CHT 9017-2012 三維地理信息模型數(shù)據(jù)庫規(guī)范（正式版）

三維地理信息模型數(shù)據(jù)庫規(guī)范Specificationsforthedatabase2012-10-26發(fā)布2012-10-26發(fā)布國家測繪地理信息局CH/T9017—2012前言 12規(guī)范性引用文件 13術(shù)語和定義 14縮略語 25基本規(guī)定 26數(shù)據(jù)分類與數(shù)據(jù)庫組成 37地形模型庫 38要素模型庫 69元數(shù)據(jù)庫 810數(shù)據(jù)管理系統(tǒng) 9 附錄A(資料性附錄)常見分辨率數(shù)字高程模型數(shù)據(jù)切片最大等級(jí)數(shù)參考表 附錄B(資料性附錄)常見分辨率正射與真正射影像數(shù)據(jù)切片最大等級(jí)數(shù)參考表 ⅢCH/T9015—2012《三維地理信息模型數(shù)據(jù)產(chǎn)品規(guī)范》、CH/T9016—2012《三維地理信息模型生產(chǎn)規(guī)范》和CH/T9017—2012《三維地理信息模型數(shù)據(jù)庫規(guī)范》對(duì)三維地理信息模型的數(shù)據(jù)獲取、加工處理和生產(chǎn)建庫等過程提出了具體技術(shù)要求，并做出了相應(yīng)規(guī)范。本標(biāo)準(zhǔn)涵蓋了三維地理信息模型數(shù)據(jù)庫方面的內(nèi)容。本標(biāo)準(zhǔn)的起草規(guī)則依據(jù)GB/T1.1—2009。本標(biāo)準(zhǔn)由國家測繪地理信息局提出并歸口。本標(biāo)準(zhǔn)起草單位：中國測繪科學(xué)研究院、北京市測繪設(shè)計(jì)研究院、武漢市國土資源和規(guī)劃信息中心、高德軟件有限公司、建設(shè)綜合勘察研究設(shè)計(jì)院有限公司和北京四維益友信息技術(shù)有限公司。本標(biāo)準(zhǔn)主要起草人：李成名、陳倬、趙占杰、陶迎春、吳璇、李揚(yáng)、劉增良、李治慶、胡圣武、孟勇飛、1三維地理信息模型數(shù)據(jù)庫規(guī)范本標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了三維地理信息模型數(shù)據(jù)庫在數(shù)據(jù)內(nèi)容、邏輯關(guān)系、數(shù)據(jù)組織、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)以及數(shù)據(jù)庫管理功能等方面的要求。本標(biāo)準(zhǔn)適用于三維地理信息模型數(shù)據(jù)庫的建設(shè)、更新和維護(hù)。2規(guī)范性引用文件下列文件對(duì)于本文件的應(yīng)用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，僅注日期的版本適用于本文件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本(包括所有的修改單)適用于本文件。GB/T17941數(shù)字測繪成果質(zhì)量要求GB/T21740基礎(chǔ)地理信息城市數(shù)據(jù)庫建設(shè)規(guī)范GB/T23705數(shù)字城市地理信息公共平臺(tái)地名/地址編碼規(guī)則CH/T9015—2012三維地理信息模型數(shù)據(jù)產(chǎn)品規(guī)范CH/T9016—2012三維地理信息模型生產(chǎn)規(guī)范3術(shù)語和定義CH/T9015—2012界定的以及下列術(shù)語和定義適用于本文件。三維地理信息模型three-dimensionalmodelongeographicinformation能可視化反映相關(guān)地理要素在立體空間中的位置、幾何形態(tài)、表面紋理及其屬性等信息，包括各種地上主要地理信息的外部及地下空間，不含地上各建(構(gòu))筑物地理信息的內(nèi)部。本標(biāo)準(zhǔn)中簡稱三維模型。