《地理空間三維數(shù)據(jù)格式(G3F) 及服務(wù)接口規(guī)范》

ICS點擊此處添加ICS號

CCS點擊此處添加CCS號

團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)

T/XXXXXXX—XXXX

地理空間三維數(shù)據(jù)格式(G3F)

及服務(wù)接口規(guī)范

Geospatial3DDataFormatandServiceInterfaceSpecification

（征求意見稿）

（本草案完成時間：2023-06-26）

在提交反饋意見時，請將您知道的相關(guān)專利連同支持性文件一并附上。

XXXX-XX-XX發(fā)布XXXX-XX-XX實施

發(fā)布

T/XXXXXXX—XXXX

地理空間三維數(shù)據(jù)格式(G3F)

及服務(wù)接口規(guī)范

1范圍

本文件規(guī)定了多源異構(gòu)地理空間三維數(shù)據(jù)格式（G3F）和數(shù)據(jù)服務(wù)接口。

本文件適用于地理空間三維數(shù)據(jù)的組織、存儲與共享交換。

2規(guī)范性引用文件

下列文件中的內(nèi)容通過文中的規(guī)范性引用而構(gòu)成本文件必不可少的條款。其中，注日期的引用文件，

僅該日期對應(yīng)的版本適用于本文件；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。

ISO8601:時間和日期的表示標(biāo)準(zhǔn)

3術(shù)語和定義

下列術(shù)語和定義適用于本文件。

場景圖層scenelayer

為大范圍三維場景渲染而設(shè)計的三維切片圖層。

集成網(wǎng)格integratedmesh

通常以無縫的、可變的、帶紋理的網(wǎng)格來表示地物景觀，即實景三維模型。

4縮略語

下列縮略語適用于本文件。

BVH：包圍體層級結(jié)構(gòu)（BoundingVolumeHierarchy）

CGCS2000:2000國家大地坐標(biāo)系(ChinaGeodeticCoordinateSystem2000)

EPSG：歐洲石油調(diào)查組織(TheEuropeanPetroleumSurveyGroup)

JSON：JavaScript對象簡譜(JavaScriptObjectNotation)

LoD：細(xì)節(jié)級別（LevelofDetail）

MBS：最小包圍球（MinimumBoundingSphere）

OBB：有向包圍盒（OrientedBoundingBox）

WKID：常用ID(Well-KnownID)

WKT：常用文本（Well-KnownText）

5基本規(guī)定

基本的數(shù)據(jù)類型

本文件涉及的基本數(shù)據(jù)類型規(guī)定見表1。

1

T/XXXXXXX—XXXX

表1基本數(shù)據(jù)類型規(guī)定

類型中文名描述

String字符串UTF-8字符串

Float浮點型帶有可選小數(shù)部分的Float64數(shù)字

Integer整形不帶小數(shù)部分的Int32數(shù)字

UUID通用唯一識別碼標(biāo)準(zhǔn)的十六進(jìn)制UUID，如“550e8400-e29b-41d4-a716-446655440000”

ISO8601時間戳YYYY-MM-DDThh:MM:ss.sTZD，具有固定的“Z”時區(qū)，例如“2009-

Date時間戳

01-01T12:00:00.000Z”

URL統(tǒng)一資源定位符任何可解析的、相對的或絕對的URL，例如“./node/51/geometries”

對JSON文檔中對象的任何可解析引用，包括相對或絕對URL和文檔路徑，如

Pointer引用

[../nodes/51/geometries/0.bin.gz

空間基準(zhǔn)

G3F可使用兩種場景模式，全球場景（GlobalScene）和局部場景（LocalScene）。

全球場景應(yīng)使用CGCS2000坐標(biāo)系、WGS84坐標(biāo)系、EPSG:3857坐標(biāo)系中的一種。

局部場景宜使用具有標(biāo)準(zhǔn)EPSG編號（WKID）的地理和投影坐標(biāo)系，也可使用WKT表示的基于CGCS2000

的相對獨立的平面坐標(biāo)系統(tǒng)。

G3F宜使用1985國家高程基準(zhǔn)作為垂直坐標(biāo)參考系，也可使用WKT表示的基于1985國家高程基準(zhǔn)的相

對獨立的平面坐標(biāo)系統(tǒng)。

時間基準(zhǔn)

