陳良超 ，陳 光，薛 梅

(重慶市勘測(cè)院，重慶 401121)

0 引 言

測(cè)繪“十三五”要求測(cè)繪地理信息由傳統(tǒng)測(cè)繪向新型測(cè)繪轉(zhuǎn)型升級(jí)，實(shí)現(xiàn)測(cè)繪地理信息功能作用的升華跨越，提升測(cè)繪地理信息公共服務(wù)的質(zhì)量和效率[1]。當(dāng)前，新技術(shù)、新工藝、新裝備的應(yīng)用，使得新型測(cè)繪性能有明顯提高，同時(shí)產(chǎn)生新的功能狀態(tài)和產(chǎn)品存在形式[2]。以三維數(shù)字地形、傾斜攝影實(shí)景模型、激光點(diǎn)云（LiDAR）、精細(xì)三維模型、室內(nèi)外全景影像模型為代表的新型三維測(cè)繪地理信息產(chǎn)品正是新型空間信息獲取和建模技術(shù)發(fā)展應(yīng)用的成果，它們提供了對(duì)城市空間不同細(xì)節(jié)程度的直觀、高效表達(dá)。另外，建筑信息模型（BIM）作為建設(shè)工程領(lǐng)域的信息化集成手段，整合了多專業(yè)的精細(xì)數(shù)據(jù)資源，包括幾何、物理、規(guī)則等建筑空間和語(yǔ)義信息[3]。上述各類三維建模手段和數(shù)據(jù)資源各有特點(diǎn)，分別適用于不同的應(yīng)用場(chǎng)景，如傾斜攝影模型具有真實(shí)度高、建模速度快的特點(diǎn)，適用于大場(chǎng)景的可視化應(yīng)用[4]，但是其細(xì)部特征扭曲變形嚴(yán)重；而三維精細(xì)模型則可以支撐中小尺度下的城鄉(xiāng)規(guī)劃和基礎(chǔ)設(shè)施管理應(yīng)用；建筑信息模型更是能夠服務(wù)于建設(shè)工程全生命周期的管理[5]。

在數(shù)據(jù)大爆炸時(shí)代，城市三維空間數(shù)據(jù)獲取已不再是瓶頸，在全國(guó)推進(jìn)智慧城市建設(shè)的當(dāng)下，各行業(yè)對(duì)空間數(shù)據(jù)資源的應(yīng)用趨于交叉和協(xié)同，對(duì)數(shù)據(jù)服務(wù)保障能力提出了更高的要求。當(dāng)前，對(duì)各類城市三維模型進(jìn)行幾何、語(yǔ)義、時(shí)態(tài)等多維度信息集成建庫(kù)和統(tǒng)一管理應(yīng)用正在成為三維地理信息技術(shù)的研究重點(diǎn)[6]。大規(guī)模三維數(shù)字城市場(chǎng)景的數(shù)據(jù)內(nèi)容具有復(fù)雜性和海量性的特點(diǎn)，主要表現(xiàn)在對(duì)象類型繁多、模型精細(xì)程度不同、數(shù)量多且對(duì)象在空間上隨機(jī)分布、聚集和離散程度不均衡等方面[7]。現(xiàn)有的建庫(kù)方案主要是針對(duì)各類模型數(shù)據(jù)特點(diǎn)分別建庫(kù)、獨(dú)立存儲(chǔ)，在城市模型數(shù)據(jù)管理應(yīng)用中主要存在以下問(wèn)題：①數(shù)據(jù)之間的空間異構(gòu)、尺度異構(gòu)、格式異構(gòu)等特點(diǎn)導(dǎo)致集成度低，數(shù)據(jù)冗余度大；②模型對(duì)象缺少語(yǔ)義關(guān)聯(lián)，時(shí)空一致性差限制了地理空間分析能力的拓展提升。