[CH/T9015—2012,定義3.2]三維模型源數(shù)據(jù)庫three-dimensionaloriginalmodeldatabase用于存放原始三維模型數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)庫，原始三維模型數(shù)據(jù)是指采用三維建模軟件制作的三維模型，可以用該建模軟件打開和編輯，通常以關(guān)系數(shù)據(jù)庫或文件方式存儲(chǔ)。三維模型表現(xiàn)數(shù)據(jù)庫three-dimensionalcachemodeldatabase用于存放三維成果模型數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)庫，三維成果模型數(shù)據(jù)是對(duì)原始三維模型數(shù)據(jù)進(jìn)行坐標(biāo)轉(zhuǎn)換、格式轉(zhuǎn)換、分層、分塊和切片等操作后的數(shù)據(jù)，通常以關(guān)系數(shù)據(jù)庫或文件方式存儲(chǔ)。將指定范圍的地圖按照指定尺寸和指定格式，切成若干行及列的矩形圖片。通常情況下，這些圖片覆蓋空間上連片的范圍，共用相同的信息內(nèi)容和圖式符號(hào)，分別具有唯一標(biāo)識(shí)。24縮略語下列縮略語適用于本文件。DOM數(shù)字正射影像圖(digitalorthophotomap)LOD細(xì)節(jié)層次(levelofdetail)5基本規(guī)定5.1空間參考系三維模型數(shù)據(jù)庫應(yīng)采用統(tǒng)一的、符合國家規(guī)定的平面坐標(biāo)和高程系統(tǒng)。當(dāng)采用地方坐標(biāo)系時(shí)，應(yīng)與國家統(tǒng)一坐標(biāo)系統(tǒng)建立嚴(yán)密的轉(zhuǎn)換關(guān)系。5.2時(shí)間參考系日期應(yīng)采用公歷紀(jì)元，時(shí)間應(yīng)采用北京時(shí)間。5.3數(shù)據(jù)規(guī)格及命名要求三維模型數(shù)據(jù)的規(guī)格及命名應(yīng)符合CH/T9016的規(guī)定。5.4三維模型數(shù)據(jù)質(zhì)量5.4.1質(zhì)量描述5.4.1.1三維模型數(shù)據(jù)質(zhì)量應(yīng)采用數(shù)據(jù)質(zhì)量元素描述，符合GB/T17941的規(guī)定。數(shù)據(jù)質(zhì)量元素包括數(shù)據(jù)完整性、邏輯一致性、位置精度、表現(xiàn)精度、屬性精度和現(xiàn)勢性等內(nèi)容。5.4.1.2三維模型數(shù)據(jù)源、數(shù)據(jù)加工過程、數(shù)據(jù)內(nèi)容取舍和數(shù)據(jù)更新維護(hù)過程等應(yīng)有質(zhì)量記錄文檔。5.4.2完整性三維模型數(shù)據(jù)應(yīng)完整全面，不應(yīng)有重復(fù)或遺漏。5.4.3邏輯一致性5.4.3.1概念一致性：三維模型數(shù)據(jù)分類、分層、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、屬性、模型間關(guān)系在同一層次上應(yīng)保持一致，在不同層次上應(yīng)符合統(tǒng)一的體現(xiàn)規(guī)則。5.4.3.2值域一致性：屬性數(shù)據(jù)的屬性項(xiàng)取值應(yīng)在值域的界定范圍內(nèi)。5.4.3.3表現(xiàn)一致性：三維模型數(shù)據(jù)應(yīng)保證整體效果、色調(diào)協(xié)調(diào)，烘焙光影關(guān)系一致。5.4.4位置精度入庫前的數(shù)據(jù)、三維模型數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)，以及由三維模型數(shù)據(jù)庫派生的三維模型數(shù)據(jù)產(chǎn)品的位置精度應(yīng)滿足相應(yīng)產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)所規(guī)定的精度要求。