深圳给“城市级实景三维”立了标杆

锐多宝 · 公众号 · · 2024-05-20 22:50

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我看过很多地方出台的实景三维数据规范，其中大多数都很无聊，无非是省里的抄部里的，市里的抄省里的。近日看到深圳市出台的《城市级实景三维数据规范》（以下简称“规范”），一番浏览之后大受震撼，或许这就是实景三维建设的最终目标。

规范里的实景三维数据分为三类：

实景三维（Mesh）模型：基于多角度倾斜摄影测量技术、机载激光扫描、航空摄影测量等技术获取的数据，构建的TIN网结构的几何模型；
实景三维（单体化）模型：基于多角度倾斜摄影、机载激光扫描等技术生产的能通过可视化、可量测、可独立分层分级、单体化的方式管理的水系、居民地及设施、交通、管线、地貌、植被与土质六大类要素的几何模型；
素模：描述含地物要素精准结构信息和精度的，且无纹理贴图的模型。

这里提到的Mesh模型就是一般的倾斜摄影，从规范中看也就是常规的3CM的要求，没什么特殊之处。

我最初以为“素模”是大家常说的白模，结果看到后面发现“素模”就是没有纹理的单体化模型。这种数据还是第一次在实景三维数据规范里见到，之前其他省市并没有提这种需求。另外一点不同是，这份数据规范里没有提到地理实体，而其他省市的规范里都包含地理实体。

真正让人意外的是这个“单体化”模型：

从功能要求上看，这个数据要可展示、可量测、可独立分层分级、单体化管理的数据；
从数据组成上看，这个数据包括水系、居民地及设施、交通、管线、地貌、植被与土质等六大类要素。

今年其他省市的单体化模型只做建筑物，且细节只做到LOD 1.3，映射通用纹理（一般建筑）和真实纹理（地标建筑）。深圳这个要求明显要远远高于其他省市，工作量上更是直接爆炸。看到这里我有点不敢置信，甚至怀疑是不是我理解的有问题。既然如此，我们不妨继续往下看。

规范里有个“数据内容及要求”的表，我将单体化模型这部分截取出来：

从这个表里可以看出来，上面的要求不是随便说说的。以水系为例，各种江、河、湖、海、沟渠、池塘及附属地物只要任意维度大于0.5米就需要进行独立进行建模；居民地及设施、交通也是类似，只要相关地物大于0.5米就要建模进行表达；地下的管线也要按照部件级实景三维的建设要求进行生产；甚至连地貌、植被和土质都要使用三维模型进行表达。

规范中要求这类成果数据提交MAX格式文件，也从侧面表示这些地物都需要由人工进行建模：

以下是规范中一些截图，大家可以看一下：

河流（倾斜）

河流（单体化）

河流（素模）

从河流的素模可以看出来，模型表面非常平整，这肯定是手工建模生产的，而单体化模型在素模的基础上进一步贴了纹理。如果说河流的模型比较平淡，不妨看看其他更加震撼的模型：

更多的图片就不再一一展示了，感兴趣的读者可以自行去阅读原规范（网络上搜索就能找到）。

前面大致地对这份规范进行了介绍，那么现在不妨来评价一下这份规范。实景三维一直以来都存在一些问题：

缺少语义，Mesh模型中各种地物都用三角面片表示，难以自动化地区分；
地物相互黏连，无法像传统点、线、面一样挂接业务数据；
无法像地形图一样每年滚动式动态局部更新（虽然可以通过瓦片替换、裁切解决，但是这种做法非常粗鲁）；
模型数据量大，在平台中渲染效率低；
模型在细节上变形严重，近距离观看观感很差。

深圳出的这个规范可以说解决了上述的全部问题，单体化模型完全可以像传统点、线、面一样使用，挂接相关数据，做空间查询和统计等；而素模则在单体化模型的基础上进一步去除了纹理，不仅降低了数据量，对渲染效率的提升也是巨大的。由于模型已经实现单体化，以后更新只要使用新模型替换旧模型就好，即使是一栋楼也能轻松更新。从这份数据方案可以看出来，这份规范的侧重点明显在单体化模型和素模上，倾斜摄影生成的模型更多是作为单体化模型生产、加工的依据。

另外，规范里不仅对建筑物进行单体化，而且对各种城市地物都进行了单体化。现在一些城市开始搞数字孪生城市，但对孪生城市到底怎么建却很模糊，更多地是将各种数据粗暴地堆砌在一起，缺乏足够的系统性和完整性。深圳这份数据规范可以说在模型数据层面给其他省市立了标杆，静态的孪生城市建成这个样子就已经达到目的了。如何让静态的城市动起来，与动态的物理城市相互映射则是下一步要解决的问题。我相信将来深圳信息化项目中肯定不会再直接使用Mesh模型了，而是使用单体化模型和素模，从而真正达到实景三维模型可看、可用的目标。

后来我去网上搜了今年深圳实景三维技术方案评审会的专家名单，看到名单里各个金光闪闪的大佬，只能说难怪难怪~