綜上所述，本文研究建立了新型三維測(cè)繪地理信息成果集成建庫(kù)技術(shù)路線，如圖1所示。首先，在大尺度上對(duì)地理空間進(jìn)行格網(wǎng)劃分，滿足對(duì)基本數(shù)據(jù)單元的索引，進(jìn)而制訂空間地理實(shí)體編碼標(biāo)準(zhǔn)，結(jié)合空間格網(wǎng)與地理實(shí)體的位置關(guān)系確定實(shí)體的唯一編碼，為多級(jí)LOD和多時(shí)態(tài)數(shù)據(jù)資源關(guān)聯(lián)提供基準(zhǔn)。然后，分別進(jìn)行地理實(shí)體表和三維城市數(shù)據(jù)庫(kù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，重點(diǎn)描述多維度數(shù)據(jù)資源的庫(kù)表結(jié)構(gòu)和關(guān)聯(lián)關(guān)系，考慮到現(xiàn)實(shí)對(duì)象類別之間的差異性，提供了動(dòng)態(tài)擴(kuò)展機(jī)制來(lái)支持差異化信息的組織管理；作為數(shù)據(jù)庫(kù)的基礎(chǔ)支撐，元數(shù)據(jù)和時(shí)空索引研究也是集成數(shù)據(jù)庫(kù)建設(shè)的關(guān)鍵。最后，研究建立數(shù)據(jù)庫(kù)更新和服務(wù)發(fā)布機(jī)制，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)資源的良性循環(huán)和對(duì)外的數(shù)據(jù)鏈條保障。

圖1 新型三維測(cè)繪地理信息產(chǎn)品集成建庫(kù)技術(shù)路線Fig.1 Technology route of database building of new 3D mapping geographic information products

1 集成建庫(kù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與組織

由于空間格網(wǎng)劃分和地理實(shí)體編碼部分與模型數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)入庫(kù)相關(guān)，將在下一節(jié)具體闡述。本節(jié)主要介紹多源三維信息模型集成建庫(kù)的庫(kù)表結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)研究。一方面，建立地理實(shí)體表，為模型對(duì)象提供語(yǔ)義關(guān)聯(lián)基礎(chǔ)，另一方面，根據(jù)不同模型數(shù)據(jù)的細(xì)節(jié)表達(dá)特征，設(shè)計(jì)基于LOD級(jí)別的三維城市數(shù)據(jù)庫(kù)表，同時(shí)建立數(shù)據(jù)庫(kù)動(dòng)態(tài)擴(kuò)展機(jī)制，支持專題地物類的擴(kuò)展支持。

1.1 地理實(shí)體表構(gòu)建

地理實(shí)體（Geo-Entity）是現(xiàn)實(shí)世界中獨(dú)立存在、可以唯一性標(biāo)識(shí)的自然或人工地物。在本研究中，基于面向?qū)ο蠼７椒╗8]，以地理實(shí)體作為多來(lái)源和多時(shí)態(tài)模型對(duì)象的關(guān)聯(lián)基礎(chǔ)，實(shí)現(xiàn)同一地理對(duì)象在空間數(shù)據(jù)庫(kù)中的多比例尺集成管理。本研究設(shè)計(jì)的地理實(shí)體屬性表結(jié)構(gòu)見(jiàn)表1。其中地理實(shí)體編碼由上述地理空間格網(wǎng)劃分和實(shí)體編碼規(guī)則唯一生成。屬性表中定義字段為現(xiàn)實(shí)世界地理實(shí)體的公共基本屬性，具體的數(shù)據(jù)描述見(jiàn)表中數(shù)據(jù)說(shuō)明。其中對(duì)象的“出現(xiàn)時(shí)間”和“消亡時(shí)間”標(biāo)識(shí)了地理對(duì)象的生命周期，該屬性與對(duì)象的外接矩形坐標(biāo)信息聯(lián)合起來(lái)，實(shí)現(xiàn)在時(shí)空維度空間中對(duì)地理對(duì)象的定位，而地理實(shí)體編碼則起到唯一標(biāo)識(shí)的作用。

表1 地理實(shí)體屬性表結(jié)構(gòu)Tab.1 Table structure of geographical entity attribute

本研究地理實(shí)體數(shù)據(jù)來(lái)源于1:500全要素地形圖數(shù)據(jù)。從原始地形圖數(shù)據(jù)到地理實(shí)體數(shù)據(jù)需要執(zhí)行一系列的處理操作。首先，對(duì)1:500地形圖圖層與地理實(shí)體分類圖層進(jìn)行映射關(guān)聯(lián)，根據(jù)映射關(guān)系生成基于原始地形圖要素?cái)?shù)據(jù)的新分層數(shù)據(jù)；然后，對(duì)各圖層數(shù)據(jù)進(jìn)行GIS規(guī)范化處理，包括對(duì)面層閉合要素進(jìn)行自動(dòng)構(gòu)面處理等；最后，根據(jù)要素中心點(diǎn)坐標(biāo)所在的格網(wǎng)和圖層對(duì)應(yīng)的實(shí)體類型進(jìn)行自動(dòng)地理實(shí)體編碼，并同步原始地形數(shù)據(jù)中的相關(guān)屬性。