5.4.5表現(xiàn)精度三維模型的表現(xiàn)精度可以用平面精度、高度精度、地形精度、DOM精度、模型精細(xì)度以及紋理精細(xì)度六個(gè)指標(biāo)來表述，應(yīng)符號(hào)CH/T9015的規(guī)定。5.4.6屬性精度屬性數(shù)據(jù)的屬性項(xiàng)及其名稱、類型、長度、順序、屬性值等應(yīng)準(zhǔn)確、完整。35.4.7現(xiàn)勢性5.4.7.1應(yīng)定期或及時(shí)對(duì)三維模型數(shù)據(jù)進(jìn)行更新。可采用按模型類型或按區(qū)域進(jìn)行更新的方式。5.4.7.2元數(shù)據(jù)或?qū)傩詳?shù)據(jù)中應(yīng)包含時(shí)間標(biāo)識(shí)。5.5信息安全與保密嚴(yán)格遵照中華人民共和國有關(guān)法律法規(guī)，根據(jù)三維模型數(shù)據(jù)的類型、位置精度和精細(xì)程度等進(jìn)行分級(jí)、分類安全管理，并按GB/T21740的規(guī)定，建立相應(yīng)的安全運(yùn)行環(huán)境和保密管理制度。6數(shù)據(jù)分類與數(shù)據(jù)庫組成三維模型數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)內(nèi)容分為地形模型數(shù)據(jù)、要素模型數(shù)據(jù)和元數(shù)據(jù)三部分。6.2地形模型數(shù)據(jù)用于表達(dá)地面的起伏形態(tài)的三維模型數(shù)據(jù)，包括幾何數(shù)據(jù)和地表紋理數(shù)據(jù)兩部分。6.3要素模型數(shù)據(jù)地理要素的三維模型數(shù)據(jù)，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、場地模型、管線及地下空間設(shè)施要素模型和其他要素七類模型。6.4元數(shù)據(jù)三維模型數(shù)據(jù)的說明數(shù)據(jù)，包括識(shí)別信息、數(shù)據(jù)質(zhì)量信息、空間數(shù)據(jù)組織信息、空間參考信息、實(shí)體與屬性信息、分發(fā)信息與限制信息等。6.5數(shù)據(jù)庫組成三維模型數(shù)據(jù)庫一般由模型數(shù)據(jù)庫、數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)和支撐環(huán)境三部分組成。其中，模型數(shù)據(jù)庫是核心，按類型可分為地形模型庫、要素模型庫和元數(shù)據(jù)庫三部分。7地形模型庫7.1邏輯架構(gòu)地形模型庫依據(jù)是否用于可視化表現(xiàn)可以分為源數(shù)據(jù)分庫和表現(xiàn)分庫。源數(shù)據(jù)分庫又根據(jù)類型分為數(shù)字高程模型子庫和正射與真正射影像子庫：數(shù)字高程模型子庫又因格網(wǎng)間距不同分為若干層；正射與真正射影像子庫也因分辨率不同分為若干層。表現(xiàn)分庫也根據(jù)類型分為數(shù)字高程模型子庫和正射與真正射影像子庫：數(shù)字高程模型子庫分為多級(jí)等尺寸的瓦片；正射與真正射影像子庫分為多級(jí)等尺寸的瓦片。地形模型庫邏輯架構(gòu)見圖1。7.2源數(shù)據(jù)分庫7.2.1數(shù)字高程模型一個(gè)區(qū)域的數(shù)字高程模型的格網(wǎng)間距等級(jí)一般具有0.5m、1m、2m、2.5m、5m、12.5m、25m、50m、100m和1000m,這些不同精度等級(jí)的數(shù)字高程模型數(shù)據(jù)通常把每個(gè)等級(jí)分別完整拼接在一起，采用分層的方式存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)庫中。