北京山维科技股份有限公司

Beijing Sunway Technology Co .,Ltd.

EPSE 地理实体工作站

近年来,测绘地理信息行业内外部环境发生了较大变化,对新时期基础测绘提出了新的要求。2015年国务院批复的《全国基础测绘中长期规划纲要(2015-2030年)》 指出要加快推进新型基础测绘体系建设,不断提升基础测绘保障服务能力和水平。2019年全国自然资源工作会议提出了加快基础测绘转型升级的具体要求。2021年7月全国地理信息管理工作会议提出“两支撑、一提升”工作定位,加强基础测绘、加快推进实景三维·中国建设。

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近年来,测绘地理信息行业内外部环境发生了较大变化,对新时期基础测绘提出了新的要求。2015年国务院批复的《全国基础测绘中长期规划纲要(2015-2030年)》 指出要加快推进新型基础测绘体系建设,不断提升基础测绘保障服务能力和水平。2019年全国自然资源工作会议提出了加快基础测绘转型升级的具体要求。2021年7月全国地理信息管理工作会议提出“两支撑、一提升”工作定位,加强基础测绘、加快推进实景三维·中国建设。




近年来,测绘地理信息行业内外部环境发生了较大变化,对新时期基础测绘提出了新的要求。2015年国务院批复的《全国基础测绘中长期规划纲要(2015-2030年)》 指出要加快推进新型基础测绘体系建设,不断提升基础测绘保障服务能力和水平。2019年全国自然资源工作会议提出了加快基础测绘转型升级的具体要求。2021年7月全国地理信息管理工作会议提出“两支撑、一提升”工作定位,加强基础测绘、加快推进实景三维·中国建设。

自然资源部也同步印发技术文件。2021年自然资源部先后出台了《新型基础测绘体系建设试点技术大纲》与《实景三维中国建设技术大纲(2021版)》,并陆续出台了7份技术文件,给出了新型基础测绘建设的国家技术路线。

新型基础测绘技术体系建设的工作取得了长足的进步,相关理论技术研究也在不断推进。然而,体系建设是一项系统性工作,需要闭环技术工艺进行支撑,需要整体平台解决方案保证落地实现。目前,覆盖地理实体完整生命周期的流程化、一体化、系统化新型基础测绘技术体系,仍然短缺。



总体介绍


围绕地理实体,山维科技打造了EPS地理实体二三维一体化生产建库更新与发布应用技术体系。体系以统一数据模型为基础,实现了地理实体二三维一体生产质检、建库更新和组装派生,各环节动态耦合,并集成了大量智能化功能。

技术体系由三大自主研发产品构成,EPSE地理实体工作站、地理实体二三维动态更新管理系统和实景三维应用平台融为一体、互为支撑,覆盖地理实体完整技术环节,一站式解决新型基础测绘全生命周期链条遇到的问题。

体系具有四大技术特点:“一体多态”数据模型实现了空间语义共同引导的地理实体定义,多源多维一体化生产实现了快速采编、多维多态的地理实体创建,实体级动态更新机制实现了持续保鲜保活的地理实体管理,管道同步实现了按需组装的地理实体派生和发布。

下面对技术实现情况进行介绍。

 


 

“一体多态”数据模型


地理对象建模是地理信息技术体系建设的基础。

众所周知,空间和语义信息多态是地理实体的核心数据特征。传统模型使用多套数据记录信息,虽然实现简单,但数据组织松散、管理难度大。基于此,山维科技重新建立了一体多态”的数据模型,能够将多套数据携带的空间和语义多态信息,通过一套数据进行完整封装和表达

具体来说,在地理实体内部,以实体编码作为数据记录的标识。同一记录具有多套二维空间表达和语义信息,并同步记录多源异构三维空间表达;在地理实体间,通过关系记录存储实体间的语义关联。




一体多态的数据模型,可以帮助地理实体保持二三维空间表达一致性,兼容传统地形要素和图元结构,并可以面向应用进行万物皆实体的扩展。为生产建库派生的实现,提供了坚实的数据结构支撑。



多源多维一体化的地理实体生产


“一体多态”数据模型支撑下,量身打造集成化工艺,使得地理实体生产端平台具有以下四大功能。

首先,平台能够整合存量数据,实现二三维存量转换的过程;其次,平台能够进行二三维快速采编,实现智能化、部件化采集;然后,平台能够进行实体多态化生产处理,通过跨平台联动做到“一次测绘、多套产出”;最后,平台能够进行智能化语义构建,实现关联智能生产和规则计算的过程。



多源异构整合


平台能够对存量二维矢量和三维模型进行实体化转换生产。

在开展二维矢量转换生产的过程中,预先编制分类编码和语义属性转换映射方案,基于此建立转换规则、开发脚本。在划定转换范围后便可以一键自动转换。

存量三维精模,多按片区进行组织。在三维实体化之初,需要在SketchUp、3DMax等三维建模平台内部,进行单体化切割。EPS打通了与三维建模平台的数据接口,单体化精模可以一键挂接到二维矢量实体。这样实体二三维空间表达便记录到“一体多态”数据结构中,在本地存储。