1.2 三維城市數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)

三維城市數(shù)據(jù)庫(kù)以地理實(shí)體表作為總的牽引，通過(guò)唯一標(biāo)識(shí)編碼來(lái)關(guān)聯(lián)同一地理實(shí)體的多源和多時(shí)態(tài)三維模型數(shù)據(jù)。根據(jù)模型數(shù)據(jù)表達(dá)現(xiàn)實(shí)世界的細(xì)節(jié)程度的差異，引入細(xì)節(jié)層級(jí)（Level of Detail, LOD）概念[9]，以LOD級(jí)別、時(shí)態(tài)和地理格網(wǎng)作為聯(lián)合鍵，對(duì)城市模型數(shù)據(jù)資源進(jìn)行組織和關(guān)聯(lián)。每個(gè)三維模型代表地理信息實(shí)體的某個(gè)時(shí)間段或空間范圍內(nèi)的形態(tài)，通過(guò)各自的ID作為標(biāo)識(shí)。每個(gè)三維模型包含幾何、特性（包括時(shí)間）和行為3種信息，其中幾何數(shù)據(jù)主體是三維模型的矢量結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)和紋理數(shù)據(jù)；其他非時(shí)空相關(guān)的信息存儲(chǔ)在特性數(shù)據(jù)中；行為數(shù)據(jù)是描述對(duì)象的空間變化（移動(dòng)、出現(xiàn)/消失、增加/減少、分裂等）、與相鄰對(duì)象的拓?fù)潢P(guān)系（相交、包含、鄰近）和度量變化（如距離）。動(dòng)態(tài)擴(kuò)展數(shù)據(jù)支持通過(guò)自定義幾何和屬性擴(kuò)展的方式，增加對(duì)建筑、交通等對(duì)象進(jìn)行數(shù)據(jù)補(bǔ)充記錄。

根據(jù)上述思路，研究設(shè)計(jì)了三維城市數(shù)據(jù)庫(kù)的總體邏輯關(guān)系，如圖2所示。圖中抽象地表達(dá)了庫(kù)中各類信息的構(gòu)成和關(guān)聯(lián)關(guān)系。數(shù)據(jù)庫(kù)對(duì)三維模型的記錄主要包括公共數(shù)據(jù)和動(dòng)態(tài)擴(kuò)展數(shù)據(jù)兩部分，并且通過(guò)時(shí)態(tài)、格網(wǎng)、LOD和地理實(shí)體編碼作為聯(lián)合鍵值實(shí)現(xiàn)對(duì)模型數(shù)據(jù)的唯一標(biāo)識(shí)，公共數(shù)據(jù)與動(dòng)態(tài)擴(kuò)展數(shù)據(jù)基于同樣的鍵值關(guān)聯(lián)，其關(guān)聯(lián)關(guān)系可能為0對(duì)1、1對(duì)1或者1對(duì)多。

