北京山維科技股份有限公司

Beijing Sunway Technology Co .,Ltd.

EPSE 地理實(shí)體工作站

EPSE 地理實(shí)體工作站

近年來(lái),測繪地理信息行業(yè)內外部環(huán)境發(fā)生了較大變化,對新時(shí)期基礎測繪提出了新的要求。2015年國務(wù)院批復的《全國基礎測繪中長(cháng)期規劃綱要(2015-2030年)》 指出要加快推進(jìn)新型基礎測繪體系建設,不斷提升基礎測繪保障服務(wù)能力和水平。2019年全國自然資源工作會(huì )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(huì )議提出“兩支撐、一提升”工作定位,加強基礎測繪、加快推進(jìn)實(shí)景三維·中國建設。

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近年來(lái),測繪地理信息行業(yè)內外部環(huán)境發(fā)生了較大變化,對新時(shí)期基礎測繪提出了新的要求。2015年國務(wù)院批復的《全國基礎測繪中長(cháng)期規劃綱要(2015-2030年)》 指出要加快推進(jìn)新型基礎測繪體系建設,不斷提升基礎測繪保障服務(wù)能力和水平。2019年全國自然資源工作會(huì )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(huì )議提出“兩支撐、一提升”工作定位,加強基礎測繪、加快推進(jìn)實(shí)景三維·中國建設。




近年來(lái),測繪地理信息行業(yè)內外部環(huán)境發(fā)生了較大變化,對新時(shí)期基礎測繪提出了新的要求。2015年國務(wù)院批復的《全國基礎測繪中長(cháng)期規劃綱要(2015-2030年)》 指出要加快推進(jìn)新型基礎測繪體系建設,不斷提升基礎測繪保障服務(wù)能力和水平。2019年全國自然資源工作會(huì )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(huì )議提出“兩支撐、一提升”工作定位,加強基礎測繪、加快推進(jìn)實(shí)景三維·中國建設。

自然資源部也同步印發(fā)技術(shù)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(diǎn)技術(shù)大綱》與《實(shí)景三維中國建設技術(shù)大綱(2021版)》,并陸續出臺了7份技術(shù)文件,給出了新型基礎測繪建設的國家技術(shù)路線(xiàn)。

新型基礎測繪技術(shù)體系建設的工作取得了長(cháng)足的進(jìn)步,相關(guān)理論技術(shù)研究也在不斷推進(jìn)。然而,體系建設是一項系統性工作,需要閉環(huán)技術(shù)工藝進(jìn)行支撐,需要整體平臺解決方案保證落地實(shí)現。目前,覆蓋地理實(shí)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(shù)體系,仍然短缺。



總體介紹


圍繞地理實(shí)體,山維科技打造了EPS地理實(shí)體二三維一體化生產(chǎn)建庫更新與發(fā)布應用技術(shù)體系。體系以統一數據模型為基礎,實(shí)現了地理實(shí)體二三維一體生產(chǎn)質(zhì)檢、建庫更新和組裝派生,各環(huán)節動(dòng)態(tài)耦合,并集成了大量智能化功能。

技術(shù)體系由三大自主研發(fā)產(chǎn)品構成,EPSE地理實(shí)體工作站、地理實(shí)體二三維動(dòng)態(tài)更新管理系統和實(shí)景三維應用平臺融為一體、互為支撐,覆蓋地理實(shí)體完整技術(shù)環(huán)節,一站式解決新型基礎測繪全生命周期鏈條遇到的問(wèn)題。

體系具有四大技術(shù)特點(diǎn):“一體多態(tài)”數據模型實(shí)現了空間語(yǔ)義共同引導的地理實(shí)體定義,多源多維一體化生產(chǎn)實(shí)現了快速采編、多維多態(tài)的地理實(shí)體創(chuàng )建,實(shí)體級動(dòng)態(tài)更新機制實(shí)現了持續保鮮?;畹牡乩韺?shí)體管理,管道同步實(shí)現了按需組裝的地理實(shí)體派生和發(fā)布。

下面對技術(shù)實(shí)現情況進(jìn)行介紹。

 


 

“一體多態(tài)”數據模型


地理對象建模是地理信息技術(shù)體系建設的基礎。

眾所周知,空間和語(yǔ)義信息多態(tài)是地理實(shí)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(shí)現簡(jiǎn)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(tài)”的數據模型,能夠將多套數據攜帶的空間和語(yǔ)義多態(tài)信息,通過(guò)一套數據進(jìn)行完整封裝和表達。

