日前，經(jīng)中國地理信息產(chǎn)業(yè)協(xié)會審查批準，《空間三維模型數(shù)據(jù)格式》 (T/CAGIS 1—2019)團體標準（點擊下載）發(fā)布并已于8月31日正式實施。這是中國地理信息產(chǎn)業(yè)協(xié)會發(fā)布的第一個團體標準。

　　為什么制定《空間三維模型數(shù)據(jù)格式》標準?該標準對空間三維模型數(shù)據(jù)格式做了哪些規(guī)范?該標準規(guī)定的數(shù)據(jù)格式S3M具備哪些技術特點和優(yōu)勢?將如何推動我國三維地理空間數(shù)據(jù)的共享及深入應用?該標準為何提出，經(jīng)歷了怎樣的過程，有哪些單位參與?我們將為大家一一解讀。

　　解讀一：為什么制定《空間三維模型數(shù)據(jù)格式》標準?

　　三維GIS應用的發(fā)展，受到各種因素的影響，其中三維數(shù)據(jù)獲取的經(jīng)濟成本和時間代價是影響三維GIS大范圍推廣應用最重要的制約因素。

　　早期，三維數(shù)據(jù)生產(chǎn)主要靠人工建模，導致生產(chǎn)成本很高，生產(chǎn)周期很長，生產(chǎn)的三維數(shù)據(jù)精度不高，制約了三維GIS的廣泛應用。隨著測繪技術的不斷發(fā)展，新的三維數(shù)據(jù)獲取手段也不斷涌現(xiàn)，尤其是傾斜攝影測量、三維激光掃描等新型測繪技術的出現(xiàn)，使海量三維空間數(shù)據(jù)的獲取成為可能。三維數(shù)據(jù)獲取方式的變革，大大降低了三維數(shù)據(jù)生產(chǎn)的人工成本和時間周期。此外，BIM+GIS的應用熱潮也讓BIM數(shù)據(jù)成為了三維GIS應用的重要數(shù)據(jù)來源。

　　但伴隨著大規(guī)模的三維空間數(shù)據(jù)的不斷積累，如何實現(xiàn)三維空間數(shù)據(jù)的高效發(fā)布、數(shù)據(jù)共享與互操作成為困擾大多數(shù)用戶的問題。眾多異構三維模型格式，比如.fbx，.X，.dae，.3ds等，通常用于表達單個模型，并且不具有地理位置信息，所以不具備表達大規(guī)模三維地理空間模型數(shù)據(jù)的能力。三維空間數(shù)據(jù)缺少統(tǒng)一、開放的格式規(guī)范。

　　《空間三維模型數(shù)據(jù)格式》標準定義了一種開放式、可擴展的三維地理空間數(shù)據(jù)格式——Spatial 3D Model(S3M)，為空間三維模型數(shù)據(jù)在不同終端之間的傳輸、交換與共享提供數(shù)據(jù)格式的具體規(guī)范。

　　解讀二：該標準對空間三維模型數(shù)據(jù)格式做了哪些規(guī)范?

　　相關規(guī)范如下：

　　1、 涵蓋的數(shù)據(jù)類型該標準涵蓋的數(shù)據(jù)類型包括但不限于：

　　1)傳統(tǒng)模型數(shù)據(jù)：城市級的人工建模三維模型數(shù)據(jù);2)實景三維數(shù)據(jù)：包括大規(guī)模的傾斜攝影建模數(shù)據(jù)和點云數(shù)據(jù);3)建筑信息模型(Building Information Modeling，BIM)數(shù)據(jù)：采用BIM設計軟件制作的三維模型數(shù)據(jù);4)矢量數(shù)據(jù)：包括二維點/線/面數(shù)據(jù)、三維點/線/面數(shù)據(jù)、城市三維管線數(shù)據(jù)。

