CHT 9017-2012 三维地理信息模型数据库规范

三维地理信息模型数据库规范Specificationsforthedatabase2012-10-26发布2012-10-26发布国家测绘地理信息局CH/T9017—2012前言 12规范性引用文件 13术语和定义 14缩略语 25基本规定 26数据分类与数据库组成 37地形模型库 38要素模型库 69元数据库 810数据管理系统 9 附录A(资料性附录)常见分辨率数字高程模型数据切片最大等级数参考表 附录B(资料性附录)常见分辨率正射与真正射影像数据切片最大等级数参考表 ⅢCH/T9015—2012《三维地理信息模型数据产品规范》、CH/T9016—2012《三维地理信息模型生产规范》和CH/T9017—2012《三维地理信息模型数据库规范》对三维地理信息模型的数据获取、加工处理和生产建库等过程提出了具体技术要求，并做出了相应规范。本标准涵盖了三维地理信息模型数据库方面的内容。本标准的起草规则依据GB/T1.1—2009。本标准由国家测绘地理信息局提出并归口。本标准起草单位：中国测绘科学研究院、北京市测绘设计研究院、武汉市国土资源和规划信息中心、高德软件有限公司、建设综合勘察研究设计院有限公司和北京四维益友信息技术有限公司。本标准主要起草人：李成名、陈倬、赵占杰、陶迎春、吴璇、李扬、刘增良、李治庆、胡圣武、孟勇飞、1三维地理信息模型数据库规范本标准规定了三维地理信息模型数据库在数据内容、逻辑关系、数据组织、数据存储以及数据库管理功能等方面的要求。本标准适用于三维地理信息模型数据库的建设、更新和维护。2规范性引用文件下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，仅注日期的版本适用于本文件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本(包括所有的修改单)适用于本文件。GB/T17941数字测绘成果质量要求GB/T21740基础地理信息城市数据库建设规范GB/T23705数字城市地理信息公共平台地名/地址编码规则CH/T9015—2012三维地理信息模型数据产品规范CH/T9016—2012三维地理信息模型生产规范3术语和定义CH/T9015—2012界定的以及下列术语和定义适用于本文件。三维地理信息模型three-dimensionalmodelongeographicinformation能可视化反映相关地理要素在立体空间中的位置、几何形态、表面纹理及其属性等信息，包括各种地上主要地理信息的外部及地下空间，不含地上各建(构)筑物地理信息的内部。本标准中简称三维模型。[CH/T9015—2012,定义3.2]三维模型源数据库three-dimensionaloriginalmodeldatabase用于存放原始三维模型数据的数据库，原始三维模型数据是指采用三维建模软件制作的三维模型，可以用该建模软件打开和编辑，通常以关系数据库或文件方式存储。三维模型表现数据库three-dimensionalcachemodeldatabase用于存放三维成果模型数据的数据库，三维成果模型数据是对原始三维模型数据进行坐标转换、格式转换、分层、分块和切片等操作后的数据，通常以关系数据库或文件方式存储。将指定范围的地图按照指定尺寸和指定格式，切成若干行及列的矩形图片。通常情况下，这些图片覆盖空间上连片的范围，共用相同的信息内容和图式符号，分别具有唯一标识。24缩略语下列缩略语适用于本文件。DOM数字正射影像图(digitalorthophotomap)LOD细节层次(levelofdetail)5基本规定5.1空间参考系三维模型数据库应采用统一的、符合国家规定的平面坐标和高程系统。