47.2.2正射與真正射影像一個(gè)區(qū)域的正射與真正射影像的分辨率等級(jí)一般具有0.05m、0.1m、0.2m、0.5m、1m、2.5m、5m和30m,這些不同精度等級(jí)的影像數(shù)據(jù)通常把每個(gè)等級(jí)分別完整拼接在一起，采用分層的方式存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)庫中。地形模型庫地形模型庫源數(shù)據(jù)分庫數(shù)字高程模型子庫正射與真正射影像子庫數(shù)字高程模型子庫正射與真正射影像子庫表現(xiàn)分庫n級(jí)圖1地形模型庫邏輯架構(gòu)7.3表現(xiàn)分庫7.3.1數(shù)字高程模型7.3.1.1瓦片尺寸及格式數(shù)字高程模型表現(xiàn)分庫的瓦片尺寸Sa的計(jì)算公式為S?=2cHLNGtlms(a*·式中：S?——數(shù)字高程模型表現(xiàn)分庫的瓦片尺寸；C——四分之一赤道周長，通常取C=6378137·π/2,單位為米(m);N——最大表示等級(jí)；Pmax——地形最高分辨率格網(wǎng)尺寸；CEILING(n,1)——取大于等于數(shù)值n的最小正整數(shù)。數(shù)字高程模型表現(xiàn)分庫的瓦片格式規(guī)定為*.elev、*.asc和*.dem等交換格式。7.3.1.2級(jí)數(shù)計(jì)算根據(jù)建模區(qū)域數(shù)字高程模型源數(shù)據(jù)的格網(wǎng)尺寸(P×P)和瓦片尺寸(Sa×S?),確定數(shù)字高程模型表現(xiàn)分庫中瓦片的切片最大等級(jí)數(shù)Lax,其計(jì)算公式為L=CEILING[logf(P-S),1]…………式中：LAx——數(shù)字高程模型表現(xiàn)分庫中瓦片需要切片的最大等級(jí)數(shù)；C——四分之一赤道周長，通常取C=6378137·π/2,單位為米(m);5P——原始數(shù)字高程模型格網(wǎng)尺寸；S?——數(shù)字高程模型表現(xiàn)分庫的瓦片尺寸；CEILING(n,1)——取大于等于數(shù)值n的最小正整數(shù)。常見分辨率數(shù)字高程模型數(shù)據(jù)切片最大等級(jí)數(shù)參見附錄A。7.3.1.3瓦片生成以數(shù)字高程模型源數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，采用工具軟件，融合集成不同格網(wǎng)間距的數(shù)字高程模型數(shù)據(jù)，按照瓦片規(guī)定的尺寸和計(jì)算出的最大等級(jí)數(shù)，逐級(jí)進(jìn)行切片，將不同等級(jí)的瓦片采用分層的方式存儲(chǔ)在三維模型數(shù)據(jù)庫中。7.3.2正射與真正射影像7.3.2.1瓦片尺寸及格式正射與真正射影像表現(xiàn)分庫的瓦片尺寸S;的計(jì)算公式為式中：CN——正射與真正射影像表現(xiàn)分庫的瓦片尺寸；——最大表示等級(jí)；——正射與真正射影像的最大分辨率；單位為米(m);CEILING(n,1)——取大于等于數(shù)值n的最小正整數(shù)。正射與真正射影像表現(xiàn)分庫的瓦片格式規(guī)定為*.jpg、*.bmp和*.tif等交換格式，或*.dds三維壓縮格式。7.3.2.2級(jí)數(shù)計(jì)算根據(jù)建模區(qū)域影像源數(shù)據(jù)的分辨率(R×R)和瓦片尺寸(S?×S),確定正射與真正射影像表現(xiàn)分庫中瓦片的切片最大等級(jí)數(shù)L,其計(jì)算公式為L=CEILING[logf(R-S),1]………式中：Lnax——正射與真正射影像表現(xiàn)分庫中瓦片需要切片的最大等級(jí)數(shù)；C——四分之一赤道周長，通常取C=6378137·π/2,單位為米(m);R——原始影像分辨率；S;——正射與真正射影像表現(xiàn)分庫的瓦片尺寸；CEILING(n,1)——取大于等于數(shù)值n的最小正整數(shù)。常見分辨率正射與真正射影像數(shù)據(jù)切片最大等級(jí)數(shù)參見附錄B。