圖2 三維城市數(shù)據(jù)庫(kù)表關(guān)系Fig.2 Relationship of 3D urban database tables

公共數(shù)據(jù)包括模型的幾何數(shù)據(jù)、特性數(shù)據(jù)和行為數(shù)據(jù)。不同類型的三維模型的幾何數(shù)據(jù)存儲(chǔ)策略不同，三維體塊模型和3D MAX模型的幾何數(shù)據(jù)包括模型的三角面頂點(diǎn)的坐標(biāo)、法線、紋理坐標(biāo)以及相關(guān)的材質(zhì)和紋理信息等；三維模型紋理數(shù)據(jù)包括背景紋理數(shù)據(jù)、普通紋理、光照貼圖紋理；研究將模型幾何數(shù)據(jù)和紋理數(shù)據(jù)的分離存儲(chǔ)，自然實(shí)現(xiàn)了紋理的共享共用，避免了模型之間紋理重復(fù)現(xiàn)象，提高了數(shù)據(jù)的一致性和完整性。傾斜攝影模型的幾何數(shù)據(jù)采用二進(jìn)制的方式存儲(chǔ)其單體化后的原始數(shù)據(jù)；BIM模型無(wú)需單體化，同樣以二進(jìn)制的方式存儲(chǔ)經(jīng)過(guò)信息過(guò)濾后的模型數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)庫(kù)統(tǒng)一按名字存儲(chǔ)所有三維模型的二進(jìn)制數(shù)據(jù)。特性數(shù)據(jù)項(xiàng)根據(jù)對(duì)象類型的不同而不同，如建筑模型的屬性數(shù)據(jù)包括建筑名稱、權(quán)屬單位、使用性質(zhì)、建筑結(jié)構(gòu)、建筑層數(shù)、建筑用途等字段，交通路網(wǎng)模型和附屬設(shè)施模型的屬性數(shù)據(jù)包括名稱、類別、權(quán)屬單位等字段。為兼容模型數(shù)據(jù)特性數(shù)據(jù)存儲(chǔ)，通過(guò)抽提各類模型對(duì)象的公共屬性信息建立模型公共特性數(shù)據(jù)表。模型行為數(shù)據(jù)管理地理實(shí)體的空間變化、地理實(shí)體之間的語(yǔ)義拓?fù)潢P(guān)系以及實(shí)體的度量變化。其中實(shí)體空間變化包括位置變化、實(shí)體分裂與合并、實(shí)體出現(xiàn)于消失等；實(shí)體拓?fù)潢P(guān)系包括位于、部分-組成、連通等，如通過(guò)“位于”和“部分-組成”語(yǔ)義關(guān)系表達(dá)建筑的內(nèi)部邏輯構(gòu)成以及建筑內(nèi)外空間和實(shí)體的“所屬關(guān)系”，通過(guò)建筑內(nèi)部空間之間明確的連通關(guān)系建立建筑內(nèi)部的三維網(wǎng)絡(luò)，能夠支持室內(nèi)外一體化尋徑等復(fù)雜空間決策應(yīng)用；實(shí)體度量變化主要記錄實(shí)體的特性中關(guān)于具體量值的變化，包括距離、面積、體量等特性變化。

城市三維空間數(shù)據(jù)涉及的模型類別包括建筑、交通、水系、管線、設(shè)施等。從對(duì)象的屬性和幾何特征差異考慮，增加動(dòng)態(tài)擴(kuò)展數(shù)據(jù)部分，通過(guò)數(shù)據(jù)庫(kù)表自定義擴(kuò)展機(jī)制，實(shí)現(xiàn)對(duì)專題信息的動(dòng)態(tài)擴(kuò)展。動(dòng)態(tài)擴(kuò)展數(shù)據(jù)庫(kù)表及關(guān)系設(shè)計(jì)如圖3所示。其中，藍(lán)色表為動(dòng)態(tài)擴(kuò)展的核心表，主要管理擴(kuò)展特性數(shù)據(jù)和模型數(shù)據(jù)；紫色表為擴(kuò)展庫(kù)表外部關(guān)聯(lián)的公共數(shù)據(jù)主表（字段簡(jiǎn)化），黃色表為字典表，記錄動(dòng)態(tài)擴(kuò)展相關(guān)的地物類別。擴(kuò)展模型表支持對(duì)主體模型外附屬的模型實(shí)體文件的管理，采用BLOB字段以大二進(jìn)制方式進(jìn)行存儲(chǔ)。

圖3 動(dòng)態(tài)擴(kuò)展數(shù)據(jù)庫(kù)表及關(guān)系Fig.3 Relationships of dynamically expanding database tables

