近年來，測繪地理信息行業(yè)內外部環(huán)境發(fā)生了較大變化，對新時期基礎測繪提出了新的要求。2015年國務院批復的《全國基礎測繪中長期規(guī)劃綱要（2015-2030年）》 指出要加快推進新型基礎測繪體系建設，不斷提升基礎測繪保障服務能力和水平。2019年全國自然資源工作會議提出了加快基礎測繪轉型升級的具體要求。2021年7月全國地理信息管理工作會議提出“兩支撐、一提升”工作定位，加強基礎測繪、加快推進實景三維·中國建設。

自然資源部也同步印發(fā)技術文件。2021年自然資源部先后出臺了《新型基礎測繪體系建設試點技術大綱》與《實景三維中國建設技術大綱（2021版）》，并陸續(xù)出臺了7份技術文件，給出了新型基礎測繪建設的國家技術路線。

新型基礎測繪技術體系建設的工作取得了長足的進步，相關理論技術研究也在不斷推進。然而，體系建設是一項系統(tǒng)性工作，需要閉環(huán)技術工藝進行支撐，需要整體平臺解決方案保證落地實現(xiàn)。目前，覆蓋地理實體完整生命周期的流程化、一體化、系統(tǒng)化新型基礎測繪技術體系，仍然短缺。

總體介紹

圍繞地理實體，山維科技打造了EPS地理實體二三維一體化生產(chǎn)建庫更新與發(fā)布應用技術體系。體系以統(tǒng)一數(shù)據(jù)模型為基礎，實現(xiàn)了地理實體二三維一體生產(chǎn)質檢、建庫更新和組裝派生，各環(huán)節(jié)動態(tài)耦合，并集成了大量智能化功能。

技術體系由三大自主研發(fā)產(chǎn)品構成，EPSE地理實體工作站、地理實體二三維動態(tài)更新管理系統(tǒng)和實景三維應用平臺融為一體、互為支撐，覆蓋地理實體完整技術環(huán)節(jié)，一站式解決新型基礎測繪全生命周期鏈條遇到的問題。

體系具有四大技術特點：“一體多態(tài)”數(shù)據(jù)模型實現(xiàn)了空間語義共同引導的地理實體定義，多源多維一體化生產(chǎn)實現(xiàn)了快速采編、多維多態(tài)的地理實體創(chuàng)建，實體級動態(tài)更新機制實現(xiàn)了持續(xù)保鮮?；畹牡乩韺嶓w管理，管道同步實現(xiàn)了按需組裝的地理實體派生和發(fā)布。

下面對技術實現(xiàn)情況進行介紹。

“一體多態(tài)”數(shù)據(jù)模型

地理對象建模是地理信息技術體系建設的基礎。

眾所周知，空間和語義信息多態(tài)是地理實體的核心數(shù)據(jù)特征。傳統(tǒng)模型使用多套數(shù)據(jù)記錄信息，雖然實現(xiàn)簡單，但數(shù)據(jù)組織松散、管理難度大?；诖?，山維科技重新建立了“一體多態(tài)”的數(shù)據(jù)模型，能夠將多套數(shù)據(jù)攜帶的空間和語義多態(tài)信息，通過一套數(shù)據(jù)進行完整封裝和表達。

具體來說，在地理實體內部，以實體編碼作為數(shù)據(jù)記錄的標識。同一記錄具有多套二維空間表達和語義信息，并同步記錄多源異構三維空間表達；在地理實體間，通過關系記錄存儲實體間的語義關聯(lián)。

一體多態(tài)的數(shù)據(jù)模型，可以幫助地理實體保持二三維空間表達一致性，兼容傳統(tǒng)地形要素和圖元結構，并可以面向應用進行“萬物皆實體”的擴展。為生產(chǎn)建庫派生的實現(xiàn)，提供了堅實的數(shù)據(jù)結構支撐。

多源多維一體化的地理實體生產(chǎn)

在“一體多態(tài)”數(shù)據(jù)模型支撐下，量身打造集成化工藝，使得地理實體生產(chǎn)端平臺具有以下四大功能。

首先，平臺能夠整合存量數(shù)據(jù)，實現(xiàn)二三維存量轉換的過程；其次，平臺能夠進行二三維快速采編，實現(xiàn)智能化、部件化采集；然后，平臺能夠進行實體多態(tài)化生產(chǎn)處理，通過跨平臺聯(lián)動做到“一次測繪、多套產(chǎn)出”；最后，平臺能夠進行智能化語義構建，實現(xiàn)關聯(lián)智能生產(chǎn)和規(guī)則計算的過程。

多源異構整合

平臺能夠對存量二維矢量和三維模型進行實體化轉換生產(chǎn)。

在開展二維矢量轉換生產(chǎn)的過程中，預先編制分類編碼和語義屬性轉換映射方案，基于此建立轉換規(guī)則、開發(fā)腳本。在劃定轉換范圍后便可以一鍵自動轉換。

存量三維精模，多按片區(qū)進行組織。在三維實體化之初，需要在SketchUp、3DMax等三維建模平臺內部，進行單體化切割。EPS打通了與三維建模平臺的數(shù)據(jù)接口，單體化精模可以一鍵掛接到二維矢量實體。這樣實體二三維空間表達便記錄到“一體多態(tài)”數(shù)據(jù)結構中，在本地存儲。

二三維快速采編

平臺能夠對地理實體進行快速提取，完成二三維快速采編的過程。

平臺集成了智能化算法對點云進行自動矢量化提取。目前平臺已支持20余種地理實體目標自動矢量化，準確率達95%，精度優(yōu)于75px。

平臺還可以對城市三維部件進行參數(shù)化采編。開展三維部件生產(chǎn)時，讀取三維部件模型，導入本地模型庫；根據(jù)分類編碼，選擇對應三維符號表達；在三維場景中，調整部件的位置、尺寸、方位空間信息后，即可批量完成符號化種植。