具體來(lái)說(shuō),在地理實(shí)體內部,以實(shí)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(yǔ)義信息,并同步記錄多源異構三維空間表達;在地理實(shí)體間,通過(guò)關(guān)系記錄存儲實(shí)體間的語(yǔ)義關(guān)聯(lián)。




一體多態(tài)的數據模型,可以幫助地理實(shí)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(jìn)行萬(wàn)物皆實(shí)體的擴展。為生產(chǎn)建庫派生的實(shí)現,提供了堅實(shí)的數據結構支撐。



多源多維一體化的地理實(shí)體生產(chǎn)


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

首先,平臺能夠整合存量數據,實(shí)現二三維存量轉換的過(guò)程;其次,平臺能夠進(jìn)行二三維快速采編,實(shí)現智能化、部件化采集;然后,平臺能夠進(jìn)行實(shí)體多態(tài)化生產(chǎn)處理,通過(guò)跨平臺聯(lián)動(dòng)做到“一次測繪、多套產(chǎn)出”;最后,平臺能夠進(jìn)行智能化語(yǔ)義構建,實(shí)現關(guān)聯(lián)智能生產(chǎn)和規則計算的過(guò)程。



多源異構整合


平臺能夠對存量二維矢量和三維模型進(jìn)行實(shí)體化轉換生產(chǎn)。

在開(kāi)展二維矢量轉換生產(chǎn)的過(guò)程中,預先編制分類(lèi)編碼和語(yǔ)義屬性轉換映射方案,基于此建立轉換規則、開(kāi)發(fā)腳本。在劃定轉換范圍后便可以一鍵自動(dòng)轉換。

存量三維精模,多按片區進(jìn)行組織。在三維實(shí)體化之初,需要在SketchUp、3DMax等三維建模平臺內部,進(jìn)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(shí)體。這樣實(shí)體二三維空間表達便記錄到“一體多態(tài)”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(shí)體進(jìn)行快速提取,完成二三維快速采編的過(guò)程。

平臺集成了智能化算法對點(diǎn)云進(jìn)行自動(dòng)矢量化提取。目前平臺已支持20余種地理實(shí)體目標自動(dòng)矢量化,準確率達95%,精度優(yōu)于75px。

平臺還可以對城市三維部件進(jìn)行參數化采編。開(kāi)展三維部件生產(chǎn)時(shí),讀取三維部件模型,導入本地模型庫;根據分類(lèi)編碼,選擇對應三維符號表達;在三維場(chǎng)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(shí)體多態(tài)化生產(chǎn)處理


平臺能夠完成地理實(shí)體多態(tài)生產(chǎn)的過(guò)程。

平臺可以瀏覽二維矢量、三維模型、地理場(chǎng)景等多源異構數據,并進(jìn)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(chǎn)房屋等單體精模時(shí),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(chǎn)道路等范圍精模時(shí),根據高程點(diǎn)自動(dòng)構建道路三角網(wǎng)模型,在三維建模平臺中完成材質(zhì)紋理創(chuàng )建。精模編輯后,回存EPSE進(jìn)行“一體多態(tài)”組織存儲。


 


智能化實(shí)體語(yǔ)義構建


根據相關(guān)標準,地理實(shí)體間存在關(guān)聯(lián)關(guān)系,關(guān)系具有空間、類(lèi)屬、時(shí)間、幾何構成等語(yǔ)義類(lèi)型。

平臺配置語(yǔ)義化規則庫,對發(fā)生關(guān)聯(lián)的實(shí)體,及關(guān)聯(lián)的語(yǔ)義類(lèi)型,分別進(jìn)行了說(shuō)明。通過(guò)預置規則庫基礎,還可以自定義配置關(guān)聯(lián)實(shí)體類(lèi)型和語(yǔ)義類(lèi)型,按需定制語(yǔ)義化規則。

基于語(yǔ)義化規則庫,開(kāi)展關(guān)聯(lián)創(chuàng )建工作,自動(dòng)或人工交互建立關(guān)聯(lián)記錄,編輯語(yǔ)義類(lèi)型和計算規則。實(shí)體間關(guān)聯(lián),可以進(jìn)行高亮共顯,提升了數據表現力。