 

二三维快速采编


平台能够对地理实体进行快速提取,完成二三维快速采编的过程。

平台集成了智能化算法对点云进行自动矢量化提取。目前平台已支持20余种地理实体目标自动矢量化,准确率达95%,精度优于75px。

平台还可以对城市三维部件进行参数化采编。开展三维部件生产时,读取三维部件模型,导入本地模型库;根据分类编码,选择对应三维符号表达;在三维场景中,调整部件的位置、尺寸、方位空间信息后,即可批量完成符号化种植。


 

实体多态化生产处理


平台能够完成地理实体多态生产的过程。

平台可以浏览二维矢量、三维模型、地理场景等多源异构数据,并进行高亮共显,有效提升了数据表现能力。

EPSE打通了与SketchUp、3DMax等三维建模平台的数据接口。生产房屋等单体精模时,在三维建模平台中读取高精度房屋编组白模和同步倾斜纹理,作为精细化建模基础,按幢精细编辑。

生产道路等范围精模时,根据高程点自动构建道路三角网模型,在三维建模平台中完成材质纹理创建。精模编辑后,回存EPSE进行“一体多态”组织存储。


 


智能化实体语义构建


根据相关标准,地理实体间存在关联关系,关系具有空间、类属、时间、几何构成等语义类型。

平台配置语义化规则库,对发生关联的实体,及关联的语义类型,分别进行了说明。通过预置规则库基础,还可以自定义配置关联实体类型和语义类型,按需定制语义化规则。

基于语义化规则库,开展关联创建工作,自动或人工交互建立关联记录,编辑语义类型和计算规则。实体间关联,可以进行高亮共显,提升了数据表现力。


 

实体级动态更新机制


建立动态更新机制

建立实体级动态更新机制,实现地理实体更新管理。

地理实体动态更新机制建设,以核心生产库为基础。在技术体系中,核心生产库由地理实体数据库、地理场景数据库和元数据库构成,同步记录结构化地理实体和多源异构地理场景,基于时空一体进行管理。

以核心生产库为基础,新建按实体更新模式,对长跨度/专题实体进行更新管理;对二三维实体及其关联同步下载,将数据库记录转为“一体多态”本地文件;下载后的文件,在EPSE中完成二三维一体更新生产质检,提交入库前冲突检测;系统自动识别变化部分,进行增量更新入库,将本地文件转换为数据库记录。还可以通过系统,对核心生产库中实体及其关联进行无极历史回溯。



 

 

 

 

动态更新模式

核心生产库中,同时存储了地理实体和地理场景数据。

通过增量更新的方式保证地理实体现势性。平台自动识别入库地理实体中发生变化的部分,对其进行增量动态更新。关联、精模、倾斜、DEM、DOM等多态信息,可以与二维矢量一起,同步进行更新入库的操作。

面向应用平台,按照地理网格,建立瓦片缓存数据库对地理场景进行存储和管理。平台实现地理场景数据局部动态更新的过程。通过地理网格替换方式,完成场景数据更新管理,并融入顶层重建技术,实现城市尺度场景秒级加载和浏览。



 

同步按需组装与派生

构建同步管道机制,实现地理实体同步组装派生。

依托核心生产库,从中自动抽取多源多维的测绘素材。建设同步管道机制,面向“两支撑、一提升”的需要,构建多元转换映射规则,通过按需组装、智能化库对库派生的过程,得到传统地形图、实体集、实景三维、专题实体等服务产品。真正做到生产库带动应用库同步更新,服务产品24小时不打烊供给。

依托同步管道机制,还可以面向应用平台做到二三维缓存实时同步发布。不论是覆盖全市的三维城市白模实体,一体多态的院落实体和部件三维实体,都可以进行二三维缓存切片同步发布,在应用平台中进行现势一张图浏览。平台还可以通过知识图谱的形式,表达地理实体及其语义关联,并集成了图算法通过语义关联对地理实体进行查询。实时发布应用的缓存,可以支持超图、ArcGIS等应用平台的数据标准。



 

 总结

山维科技EPS地理实体二三维一体化生产建库更新与发布应用技术体系,打通了地理实体组织、生产、管理、使用的全生命周期技术环节,有效解决了上海、西安、广州、贵阳等试点建设过程中遇到的问题,为实景三维中国建设提供了一站式解决方案和集成化系统平台。

面向应用、服务应用是新型基础测绘和实景三维中国建设的重要特征。在山维科技研发产品体系中,围绕地理实体的EPSE生产建库派生平台与围绕实景三维的EPSGIS服务应用平台是相辅相成的,地理实体相关技术体系的不断成熟也会极大的带动服务应用,提升新型基础测绘的服务保障能力。