当采用地方坐标系时，应与国家统一坐标系统建立严密的转换关系。5.2时间参考系日期应采用公历纪元，时间应采用北京时间。5.3数据规格及命名要求三维模型数据的规格及命名应符合CH/T9016的规定。5.4三维模型数据质量5.4.1质量描述5.4.1.1三维模型数据质量应采用数据质量元素描述，符合GB/T17941的规定。数据质量元素包括数据完整性、逻辑一致性、位置精度、表现精度、属性精度和现势性等内容。5.4.1.2三维模型数据源、数据加工过程、数据内容取舍和数据更新维护过程等应有质量记录文档。5.4.2完整性三维模型数据应完整全面，不应有重复或遗漏。5.4.3逻辑一致性5.4.3.1概念一致性：三维模型数据分类、分层、数据结构、属性、模型间关系在同一层次上应保持一致，在不同层次上应符合统一的体现规则。5.4.3.2值域一致性：属性数据的属性项取值应在值域的界定范围内。5.4.3.3表现一致性：三维模型数据应保证整体效果、色调协调，烘焙光影关系一致。5.4.4位置精度入库前的数据、三维模型数据库中的数据，以及由三维模型数据库派生的三维模型数据产品的位置精度应满足相应产品标准所规定的精度要求。5.4.5表现精度三维模型的表现精度可以用平面精度、高度精度、地形精度、DOM精度、模型精细度以及纹理精细度六个指标来表述，应符号CH/T9015的规定。5.4.6属性精度属性数据的属性项及其名称、类型、长度、顺序、属性值等应准确、完整。35.4.7现势性5.4.7.1应定期或及时对三维模型数据进行更新。可采用按模型类型或按区域进行更新的方式。5.4.7.2元数据或属性数据中应包含时间标识。5.5信息安全与保密严格遵照中华人民共和国有关法律法规，根据三维模型数据的类型、位置精度和精细程度等进行分级、分类安全管理，并按GB/T21740的规定，建立相应的安全运行环境和保密管理制度。6数据分类与数据库组成三维模型数据库中的数据内容分为地形模型数据、要素模型数据和元数据三部分。6.2地形模型数据用于表达地面的起伏形态的三维模型数据，包括几何数据和地表纹理数据两部分。6.3要素模型数据地理要素的三维模型数据，包括建筑要素模型、交通要素模型、水系要素模型、植被要素模型、场地模型、管线及地下空间设施要素模型和其他要素七类模型。6.4元数据三维模型数据的说明数据，包括识别信息、数据质量信息、空间数据组织信息、空间参考信息、实体与属性信息、分发信息与限制信息等。6.5数据库组成三维模型数据库一般由模型数据库、数据管理系统和支撑环境三部分组成。其中，模型数据库是核心，按类型可分为地形模型库、要素模型库和元数据库三部分。7地形模型库7.1逻辑架构地形模型库依据是否用于可视化表现可以分为源数据分库和表现分库。源数据分库又根据类型分为数字高程模型子库和正射与真正射影像子库：数字高程模型子库又因格网间距不同分为若干层；正射与真正射影像子库也因分辨率不同分为若干层。表现分库也根据类型分为数字高程模型子库和正射与真正射影像子库：数字高程模型子库分为多级等尺寸的瓦片；正射与真正射影像子库分为多级等尺寸的瓦片。地形模型库逻辑架构见图1。7.2源数据分库7.2.1数字高程模型一个区域的数字高程模型的格网间距等级一般具有0.5m、1m、2m、2.5m、5m、12.5m、25m、50m、100m和1000m,这些不同精度等级的数字高程模型数据通常把每个等级分别完整拼接在一起，采用分层的方式存储在数据库中。47.2.2正射与真正射影像一个区域的正射与真正射影像的分辨率等级一般具有0.05m、0.1m、0.2m、0.5m、1m、2.5m、5m和30m,这些不同精度等级的影像数据通常把每个等级分别完整拼接在一起，采用分层的方式存储在数据库中。