 

實(shí)體級動(dòng)態(tài)更新機制


建立動(dòng)態(tài)更新機制

建立實(shí)體級動(dòng)態(tài)更新機制,實(shí)現地理實(shí)體更新管理。

地理實(shí)體動(dòng)態(tài)更新機制建設,以核心生產(chǎn)庫為基礎。在技術(shù)體系中,核心生產(chǎn)庫由地理實(shí)體數據庫、地理場(chǎng)景數據庫和元數據庫構成,同步記錄結構化地理實(shí)體和多源異構地理場(chǎng)景,基于時(shí)空一體進(jìn)行管理。

以核心生產(chǎn)庫為基礎,新建按實(shí)體更新模式,對長(cháng)跨度/專(zhuān)題實(shí)體進(jìn)行更新管理;對二三維實(shí)體及其關(guān)聯(lián)同步下載,將數據庫記錄轉為“一體多態(tài)”本地文件;下載后的文件,在EPSE中完成二三維一體更新生產(chǎn)質(zhì)檢,提交入庫前沖突檢測;系統自動(dòng)識別變化部分,進(jìn)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(guò)系統,對核心生產(chǎn)庫中實(shí)體及其關(guān)聯(lián)進(jìn)行無(wú)極歷史回溯。



 

 

 

 

動(dòng)態(tài)更新模式

核心生產(chǎn)庫中,同時(shí)存儲了地理實(shí)體和地理場(chǎng)景數據。

通過(guò)增量更新的方式保證地理實(shí)體現勢性。平臺自動(dòng)識別入庫地理實(shí)體中發(fā)生變化的部分,對其進(jìn)行增量動(dòng)態(tài)更新。關(guān)聯(lián)、精模、傾斜、DEM、DOM等多態(tài)信息,可以與二維矢量一起,同步進(jìn)行更新入庫的操作。

面向應用平臺,按照地理網(wǎng)格,建立瓦片緩存數據庫對地理場(chǎng)景進(jìn)行存儲和管理。平臺實(shí)現地理場(chǎng)景數據局部動(dòng)態(tài)更新的過(guò)程。通過(guò)地理網(wǎng)格替換方式,完成場(chǎng)景數據更新管理,并融入頂層重建技術(shù),實(shí)現城市尺度場(chǎng)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(shí)現地理實(shí)體同步組裝派生。

依托核心生產(chǎn)庫,從中自動(dòng)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(guò)按需組裝、智能化庫對庫派生的過(guò)程,得到傳統地形圖、實(shí)體集、實(shí)景三維、專(zhuān)題實(shí)體等服務(wù)產(chǎn)品。真正做到生產(chǎn)庫帶動(dòng)應用庫同步更新,服務(wù)產(chǎn)品24小時(shí)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(shí)時(shí)同步發(fā)布。不論是覆蓋全市的三維城市白模實(shí)體,一體多態(tài)的院落實(shí)體和部件三維實(shí)體,都可以進(jìn)行二三維緩存切片同步發(fā)布,在應用平臺中進(jìn)行現勢一張圖瀏覽。平臺還可以通過(guò)知識圖譜的形式,表達地理實(shí)體及其語(yǔ)義關(guān)聯(lián),并集成了圖算法通過(guò)語(yǔ)義關(guān)聯(lián)對地理實(shí)體進(jìn)行查詢(xún)。實(shí)時(shí)發(fā)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(shí)體二三維一體化生產(chǎn)建庫更新與發(fā)布應用技術(shù)體系,打通了地理實(shí)體組織、生產(chǎn)、管理、使用的全生命周期技術(shù)環(huán)節,有效解決了上海、西安、廣州、貴陽(yáng)等試點(diǎn)建設過(guò)程中遇到的問(wèn)題,為實(shí)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(wù)應用是新型基礎測繪和實(shí)景三維中國建設的重要特征。在山維科技研發(fā)產(chǎn)品體系中,圍繞地理實(shí)體的EPSE生產(chǎn)建庫派生平臺與圍繞實(shí)景三維的EPSGIS服務(wù)應用平臺是相輔相成的,地理實(shí)體相關(guān)技術(shù)體系的不斷成熟也會(huì )極大的帶動(dòng)服務(wù)應用,提升新型基礎測繪的服務(wù)保障能力。