1.3 多級(jí)模型關(guān)聯(lián)與索引

按照總體的三維城市模型集成數(shù)據(jù)庫(kù)框架結(jié)構(gòu)，不同來(lái)源模型數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)不同LOD層級(jí)，并且相鄰LOD的地物要素之間存在明確的對(duì)應(yīng)關(guān)系。以樹(shù)型結(jié)構(gòu)表示的多級(jí)模型關(guān)聯(lián)關(guān)系如圖4a所示，具體關(guān)聯(lián)關(guān)系包括一對(duì)一、一對(duì)空和一對(duì)多。其關(guān)聯(lián)結(jié)構(gòu)反映了低LOD數(shù)據(jù)向高LOD數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化的進(jìn)程。根據(jù)本研究模型對(duì)象關(guān)聯(lián)設(shè)計(jì)，系統(tǒng)中不同級(jí)別LOD場(chǎng)景對(duì)象的關(guān)聯(lián)圖示如圖4b所示。圖中多個(gè)LOD級(jí)別的場(chǎng)景中，相同的地物被選中，隨著場(chǎng)景的縮放而保持選中狀態(tài)，LOD4級(jí)別直接顯示選中對(duì)象的BIM模型，即內(nèi)部樓層的墻體結(jié)構(gòu)信息。

圖4 多級(jí)模型對(duì)象關(guān)聯(lián)Fig.4 Multi-level object association model

由于時(shí)空對(duì)象的屬性和空間結(jié)構(gòu)會(huì)隨著時(shí)間的推移而變化，伴隨著新的對(duì)象出現(xiàn)、已有對(duì)象的更新和已有時(shí)空對(duì)象的消失。由于時(shí)空對(duì)象的上述時(shí)間維度和空間維度上的特點(diǎn)，三維城市數(shù)據(jù)庫(kù)的索引設(shè)計(jì)需要顧及時(shí)空數(shù)據(jù)查詢的復(fù)雜度和普適性。本研究設(shè)計(jì)采用一種“二維空間索引+三維空間索引+時(shí)間索引”的三維索引結(jié)構(gòu)，如圖5所示。首先，利用二維空間索引定位對(duì)象所在的空間格網(wǎng)，這是在大的空間尺度下的粗級(jí)篩選；然后，利用三維空間索引在格網(wǎng)內(nèi)對(duì)象集合中進(jìn)一步確定待檢索對(duì)象實(shí)體；最后，根據(jù)時(shí)間索引確定三維城市數(shù)據(jù)庫(kù)中的模型實(shí)例。實(shí)際應(yīng)用中，多級(jí)檢索機(jī)制適用于海量異構(gòu)數(shù)據(jù)的高效組織管理。

圖5 多級(jí)時(shí)空索引檢索Fig.5 Multi-level spatio-temporal indexing

2 三維測(cè)繪產(chǎn)品入庫(kù)與更新

2.1 地理空間格網(wǎng)劃分與實(shí)體編碼

地理格網(wǎng)框架的建立是整個(gè)空間數(shù)據(jù)組織的基礎(chǔ)。本研究參照現(xiàn)行的推薦性國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《地理格網(wǎng)》（GB/T12409-2009）[10]規(guī)定和實(shí)際應(yīng)用精度要求建立多級(jí)直角坐標(biāo)格網(wǎng)。在空間數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中，每個(gè)單元網(wǎng)格用來(lái)承載三維空間區(qū)域內(nèi)的對(duì)象，因此，地理實(shí)體編碼是以地理空間格網(wǎng)編碼為基礎(chǔ)，編碼由地理空間格網(wǎng)編碼和格網(wǎng)內(nèi)實(shí)體編碼構(gòu)成，其中，實(shí)體編碼包括地理實(shí)體分類編碼和實(shí)體順序號(hào)，實(shí)體分類編碼參照國(guó)家基礎(chǔ)地理信息系統(tǒng)分類標(biāo)準(zhǔn)[11]。地理實(shí)體編碼中的空間格網(wǎng)編碼是由實(shí)體地理位置標(biāo)識(shí)點(diǎn)所在格網(wǎng)的經(jīng)向和緯向編碼構(gòu)成。實(shí)體地理位置標(biāo)識(shí)點(diǎn)的定義參照測(cè)繪行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《地理信息公共服務(wù)平臺(tái)地理實(shí)體與地名地址數(shù)據(jù)規(guī)范（CH/Z 9010-2011）》實(shí)施，即，面狀區(qū)域?qū)ο蟮闹匦狞c(diǎn)點(diǎn)位，線狀實(shí)體中心點(diǎn)的點(diǎn)位，自然地物的中心點(diǎn)或標(biāo)志點(diǎn)。利用實(shí)體地理位置標(biāo)識(shí)點(diǎn)能夠有效解決跨格網(wǎng)實(shí)體要素的編碼問(wèn)題。