7.3.2.3瓦片生成以影像源數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，采用工具軟件，融合集成不同分辨率的正射與真正射影像數(shù)據(jù)，按照瓦片規(guī)定6的尺寸和計(jì)算出的等級(jí)數(shù)，逐級(jí)進(jìn)行切片，將不同等級(jí)的瓦片采用分層的方式存儲(chǔ)在三維模型數(shù)據(jù)庫中。7.3.3質(zhì)量要求依靠工具軟件分別打開數(shù)字高程模型和正射與真正射影像各等級(jí)的瓦片數(shù)據(jù)，并自動(dòng)實(shí)現(xiàn)拼接，通過瀏覽方式檢查生成的瓦片數(shù)據(jù)是否完整、遺漏，邊緣是否正確。8要素模型庫8.1邏輯架構(gòu)要素模型庫依據(jù)是否用于可視化表現(xiàn)可以分為源數(shù)據(jù)分庫和表現(xiàn)分庫。源數(shù)據(jù)分庫又分為建筑要素、交通要素、水系要素、植被要素、場地、管線及地下空間設(shè)施要素和其他要素七個(gè)模型子庫，各模型子庫存放原始三維模型，每個(gè)模型含有幾何、屬性和紋理三類信息，其中，屬性信息中包含地名信息。表現(xiàn)分庫也分為建筑要素、交通要素、水系要素、植被要素、場地、管線及地下空間設(shè)施要素和其他要素七個(gè)模型子庫，各模型子庫存放用于三維可視化表現(xiàn)的模型，每個(gè)模型通過唯一編碼與原始三維模型(LODO)一一對(duì)應(yīng)，并含有LOD1、LOD2、LOD3、LOD4和LOD5五個(gè)不同表現(xiàn)細(xì)節(jié)層次等級(jí)的模型，見8.3.1。要素模型庫邏輯架構(gòu)見圖2。其他要素模型其他要素模型場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紋理其他要素模型屬性素型模場地模型植被要素模型屬性水系要素模型幾何交通要素模型紋理屬性幾何建筑要素模型紋理幾何圖2要素模型庫邏輯架構(gòu)8.2源數(shù)據(jù)分庫8.2.1建筑要素模型建筑要素模型數(shù)據(jù)包括各類建筑物及其附屬設(shè)施的幾何、紋理和屬性數(shù)據(jù)。8.2.2交通要素模型交通要素模型數(shù)據(jù)包括道路、地面上軌道交通、橋梁和道路附屬設(shè)施的幾何、紋理和屬性數(shù)據(jù)。8.2.3水系要素模型水系要素模型數(shù)據(jù)包括江、河、湖、海、井、泉、水庫、池塘、溝渠等自然和人工水體的幾何、紋理和屬性數(shù)據(jù)。78.2.4植被要素模型植被要素模型數(shù)據(jù)包括道路兩旁成行栽植的行道樹和綠地，以及公園、社區(qū)、庭院種植的景觀植物的幾何、紋理和屬性數(shù)據(jù)。8.2.5場地模型場地模型數(shù)據(jù)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場地的幾何、紋理和屬性數(shù)據(jù)。8.2.6管線及地下空間設(shè)施要素模型8.2.6.1地上地下管線地上地下管線主要包括鋪設(shè)在道路地上或地下，分支到道路兩旁建筑物中，用于滿足日常所需的供水、排水、供電、通信、供熱、供氣的架空及地下管線，以及特殊用途的地下管線等的幾何、紋理和屬性8.2.6.2地下人防設(shè)施地下人防設(shè)施主要包括具有防護(hù)要求的特殊地下建筑的幾何、紋理和屬性數(shù)據(jù)。8.2.6.3地下交通設(shè)施地下交通設(shè)施主要包括地鐵、地下停車場等交通用途設(shè)施的幾何、紋理和屬性數(shù)據(jù)。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、場地、管線及地下空間設(shè)施以外的要素模型的幾何、紋理和屬性數(shù)據(jù)。8.3表現(xiàn)分庫8.3.1表現(xiàn)等級(jí)對(duì)于每一個(gè)要素模型，通過模型平面精度、模型高度精度、模型精細(xì)度和紋理精細(xì)度等四個(gè)指標(biāo)，定義要素模型的五個(gè)表現(xiàn)等級(jí)，見表1。