　　2、 數(shù)據(jù)組織結構

　　該標準規(guī)定了空間三維模型數(shù)據(jù)格式具體內(nèi)容的組織方式，包括：

　　1)樹形結構：規(guī)定樹形結構可以靈活地采用具有空間關系的空間數(shù)據(jù)結構，例如四叉樹、八叉樹、K-D樹、R樹等;2)細節(jié)層次(Level of Detail，LOD)：規(guī)定采用包含LOD的樹形結構對數(shù)據(jù)進行組織和管理，自上而下由粗糙層逐步過渡到精細層;3)實例化：規(guī)定采用實例化實現(xiàn)相同模型的反復渲染，支持實例化模型的表達;4)單體化：規(guī)定通過預留字段存儲對象ID實現(xiàn)對象化/單體化表達，實現(xiàn)對建筑等地物進行單獨的選中、賦予屬性、查詢屬性、專題化表達、空間查詢等操作，而且可以在GPU內(nèi)實現(xiàn)該操作。

　　3、 文件存儲格式

　　該標準規(guī)定了空間三維模型數(shù)據(jù)的存儲格式規(guī)范，采用json和二進制格式存儲描述文件、數(shù)據(jù)文件、索引文件和屬性文件。二進制數(shù)據(jù)盡量按照OpenGL的數(shù)據(jù)渲染格式進行組織，以提升可視化性能。

　　該標準涵蓋的所有類型的數(shù)據(jù)均采用s3mb(Spatial 3D Model Binary)格式，避免復雜多樣的文件格式難以滿足實際應用時在效率、功能等方面的需求。

　　解讀三：該標準規(guī)定的數(shù)據(jù)格式S3M具備哪些技術特點和優(yōu)勢?

　　該標準適用于網(wǎng)絡環(huán)境和離線環(huán)境下三維空間數(shù)據(jù)的傳輸、交換與共享，適用于三維空間數(shù)據(jù)在不同終端(移動設備、瀏覽器、桌面電腦)上的三維地理信息系統(tǒng)相關應用。

　　該標準定義的S3M數(shù)據(jù)格式具備以下技術特點和優(yōu)勢：

　　1)支持表達多源地理空間數(shù)據(jù)：傾斜攝影模型、BIM、人工建模、激光點云、矢量、地下管線等多源數(shù)據(jù)。

　　2)具備海量數(shù)據(jù)高效繪制的能力：支持LOD、批次繪制、實例化等，提升渲染性能。

　　3)具備單體化選擇和查詢能力：支持高效選擇、支持批量修改對象顏色、批量修改對象可見性。

　　4)簡潔易讀：格式簡潔，易解析，適用于WebGL等輕量級客戶端。

　　5)高效傳輸：數(shù)據(jù)緊湊，以二進制形式保存，占用空間小，傳輸性能高。

　　6)快速載入顯卡：數(shù)據(jù)結構盡可能跟OpenGL接口保持一致，減少加載時間，高性能，低消耗。

　　7)跨終端：獨立于任何終端，適用于PC端、Web端、移動端，具有較好的兼容性。

　　8)擴展性好：支持擴展，允許增加一些多用途擴展或特定廠商的擴展。

　　9)完善的工具支撐：提供開源免費的S3M數(shù)據(jù)解析和轉(zhuǎn)換工具，支持3D-Tiles、OSGB等格式與S3M格式相互轉(zhuǎn)換。(開源地址：https://github.com/Super Map/s3m-spec，或掃描下方二維碼直接獲取相關工具。)

　　10)完善的配套設施：完整的解決方案，成熟的可行性，強大的實用性。基于S3M形成了完整的B/S及C/S架構的三維GIS應用解決方案，從數(shù)據(jù)生成、服務器端發(fā)布到多種客戶端加載應用等多個環(huán)節(jié)解決用戶實際問題。

　　解讀四：該標準將如何推動我國三維地理空間數(shù)據(jù)的共享及深入應用?

　　該標準在通過以中國工程院院士劉先林為組長的標準審查組評審時，專家組一致認為：該標準具有先進性和適用性，對于推動我國三維地理空間數(shù)據(jù)的共享及深入應用具有重要作用。

　　該標準將為不同應用系統(tǒng)之間的三維數(shù)據(jù)共享和互操作提供開放、標準、通用的數(shù)據(jù)格式基礎，推動傾斜攝影建模、激光點云、BIM等多源異構的三維數(shù)據(jù)融合，并兼容多種軟硬件環(huán)境，為實景三維中國和新型智慧城市建設貢獻力量。