2.2 數(shù)據(jù)檢查入庫(kù)

根據(jù)數(shù)據(jù)來(lái)源的不同，三維測(cè)繪產(chǎn)品檢查入庫(kù)總體技術(shù)框架如圖6所示，從示意圖的左上部分起始，以1:500地形圖更新數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，進(jìn)行數(shù)據(jù)編碼和GIS化處理，生成數(shù)據(jù)庫(kù)的基礎(chǔ)部分，即地理實(shí)體數(shù)據(jù)庫(kù)；數(shù)據(jù)庫(kù)中不同LOD級(jí)別對(duì)應(yīng)了不同的三維測(cè)繪產(chǎn)品來(lái)源，所有的數(shù)據(jù)在入庫(kù)之前都需要與地理實(shí)體數(shù)據(jù)進(jìn)行空間匹配，即保證同名對(duì)象在三維地理空間中保持相同的位置，同時(shí)為不同來(lái)源的數(shù)據(jù)設(shè)置相同的空間參考和時(shí)間基準(zhǔn)；經(jīng)過(guò)預(yù)處理后，建立模型數(shù)據(jù)與地理實(shí)體數(shù)據(jù)之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系，即為模型數(shù)據(jù)賦予地理實(shí)體編碼，并導(dǎo)入至臨時(shí)庫(kù)；對(duì)已入臨時(shí)庫(kù)的模型數(shù)據(jù)進(jìn)行質(zhì)量檢查，包括幾何精度、一致性等檢查內(nèi)容，最終完成三維測(cè)繪產(chǎn)品數(shù)據(jù)的入庫(kù)管理。

圖6 數(shù)據(jù)檢查入庫(kù)流程Fig.6 Data check and storage flow

2.3 數(shù)據(jù)庫(kù)更新

集成數(shù)據(jù)資源更新方式包括動(dòng)態(tài)更新和全局更新兩種，如圖7所示。動(dòng)態(tài)更新是在城市新建、改建工程項(xiàng)目竣工后，通過(guò)竣工測(cè)量和三維建模任務(wù)進(jìn)行數(shù)據(jù)資源更新，同時(shí)反饋至地理實(shí)體數(shù)據(jù)庫(kù)，進(jìn)行相應(yīng)的更新，動(dòng)態(tài)更新也可被看做是自底向上驅(qū)動(dòng)的數(shù)據(jù)更新。全局更新則是以年度為單位進(jìn)行年度普查更新，對(duì)照地理實(shí)體數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行區(qū)域內(nèi)變化檢測(cè)，并對(duì)變化的城市對(duì)象進(jìn)行數(shù)據(jù)補(bǔ)充采集，同步更新地理實(shí)體數(shù)據(jù)庫(kù)實(shí)體對(duì)象記錄。數(shù)據(jù)內(nèi)容更新的同時(shí)，需要進(jìn)行元數(shù)據(jù)更新。元數(shù)據(jù)更新內(nèi)容包括數(shù)據(jù)集的內(nèi)容、質(zhì)量、表示方式、空間參考、管理方式等。根據(jù)測(cè)繪生產(chǎn)管理單位的年度基礎(chǔ)測(cè)繪數(shù)據(jù)更新任務(wù)，可以同步驅(qū)動(dòng)新型三維測(cè)繪地理信息更新，從而保障數(shù)據(jù)更新的時(shí)效性和可靠性。

圖7 數(shù)據(jù)庫(kù)更新機(jī)制Fig.7 Database updating mechanism

3 集成應(yīng)用實(shí)踐

本文以重慶市兩江新區(qū)互聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)園為示范區(qū)，開(kāi)展新型三維測(cè)繪地理信息產(chǎn)品集成建庫(kù)和智慧應(yīng)用實(shí)踐。建庫(kù)集成的新型三維測(cè)繪地理信息產(chǎn)品包括：三維數(shù)字地形、傾斜攝影模型、精細(xì)三維模型和BIM模型。數(shù)據(jù)庫(kù)根據(jù)應(yīng)用場(chǎng)景和需求提供數(shù)據(jù)調(diào)取服務(wù)，滿足從產(chǎn)業(yè)園區(qū)規(guī)劃、建設(shè)和運(yùn)營(yíng)的全過(guò)程的保障支撐。