表1要素模型表現(xiàn)的指標(biāo)要求I級(jí)~Ⅱ級(jí)Ⅱ級(jí)~Ⅲ級(jí)IV級(jí).I級(jí)~Ⅱ級(jí)Ⅱ級(jí)~Ⅲ級(jí)IV級(jí)～V級(jí)I級(jí)~Ⅲ級(jí)Ⅱ級(jí)～I(xiàn)V級(jí)IV級(jí)紋理精細(xì)度I級(jí)~Ⅲ級(jí)Ⅱ級(jí)～I(xiàn)V級(jí)IV級(jí)8.3.2質(zhì)量要求檢查模型數(shù)據(jù)的完整性、準(zhǔn)確性、合理性，與地形的匹配程度，模型紋理、貼圖的準(zhǔn)確性、完整性和協(xié)調(diào)8性，模型數(shù)據(jù)的幾何準(zhǔn)確性、形狀相似性，模型數(shù)據(jù)與整體場景整體色彩、光照效果的協(xié)調(diào)一致性，屬性數(shù)據(jù)的正確性、完整性和現(xiàn)勢性。8.4要素模型編碼每一要素原始模型的唯一標(biāo)識(shí)碼，一般由縣級(jí)以上行政區(qū)域地名、鄉(xiāng)鎮(zhèn)級(jí)行政區(qū)域地名、行政村級(jí)行政區(qū)域地名、模型類型、模型順序號(hào)和模型復(fù)雜度六部分組成(見圖3)。其中，縣級(jí)以上行政區(qū)域地名、鄉(xiāng)鎮(zhèn)級(jí)行政區(qū)域地名的編碼規(guī)則按GB/T23705的規(guī)定執(zhí)行；行政村級(jí)行政區(qū)域地名的編碼采用自然順序編號(hào)方式；模型復(fù)雜度的編碼按CH/T9015—2012第6章的規(guī)定分類型劃分標(biāo)識(shí)。在原始模型基礎(chǔ)上，為快速顯示之需，計(jì)算機(jī)自動(dòng)生成的多等級(jí)表現(xiàn)模型，可在上述編碼的基礎(chǔ)上，增加一位標(biāo)識(shí)碼，采用XxXx××x×X××平￥XXXX￥圖3要素模型編碼結(jié)構(gòu)示意圖8.5數(shù)據(jù)組織利用唯一標(biāo)識(shí)碼對(duì)源數(shù)據(jù)分庫中每一模型的原始模型進(jìn)行標(biāo)識(shí)，同樣利用該標(biāo)識(shí)碼對(duì)表現(xiàn)分庫中該模型對(duì)應(yīng)的五個(gè)表現(xiàn)等級(jí)進(jìn)行統(tǒng)一標(biāo)識(shí)。源數(shù)據(jù)分庫中每一模型的原始模型存儲(chǔ)該模型的幾何信息、屬性信息和紋理信息；表現(xiàn)分庫中每一模型存儲(chǔ)五個(gè)表現(xiàn)等級(jí)，每一表現(xiàn)等級(jí)通過構(gòu)成關(guān)系集成了幾何信息和紋理信息。原始模型與表現(xiàn)模型關(guān)聯(lián)關(guān)系見圖4。幾何信息屬性信息紋理信息LOD1圖4原始模型與表現(xiàn)模型關(guān)聯(lián)關(guān)系圖9元數(shù)據(jù)庫三維模型數(shù)據(jù)庫的元數(shù)據(jù)分為模型級(jí)元數(shù)據(jù)、要素級(jí)元數(shù)據(jù)和數(shù)據(jù)庫級(jí)元數(shù)據(jù)，9.2模型級(jí)元數(shù)據(jù)模型級(jí)元數(shù)據(jù)通常包括時(shí)間、簡單說明、識(shí)別信息和質(zhì)量信息等內(nèi)容。采用屬性表格的方式存儲(chǔ)。9.3要素級(jí)元數(shù)據(jù)要素級(jí)元數(shù)據(jù)通常包括時(shí)間、范圍情況、數(shù)量、識(shí)別信息和質(zhì)量信息等內(nèi)容。采用屬性表格的方式存儲(chǔ)。9.4數(shù)據(jù)庫級(jí)元數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)庫級(jí)元數(shù)據(jù)通常包括識(shí)別信息、數(shù)據(jù)質(zhì)量信息、空間數(shù)據(jù)組織信息、空間參考信息、實(shí)體和屬性9數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)的功能至少應(yīng)包括10.2～10.7規(guī)定的