地形模型库地形模型库源数据分库数字高程模型子库正射与真正射影像子库数字高程模型子库正射与真正射影像子库表现分库n级图1地形模型库逻辑架构7.3表现分库7.3.1数字高程模型7.3.1.1瓦片尺寸及格式数字高程模型表现分库的瓦片尺寸Sa的计算公式为S₄=2cHLNGtlms(a*·式中：S₄——数字高程模型表现分库的瓦片尺寸；C——四分之一赤道周长，通常取C=6378137·π/2,单位为米(m);N——最大表示等级；Pmax——地形最高分辨率格网尺寸；CEILING(n,1)——取大于等于数值n的最小正整数。数字高程模型表现分库的瓦片格式规定为*.elev、*.asc和*.dem等交换格式。7.3.1.2级数计算根据建模区域数字高程模型源数据的格网尺寸(P×P)和瓦片尺寸(Sa×S₄),确定数字高程模型表现分库中瓦片的切片最大等级数Lax,其计算公式为L=CEILING[logf(P-S),1]…………式中：LAx——数字高程模型表现分库中瓦片需要切片的最大等级数；C——四分之一赤道周长，通常取C=6378137·π/2,单位为米(m);5P——原始数字高程模型格网尺寸；S₄——数字高程模型表现分库的瓦片尺寸；CEILING(n,1)——取大于等于数值n的最小正整数。常见分辨率数字高程模型数据切片最大等级数参见附录A。7.3.1.3瓦片生成以数字高程模型源数据为基础，采用工具软件，融合集成不同格网间距的数字高程模型数据，按照瓦片规定的尺寸和计算出的最大等级数，逐级进行切片，将不同等级的瓦片采用分层的方式存储在三维模型数据库中。7.3.2正射与真正射影像7.3.2.1瓦片尺寸及格式正射与真正射影像表现分库的瓦片尺寸S;的计算公式为式中：CN——正射与真正射影像表现分库的瓦片尺寸；——最大表示等级；——正射与真正射影像的最大分辨率；单位为米(m);CEILING(n,1)——取大于等于数值n的最小正整数。正射与真正射影像表现分库的瓦片格式规定为*.jpg、*.bmp和*.tif等交换格式，或*.dds三维压缩格式。7.3.2.2级数计算根据建模区域影像源数据的分辨率(R×R)和瓦片尺寸(S₁×S),确定正射与真正射影像表现分库中瓦片的切片最大等级数L,其计算公式为L=CEILING[logf(R-S),1]………式中：Lnax——正射与真正射影像表现分库中瓦片需要切片的最大等级数；C——四分之一赤道周长，通常取C=6378137·π/2,单位为米(m);R——原始影像分辨率；S;——正射与真正射影像表现分库的瓦片尺寸；CEILING(n,1)——取大于等于数值n的最小正整数。常见分辨率正射与真正射影像数据切片最大等级数参见附录B。7.3.2.3瓦片生成以影像源数据为基础，采用工具软件，融合集成不同分辨率的正射与真正射影像数据，按照瓦片规定6的尺寸和计算出的等级数，逐级进行切片，将不同等级的瓦片采用分层的方式存储在三维模型数据库中。7.3.3质量要求依靠工具软件分别打开数字高程模型和正射与真正射影像各等级的瓦片数据，并自动实现拼接，通过浏览方式检查生成的瓦片数据是否完整、遗漏，边缘是否正确。8要素模型库8.1逻辑架构要素模型库依据是否用于可视化表现可以分为源数据分库和表现分库。源数据分库又分为建筑要素、交通要素、水系要素、植被要素、场地、管线及地下空间设施要素和其他要素七个模型子库，各模型子库存放原始三维模型，每个模型含有几何、属性和纹理三类信息，其中，属性信息中包含地名信息。表现分库也分为建筑要素、交通要素、水系要素、植被要素、场地、管线及地下空间设施要素和其他要素七个模型子库，各模型子库存放用于三维可视化表现的模型，每个模型通过唯一编码与原始三维模型(LODO)一一对应，并含有LOD1、LOD2、LOD3、LOD4和LOD5五个不同表现细节层次等级的模型，见8.3.1。要素模型库逻辑架构见图2。