在宏觀規(guī)劃和路網(wǎng)設(shè)計(jì)階段，根據(jù)控規(guī)路網(wǎng)線型數(shù)據(jù)，在三維數(shù)字地形上進(jìn)行道路方案模擬，根據(jù)挖填土石方量和景觀風(fēng)貌的變化，輔助進(jìn)行路網(wǎng)優(yōu)化設(shè)計(jì)。如圖8所示，左圖為優(yōu)化前的路網(wǎng)設(shè)計(jì)方案，線型平直且挖方量大，而右側(cè)為優(yōu)化后的設(shè)計(jì)方案依山就勢(shì)。

圖8 園區(qū)道路網(wǎng)優(yōu)化設(shè)計(jì)Fig.8 Optimizing design of road network in industrial park

方案審查階段，可以對(duì)各個(gè)建筑物和地物進(jìn)行疊加分析，通過(guò)設(shè)置不同權(quán)值和數(shù)值，直觀顯示地物間的關(guān)系，來(lái)完成對(duì)現(xiàn)狀用地建設(shè)條件的評(píng)價(jià)[12]。在傾斜攝影實(shí)景模型和精細(xì)三維模型集成的場(chǎng)景中，疊加不同的建筑設(shè)計(jì)方案，從不同的視角查看建筑方案對(duì)城市景觀、天際線、開(kāi)放空間形態(tài)和布局等因素的影響，如圖9所示。

圖9 建筑方案審查Fig.9 Examination of architectural programme

建筑運(yùn)營(yíng)階段，以大場(chǎng)景三維精細(xì)模型為基礎(chǔ)，集成加載建筑全專業(yè)BIM模型，通過(guò)掛接監(jiān)控視頻、設(shè)備屬性、狀態(tài)等信息，輔助開(kāi)展建筑物業(yè)資產(chǎn)的精細(xì)化管理和維護(hù)，如圖10所示。

圖10 建筑物業(yè)資產(chǎn)管理維護(hù)Fig.10 Building property management and maintenance

面對(duì)城市多行業(yè)、多尺度的應(yīng)用需求，集成多源新型三維測(cè)繪地理信息產(chǎn)品的三維城市數(shù)據(jù)庫(kù)能夠提供廣泛一致的空間數(shù)據(jù)支撐，滿足對(duì)大場(chǎng)景城市景觀和小范圍海量數(shù)據(jù)的綜合調(diào)用和無(wú)縫平滑切換。

4 結(jié)束語(yǔ)

本文根據(jù)新型測(cè)繪地理信息行業(yè)發(fā)展趨勢(shì)和應(yīng)用需求，研究建立了新型三維測(cè)繪地理信息產(chǎn)品的檢查、入庫(kù)、更新技術(shù)流程，并提出了顧及多細(xì)節(jié)尺度、多來(lái)源、多時(shí)態(tài)特征的新型三維測(cè)繪地理信息產(chǎn)品集成建庫(kù)框架，實(shí)現(xiàn)對(duì)城市三維數(shù)字地形（LOD0）、建筑體塊模型（LOD1）、無(wú)人機(jī)傾斜攝影真三維模型（LOD2）、三維精細(xì)模型（LOD3），以及高細(xì)節(jié)層次建筑信息模型(LOD4)等數(shù)據(jù)的綜合集成管理，各級(jí)對(duì)象模型數(shù)據(jù)與現(xiàn)實(shí)世界地理實(shí)體對(duì)象關(guān)聯(lián)，顧及了語(yǔ)義相關(guān)模型之間的一致性和關(guān)聯(lián)性。

通過(guò)大范圍海量城市模型數(shù)據(jù)集成建庫(kù)，形成完整的三維空間數(shù)據(jù)基礎(chǔ)設(shè)施，能夠?yàn)橹腔鄢鞘薪ㄔO(shè)中各行業(yè)領(lǐng)域提供多源測(cè)繪產(chǎn)品的瀏覽、應(yīng)用和分析支撐。伴隨著城市化進(jìn)程的推進(jìn)，基于現(xiàn)有的數(shù)據(jù)更新采集機(jī)制，將形成更為完善的城市數(shù)據(jù)采集、處理、更新鏈條，從而更好地服務(wù)智慧城市建設(shè)需要。