BIM、倾斜摄影、地质体…城市地上地下等多源异构全空间数据一体化融合
2022-05-07 15:16
来源：GIS前沿
为满足实景三维中国建设需求，MapGIS在全空间、大数据、人工智能方面进行技术创新和研发，突破“BIM+GIS+IOT”技术瓶颈，融合城市地上下、室内外、历史现状未来多尺度、多粒度信息模型，形成了具备全空间特性的MapGIS CIM基础平台。实现了城市过去可追溯、现在可感知、未来可推演的“超能力”，助力城市高质量可持续发展。
自2021年8月通过城市信息模型（CIM）基础平台软件测评以来，MapGIS CIM平台不断创新升级，以实景三维数据为底座，打通了CIM数据生产、数据存储、数据处理、服务发布、数据可视化、分析应用等CIM业务流程。本文聚焦CIM数据融合，从全空间数据处理、二三维数据检查、多源异构数据融合等三方面进行介绍。
全空间数据处理
（一）倾斜摄影静态单体化
实景三维倾斜摄影数据常用格式为OSGB，OSGB数据以瓦片的形式保存三维模型，三维模型被分为一个个瓦片（Tile），每一块数据包含若干层多细节层次（LOD）数据，由最精细一级开始，经过简化生成上一级LOD，最粗一级LOD保存为单个OSGB文件。每个OSGB瓦片文件都存储了模型的贴图和结构信息，结构信息以TIN（不规则三角网）形式存储。
倾斜摄影单体化是使用矢量区分割倾斜摄影数据中指定LOD级别的数据，得到单体化模型数据的功能。
倾斜摄影静态单体化，通过用建筑物、道路等对应的矢量面，对倾斜摄影模型进行分割，将连续的三角面片网从物理上分割开，从而实现单体化。这种方式也可称之为“切割单体化”。
MapGIS CIM基础平台倾斜摄影单体化的基本思想是：倾斜摄影转换为正射影像→影像半自动提取矢量区→静态切割单体化倾斜摄影。具体流程如下图：
（二）倾斜摄影动态单体化
MapGIS CIM基础平台动态单体化查询新增支持添加多个矢量图层，支持设置单体化属性关联字段，可根据需求增删字段，关联对应矢量数据的属性字段。
（三）物联感知数据与地理实体建立关联
以地理实体库为基础，MapGIS CIM基础平台通过地理实体关联多类型行业专题数据，将地理实体空间身份编码与业务专题编码建立连接，支持多层级地理实体之间、地理实体与行业专题数据之间的数据一体化关联，包括存储在DataStore中的非结构数据和IoT数据等。非结构数据如房屋产权信息、房屋户型图等；IoT物联网数据包括传感器数据、摄像头数据等。
针对已建模的分层分户数据，借助实体关联和服务发布，即可在前端展示分层分户的信息查询。统一了图文关联展示的数据标准、体系，打通了MapGIS全空间一张图和MapGIS DataStore产品间的壁垒，能够满足大体量数据关联展示的应用场景需求，进一步推动智慧城市的规划建设。
二三维数据检查
根据城市实体数据成果质量检查相关规范，MapGIS CIM基础平台可对实体对象的精度、空间、属性、拓扑等信息进行检查，并根据检查结果对模型实体空间、属性、纹理等信息进行编辑处理。
MapGIS CIM基础平台提供检查规则配置工具、数据属性检查工具、数据空间检查工具、三维模型数据检查工具以及结果处理工具，实现二三维模型的自动检查和处理；支持用Python脚本、工作流、模型扩展数据检查项等，方便用户调用。
多源异构数据融合
MapGIS CIM基础平台支持景观、BIM、倾斜摄影、管线、地质体、激光点云、矢量、遥感影像、实时数据等数据的一体化管理，实现全空间数据的一体化融合。
在XOY水平空间上，通过坐标转换或控制点匹配校正等方式进行位置配准，确保模型在水平方向的坐标统一；在Z方向的垂直空间上，通过模型实体与地形进行空间冲突检测，根据检测结果修正模型或地形高程，使模型实体与地形在垂直方向上完美贴合。
（一）三维数据配准
对不同来源的三维数据，通过位置配准，校正到和二维数据匹配的同一位置或偏移到指定位置，实现多个数据的空间坐标统一。
（二）冲突检测与融合
检测不同来源的三维数据与地形的相交情况，通过融合区域的插值计算，实现三维模型、倾斜摄影与地形的融合。
随着实景三维中国、数字孪生城市等新型基础设施建设如火如荼地开展，CIM平台愈发受到关注与重视，MapGIS CIM基础平台，通过整合城市地上地下、室内室外、过去和现在未来空间数据和物联网数据，为城市的数字化表达和管理提供空间信息底座，将有力地支撑城市规划、建设、管理和运行，实现数字城市与现实城市同生共长。
数据融合提供了海量的空间信息支撑，经过规范化处理和发布，将数据转化为数据服务，才能被广泛共享与使用，最终实现实景三维中国、数字孪生城市等的建设目标。
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