其他要素模型其他要素模型场地模型植被要素模型水系要素模型交通要素模型建筑要素模型纹理其他要素模型属性素型模场地模型植被要素模型属性水系要素模型几何交通要素模型纹理属性几何建筑要素模型纹理几何图2要素模型库逻辑架构8.2源数据分库8.2.1建筑要素模型建筑要素模型数据包括各类建筑物及其附属设施的几何、纹理和属性数据。8.2.2交通要素模型交通要素模型数据包括道路、地面上轨道交通、桥梁和道路附属设施的几何、纹理和属性数据。8.2.3水系要素模型水系要素模型数据包括江、河、湖、海、井、泉、水库、池塘、沟渠等自然和人工水体的几何、纹理和属性数据。78.2.4植被要素模型植被要素模型数据包括道路两旁成行栽植的行道树和绿地，以及公园、社区、庭院种植的景观植物的几何、纹理和属性数据。8.2.5场地模型场地模型数据主要包括除建筑、交通、水系、植被之外的自然或人工修筑所占场地的几何、纹理和属性数据。8.2.6管线及地下空间设施要素模型8.2.6.1地上地下管线地上地下管线主要包括铺设在道路地上或地下，分支到道路两旁建筑物中，用于满足日常所需的供水、排水、供电、通信、供热、供气的架空及地下管线，以及特殊用途的地下管线等的几何、纹理和属性8.2.6.2地下人防设施地下人防设施主要包括具有防护要求的特殊地下建筑的几何、纹理和属性数据。8.2.6.3地下交通设施地下交通设施主要包括地铁、地下停车场等交通用途设施的几何、纹理和属性数据。8.2.7其他要素模型其他要素模型主要包括除建筑、交通、水系、植被、场地、管线及地下空间设施以外的要素模型的几何、纹理和属性数据。8.3表现分库8.3.1表现等级对于每一个要素模型，通过模型平面精度、模型高度精度、模型精细度和纹理精细度等四个指标，定义要素模型的五个表现等级，见表1。表1要素模型表现的指标要求I级~Ⅱ级Ⅱ级~Ⅲ级IV级.I级~Ⅱ级Ⅱ级~Ⅲ级IV级～V级I级~Ⅲ级Ⅱ级～IV级IV级纹理精细度I级~Ⅲ级Ⅱ级～IV级IV级8.3.2质量要求检查模型数据的完整性、准确性、合理性，与地形的匹配程度，模型纹理、贴图的准确性、完整性和协调8性，模型数据的几何准确性、形状相似性，模型数据与整体场景整体色彩、光照效果的协调一致性，属性数据的正确性、完整性和现势性。8.4要素模型编码每一要素原始模型的唯一标识码，一般由县级以上行政区域地名、乡镇级行政区域地名、行政村级行政区域地名、模型类型、模型顺序号和模型复杂度六部分组成(见图3)。其中，县级以上行政区域地名、乡镇级行政区域地名的编码规则按GB/T23705的规定执行；行政村级行政区域地名的编码采用自然顺序编号方式；模型复杂度的编码按CH/T9015—2012第6章的规定分类型划分标识。在原始模型基础上，为快速显示之需，计算机自动生成的多等级表现模型，可在上述编码的基础上，增加一位标识码，采用XxXx××x×X××平¥XXXX¥图3要素模型编码结构示意图8.5数据组织利用唯一标识码对源数据分库中每一模型的原始模型进行标识，同样利用该标识码对表现分库中该模型对应的五个表现等级进行统一标识。源数据分库中每一模型的原始模型存储该模型的几何信息、属性信息和纹理信息；表现分库中每一模型存储五个表现等级，每一表现等级通过构成关系集成了几何信息和纹理信息。原始模型与表现模型关联关系见图4。几何信息属性信息纹理信息LOD1图4原始模型与表现模型关联关系图9元数据库三维模型数据库的元数据分为模型级元数据、要素级元数据和数据库级元数据，9.2模型级元数据模型级元数据通常包括时间、简单说明、识别信息和质量信息等内容。采用属性表格的方式存储。9.3要素级元数据要素级元数据通常包括时间、范围情况、数量、识别信息和质量信息等内容。采用属性表格的方式存储。9.4数据库级元数据数据库级元数据通常包括识别信息、数据质量信息、空间数据组织信息、空间参考信息、实体和属性9数据管理系统的功能至少应包括10.2～10.7规定的