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    北京山維科技股份有限公司

    Beijing Sunway Technology Co .,Ltd.

    EPSE 地理實體工作站

    EPSE 地理實體工作站

    近年來,測繪地理信息行業內外部環境發生了較大變化,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。

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    近年來,測繪地理信息行業內外部環境發生了較大變化,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。




    近年來,測繪地理信息行業內外部環境發生了較大變化,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性工作,需要閉環技術工藝進行支撐,需要整體平臺解決方案保證落地實現。目前,覆蓋地理實體完整生命周期的流程化、一體化、系統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建庫更新與發布應用技術體系。體系以統一數據模型為基礎,實現了地理實體二三維一體生產質檢、建庫更新和組裝派生,各環節動態耦合,并集成了大量智能化功能。

    技術體系由三大自主研發產品構成,EPSE地理實體工作站、地理實體二三維動態更新管理系統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節,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”數據模型實現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實現了快速采編、多維多態的地理實體創建,實體級動態更新機制實現了持續保鮮?;畹牡乩韺嶓w管理,管道同步實現了按需組裝的地理實體派生和發布。

    下面對技術實現情況進行介紹。

     


     

    “一體多態”數據模型


    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是地理實體的核心數據特征。傳統模型使用多套數據記錄信息,雖然實現簡單,但數據組織松散、管理難度大?;诖?,山維科技重新建立了一體多態”的數據模型,能夠將多套數據攜帶的空間和語義多態信息,通過一套數據進行完整封裝和表達。

    具體來說,在地理實體內部,以實體編碼作為數據記錄的標識。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。




    一體多態的數據模型,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。為生產建庫派生的實現,提供了堅實的數據結構支撐。



    多源多維一體化的地理實體生產


    “一體多態”數據模型支撐下,量身打造集成化工藝,使得地理實體生產端平臺具有以下四大功能。

    首先,平臺能夠整合存量數據,實現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,實現智能化、部件化采集;然后,平臺能夠進行實體多態化生產處理,通過跨平臺聯動做到“一次測繪、多套產出”;最后,平臺能夠進行智能化語義構建,實現關聯智能生產和規則計算的過程。



    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。

    在開展二維矢量轉換生產的過程中,預先編制分類編碼和語義屬性轉換映射方案,基于此建立轉換規則、開發腳本。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據接口,單體化精??梢砸绘I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”數據結構中,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%,精度優于75px。

    平臺還可以對城市三維部件進行參數化采編。開展三維部件生產時,讀取三維部件模型,導入本地模型庫;根據分類編碼,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。


     

    實體多態化生產處理


    平臺能夠完成地理實體多態生產的過程。

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

    EPSE打通了與SketchUp、3DMax等三維建模平臺的數據接口。生產房屋等單體精模時,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?;A,按幢精細編輯。

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


     


    智能化實體語義構建


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

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

    基于語義化規則庫,開展關聯創建工作,自動或人工交互建立關聯記錄,編輯語義類型和計算規則。實體間關聯,可以進行高亮共顯,提升了數據表現力。


     

    實體級動態更新機制


    建立動態更新機制

    建立實體級動態更新機制,實現地理實體更新管理。

    地理實體動態更新機制建設,以核心生產庫為基礎。在技術體系中,核心生產庫由地理實體數據庫、地理場景數據庫和元數據庫構成,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同步下載,將數據庫記錄轉為“一體多態”本地文件;下載后的文件,在EPSE中完成二三維一體更新生產質檢,提交入庫前沖突檢測;系統自動識別變化部分,進行增量更新入庫,將本地文件轉換為數據庫記錄。還可以通過系統,對核心生產庫中實體及其關聯進行無極歷史回溯。



     

     

     

     

    動態更新模式

    核心生產庫中,同時存儲了地理實體和地理場景數據。

    通過增量更新的方式保證地理實體現勢性。平臺自動識別入庫地理實體中發生變化的部分,對其進行增量動態更新。關聯、精模、傾斜、DEM、DOM等多態信息,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,按照地理網格,建立瓦片緩存數據庫對地理場景進行存儲和管理。平臺實現地理場景數據局部動態更新的過程。通過地理網格替換方式,完成場景數據更新管理,并融入頂層重建技術,實現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,實現地理實體同步組裝派生。

    依托核心生產庫,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則,通過按需組裝、智能化庫對庫派生的過程,得到傳統地形圖、實體集、實景三維、專題實體等服務產品。真正做到生產庫帶動應用庫同步更新,服務產品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布。不論是覆蓋全市的三維城市白模實體,一體多態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布,在應用平臺中進行現勢一張圖瀏覽。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,并集成了圖算法通過語義關聯對地理實體進行查詢。實時發布應用的緩存,可以支持超圖、ArcGIS等應用平臺的數據標準。



     

     總結

    山維科技EPS地理實體二三維一體化生產建庫更新與發布應用技術體系,打通了地理實體組織、生產、管理、使用的全生命周期技術環節,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。在山維科技研發產品體系中,圍繞地理實體的EPSE生產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。


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