實體多態(tài)化生產(chǎn)處理

平臺能夠完成地理實體多態(tài)生產(chǎn)的過程。

平臺可以瀏覽二維矢量、三維模型、地理場景等多源異構數(shù)據(jù)，并進行高亮共顯，有效提升了數(shù)據(jù)表現(xiàn)能力。

EPSE打通了與SketchUp、3DMax等三維建模平臺的數(shù)據(jù)接口。生產(chǎn)房屋等單體精模時，在三維建模平臺中讀取高精度房屋編組白模和同步傾斜紋理，作為精細化建模基礎，按幢精細編輯。

生產(chǎn)道路等范圍精模時，根據(jù)高程點自動構建道路三角網(wǎng)模型，在三維建模平臺中完成材質紋理創(chuàng)建。精模編輯后，回存EPSE進行“一體多態(tài)”組織存儲。

智能化實體語義構建

根據(jù)相關標準，地理實體間存在關聯(lián)關系，關系具有空間、類屬、時間、幾何構成等語義類型。

平臺配置語義化規(guī)則庫，對發(fā)生關聯(lián)的實體，及關聯(lián)的語義類型，分別進行了說明。通過預置規(guī)則庫基礎，還可以自定義配置關聯(lián)實體類型和語義類型，按需定制語義化規(guī)則。

基于語義化規(guī)則庫，開展關聯(lián)創(chuàng)建工作，自動或人工交互建立關聯(lián)記錄，編輯語義類型和計算規(guī)則。實體間關聯(lián)，可以進行高亮共顯，提升了數(shù)據(jù)表現(xiàn)力。

實體級動態(tài)更新機制

建立動態(tài)更新機制

建立實體級動態(tài)更新機制，實現(xiàn)地理實體更新管理。

地理實體動態(tài)更新機制建設，以核心生產(chǎn)庫為基礎。在技術體系中，核心生產(chǎn)庫由地理實體數(shù)據(jù)庫、地理場景數(shù)據(jù)庫和元數(shù)據(jù)庫構成，同步記錄結構化地理實體和多源異構地理場景，基于時空一體進行管理。

以核心生產(chǎn)庫為基礎，新建按實體更新模式，對長跨度/專題實體進行更新管理；對二三維實體及其關聯(lián)同步下載，將數(shù)據(jù)庫記錄轉為“一體多態(tài)”本地文件；下載后的文件，在EPSE中完成二三維一體更新生產(chǎn)質檢，提交入庫前沖突檢測；系統(tǒng)自動識別變化部分，進行增量更新入庫，將本地文件轉換為數(shù)據(jù)庫記錄。還可以通過系統(tǒng)，對核心生產(chǎn)庫中實體及其關聯(lián)進行無極歷史回溯。

動態(tài)更新模式

核心生產(chǎn)庫中，同時存儲了地理實體和地理場景數(shù)據(jù)。

通過增量更新的方式保證地理實體現(xiàn)勢性。平臺自動識別入庫地理實體中發(fā)生變化的部分，對其進行增量動態(tài)更新。關聯(lián)、精模、傾斜、DEM、DOM等多態(tài)信息，可以與二維矢量一起，同步進行更新入庫的操作。

面向應用平臺，按照地理網(wǎng)格，建立瓦片緩存數(shù)據(jù)庫對地理場景進行存儲和管理。平臺實現(xiàn)地理場景數(shù)據(jù)局部動態(tài)更新的過程。通過地理網(wǎng)格替換方式，完成場景數(shù)據(jù)更新管理，并融入頂層重建技術，實現(xiàn)城市尺度場景秒級加載和瀏覽。

同步按需組裝與派生

構建同步管道機制，實現(xiàn)地理實體同步組裝派生。

依托核心生產(chǎn)庫，從中自動抽取多源多維的測繪素材。建設同步管道機制，面向“兩支撐、一提升”的需要，構建多元轉換映射規(guī)則，通過按需組裝、智能化庫對庫派生的過程，得到傳統(tǒng)地形圖、實體集、實景三維、專題實體等服務產(chǎn)品。真正做到生產(chǎn)庫帶動應用庫同步更新，服務產(chǎn)品24小時不打烊供給。

依托同步管道機制，還可以面向應用平臺做到二三維緩存實時同步發(fā)布。不論是覆蓋全市的三維城市白模實體，一體多態(tài)的院落實體和部件三維實體，都可以進行二三維緩存切片同步發(fā)布，在應用平臺中進行現(xiàn)勢一張圖瀏覽。平臺還可以通過知識圖譜的形式，表達地理實體及其語義關聯(lián)，并集成了圖算法通過語義關聯(lián)對地理實體進行查詢。實時發(fā)布應用的緩存，可以支持超圖、ArcGIS等應用平臺的數(shù)據(jù)標準。

 總結

山維科技EPS地理實體二三維一體化生產(chǎn)建庫更新與發(fā)布應用技術體系，打通了地理實體組織、生產(chǎn)、管理、使用的全生命周期技術環(huán)節(jié)，有效解決了上海、西安、廣州、貴陽等試點建設過程中遇到的問題，為實景三維中國建設提供了一站式解決方案和集成化系統(tǒng)平臺。

面向應用、服務應用是新型基礎測繪和實景三維中國建設的重要特征。在山維科技研發(fā)產(chǎn)品體系中，圍繞地理實體的EPSE生產(chǎn)建庫派生平臺與圍繞實景三維的EPSGIS服務應用平臺是相輔相成的，地理實體相關技術體系的不斷成熟也會極大的帶動服務應用，提升新型基礎測繪的服務保障能力。