　　開放的數(shù)據(jù)格式意味著任意三維數(shù)據(jù)提供方和三維數(shù)據(jù)接收方都可以支持對接。若用戶都采用了規(guī)定的數(shù)據(jù)標準，那么不同單位、不同系統(tǒng)、不同行業(yè)就可以便捷地進行數(shù)據(jù)共享行為，這樣不僅可以充分使用已有的數(shù)據(jù)資源，而且可以減少數(shù)據(jù)采集等重復勞動。例如，若是三維地理空間數(shù)據(jù)生產(chǎn)應用各階段的用戶都支持對接了S3M格式標準，就可以將獲取到的傾斜攝影建模數(shù)據(jù)、激光點云數(shù)據(jù)、BIM數(shù)據(jù)等各類大規(guī)模數(shù)據(jù)統(tǒng)一為S3M格式?；诖耍瑹o論是規(guī)劃建設全生命周期的各階段還是不同單位甚至是不同行業(yè)(如智慧城市、公安等)，都可以實現(xiàn)三維地理空間數(shù)據(jù)的共享和深入應用。

　　三維地理空間數(shù)據(jù)是建設實景三維中國和新型智慧城市的基礎性資源，數(shù)據(jù)開放共享是大數(shù)據(jù)發(fā)展和深入挖掘數(shù)據(jù)價值的基礎，是推進實景三維中國和新型智慧城市建設的重要抓手和核心內(nèi)容。《空間三維模型數(shù)據(jù)格式》標準的發(fā)布和實施，在一定程度上可以填補國家地理信息標準在三維數(shù)據(jù)相關方面的空白。

　　解讀五：《空間三維模型數(shù)據(jù)格式》標準制定的背后故事。

　　萌發(fā)設計S3M格式的念頭是源于一次富有挑戰(zhàn)性的經(jīng)歷。當時的情況是有工作人員希望在輕量級無插件的WebGL客戶端實現(xiàn)加載應用大規(guī)模的傾斜攝影建模數(shù)據(jù)、BIM模型以及城市級別的地下管網(wǎng)等數(shù)據(jù)。但是令人遺憾的是，這些數(shù)據(jù)格式五花八門，要實現(xiàn)在WebGL端加載應用多源數(shù)據(jù)，就需要對各種數(shù)據(jù)做兼容。這個過程要花費大量的時間和精力，而且即使實現(xiàn)了也不利于輕量級的客戶端或零客戶端的表達和應用。如何將多源異構的數(shù)據(jù)都統(tǒng)一到同一格式?這是標準制定專家們最初思考的問題。

　　在這之后，很多三維GIS用戶的經(jīng)歷又推進了S3M格式的開放共享。比如某用戶使用了某國外三維數(shù)據(jù)格式，但由于這個數(shù)據(jù)格式不公開，對于用戶來說這些數(shù)據(jù)好像“只進不出”，當然也無法實現(xiàn)數(shù)據(jù)的共享，而且還存在由于系統(tǒng)升級等原因?qū)е聰?shù)據(jù)無法使用的情況，給用戶造成了極大的不便。因此，用戶的迫切需求也推進了《空間三維模型數(shù)據(jù)格式》的制定。

　　該標準由中國地理信息產(chǎn)業(yè)協(xié)會提出，北京超圖股份有限公司牽頭起草，起草單位共有12家，其中有從事航空攝影測量、遙感測繪、數(shù)字影像圖制作、地理信息系統(tǒng)建設及工程測量等的骨干單位，有甲級建筑企業(yè)、智慧城市軟件開發(fā)商，更有作為全國城市規(guī)劃研究、設計和學術信息中心的中國城市規(guī)劃設計研究院，全國建筑行業(yè)最大的綜合性研究和開發(fā)機構中國建筑科學研究院有限公司，在建筑行業(yè)享有很高聲譽的中國建筑標準設計研究院有限公司。

　　目前，深圳珠科Altizure、東方道邇pixe3DBuilder Engine(P3BJet)、大勢智慧重建大師(GET3D)等傾斜攝影建模軟件已完成與該標準格式的對接，國內(nèi)外多個傾斜攝影建模軟件、BIM軟件及前端的三維渲染引擎正在開展對接工作。

　　該標準的標準文本將由標準出版社出版發(fā)行，在全國團體標準信息平臺和中國地理信息產(chǎn)業(yè)協(xié)會網(wǎng)站上刊出。北京超圖軟件股份有限公司負責技術解釋。點擊下載《空間三維模型數(shù)據(jù)格式》團體標準PDF文件!