系矫正和批量导入，实现模型数据由地上地表到地下的完美表现，由室外到室内的细节变化以及海量数据的加载预览。
obj模型、倾斜摄影、BIM模型
地上景观建模可分为二维矢量数据建模和三维数据建模两类。基于二维矢量数据或CAD数据，MapGIS提供符号化的景观建模方法，实现从地上、地表到地下空间的城市部件三维模型快速、批量、自动化、低成本构建。
倾斜摄影模型很真实，具有“照片化”的渲染效果，但是它实质上是一个表面模型，不是实体模型，无法进行分析查询，MapGIS 提供倾斜摄影单体化功能，将倾斜摄影变成一个个单独的、可以被拾取的实体，可以附加属性，可以被查询统计等。
倾斜摄影单体化
三维地形建模能够真实地反映地表特征和地表现象，MapGIS能基于等高线或者DEM的数据进行地表三维建模可视化。
地下空间建模分为管网建模和地质体建模，管网建模典型应用场景是地下三维管线，三维的地下管线不仅直观逼真，并能正确展示竖直管段等二维图形中不便于表示的部件，能够更清楚地识别管线与管点设备之间的连接情况。地质体构建可根据建模数据的不同，提供钻孔自动建模、钻孔约束分区建模、剖面交互建模、层位自动建模、属性建模、矢栅一体、实际材料图建模等多种建模功能。
二维与三维管线展示对比
三维管线与地下管廊
动态建模
面对海量实景三维数据，如何将各种城市信息对齐，如何解决多源数据的深度融合，是GIS平台面临的挑战。
MapGIS提供了专业的融合工具，通过坐标转换、数据配准、裁剪、镶嵌等技术，支持景观、BIM、倾斜摄影、管线、地质体、地形影像等一体化管理，实现全空间数据的一体化融合，满足实际应用需求。在数据接入方面，兼容国内外多种时空数据标准（M3D、BDS、GPS、IOT协议标准等），全面支持智慧城市“全空间”、“二三维”、“动静态”的基础地理、公共专题、行业专题、物联感知、互联网数据接入。
二三维数据与影像融合显示
地上地下数据融合显示
城市多源异构数据融合
3、全空间GIS标准化，让数据“活”起来
全面融合的多源异构数据体量巨大，如何实现大体量数据的高效渲染，是亟需解决的问题。
MapGIS通过开放的《全空间三维模型数据格式及服务接口规范》( M3D ) 标准实现景观模型、倾斜摄影模型、BIM、激光点云、地质体等多源异构数据与服务的全面融合、共享与标准化；通过WebGL、虚拟现实 (VR)、增强现实 (AR)、游戏引擎多种终端来实现三维数据的交互与输出。
通过开放的M3D SDK开发包（可通过二维码下载）及丰富数据优化处理工具，MapGIS可将融合后的数据生成为高效的M3D数据。
基于M3D和三维客户端交互与输出技术，MapGIS构建了高性能的三维数据共享服务体系。将经过处理后的M3D数据存储到MapGIS Datastore，实现全空间数据的分布式存储；通过无缝融合Spark分布式计算框架，满足全空间数据多任务并行调度的请求；再通过WebGL、虚拟现实 (VR)、增强现实 (AR)、游戏引擎多种终端来实现三维数据的交互与输出，支持跨操作系统、设备、浏览器的TB级地上下数据无缝切换、一体化展示，实现城市级BIM模型高性能渲染、TB级倾斜摄影数据秒级加载、千万级三角网的地质体高效渲染和亿级点云数据高效加载渲染，满足地上、下高精度大范围场景的渲染需求。
MapGIS支持地上下一体化的通用分析功能，为城市规划建设、基础设施管理等提供立体、动态的空间辅助决策。同时，融合地学大数据提供专业的三维分析工具，实现地下空间适宜性评价、资源量估算、地温地热分析、地面沉降模拟、水流向分析、水污染模拟等，辅助城市空间规划、环境监测和保护、资源的开发利用和保护，充分挖掘实景三维数据价值。
地上空间分析
地下空间分析
有专业人士预测，“实景三维中国”将为GIS市场的爆发式增长带来更多市场空间，也是未来几年GIS领域的主旋律。实际上，中地数码早已将实景三维中国建设列入MapGIS发展规划中，在2022年1月战略发布会议上，董事长吴亮教授曾表示，“将聚焦实景三维中国建设、新型智慧城市建设等国家重大发展战略，推出新一代空间信息底座，打造新型时空大脑，支撑数字经济建设，服务生态文明建设和经济社会发展。”今年以来，无论是加大MapGIS平台产品研发投入、MapGIS CIM平台的升级，还是举办公益大讲堂浓墨聚焦实景三维中国建设，都是其战略的落地表现。据内部人士透露，目前新一代的MapGIS平台产品研制已进入最后收官阶段，新产品将在全空间三维GIS技术上带来新的飞跃，为实景三维中国建设提供更强技术支撑，预计在今年将正式发布，我们拭目以待！
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来源：中地数码MapGIS
明长城全线实景三维数据采集与利用