日期應(yīng)使用公歷紀(jì)元，時間應(yīng)使用北京時間。

6地理空間三維數(shù)據(jù)格式

圖層類型

G3F可使用五種圖層類型：

三維精細(xì)對象（3dobject）：用于描述單體模型；

集成網(wǎng)格（integratedmesh）：用于描述由航空、航天拍攝的高精度圖像中提取的連續(xù)

三維網(wǎng)格模型；

建筑（building）：用于描述具有多層復(fù)合結(jié)構(gòu)的三維模型數(shù)據(jù)，如建筑信息模型數(shù)據(jù)的

專業(yè)、族的類型等；

點（point）：用于描述客觀世界中廣泛分布的點狀地物，如行道樹、道路附屬設(shè)施等；

點云（pointcloud）：用于描述激光雷達(dá)或其他方式生產(chǎn)的大型點集數(shù)據(jù)。

幾何類型

根據(jù)不同圖層類型的幾何特征設(shè)計了不同的幾何類型（profile）：

網(wǎng)格金字塔(mesh-pyramids)：用于描述面片結(jié)構(gòu)的圖層類型，如三維精細(xì)模型、集成網(wǎng)

格模型等；

點(points)：用于描述點類型的圖層；

點云(pointcloud)：用于描述點云類型的圖層。

2

T/XXXXXXX—XXXX

Lod與層級切換

G3F應(yīng)使用紋理重采樣、要素化減、網(wǎng)格抽稀等方法實現(xiàn)子節(jié)點的簡化表達(dá)。

G3F使用設(shè)備無關(guān)的層級切換算法。

BVH樹

G3F使用BVH樹對三維空間進(jìn)行劃分，可使用空間規(guī)則（四叉樹、八叉樹等）和空間不規(guī)則（R樹等）

算法。BVH樹中父節(jié)點總是包含子節(jié)點的全部節(jié)點。

G3F使用多樹結(jié)構(gòu)支持節(jié)點復(fù)用，不同樹的根節(jié)點可對應(yīng)相同的子節(jié)點。多樹結(jié)構(gòu)的節(jié)點組織方式

見圖1.

圖1多樹結(jié)構(gòu)的節(jié)點組織

文件組織

本文件規(guī)定的數(shù)據(jù)文件包括：三維圖層文件、節(jié)點頁文件、節(jié)點文件、統(tǒng)計文件和索引文件。

1)三維圖層文件聲明場景圖層的基本屬性和存儲方式。應(yīng)使用JSON格式和GZIP壓縮，其

文件名為3dscenelayer.json.gz，其文件組織結(jié)構(gòu)見附錄A。

2)節(jié)點頁文件將BVH樹按一定大小表示為一維數(shù)組，內(nèi)部節(jié)點可通過數(shù)組索引到子節(jié)點。節(jié)

點頁文件以從0開始的ID為文件名，應(yīng)使用JSON格式和GZIP壓縮，其擴(kuò)展名為.json.gz。

全部節(jié)點頁文件存儲在nodepages文件夾中。

3)節(jié)點文件存儲在nodes文件夾中，其中包含以節(jié)點ID為名稱的子文件夾，每個子文件夾

中包含節(jié)點的資源文件如幾何、屬性、貼圖文件。

4)幾何文件應(yīng)使用二進(jìn)制存儲，并使用GZIP壓縮，擴(kuò)展名為.bin.gz。三維網(wǎng)格和點云幾何

文件可使用Draco壓縮算法進(jìn)行壓縮，非壓縮的幾何文件名應(yīng)為0.bin.gz，壓縮的幾何

文件名應(yīng)為1.bin.gz.

5)屬性文件應(yīng)使用二進(jìn)制存儲，并使用GZIP壓縮，擴(kuò)展名為.bin.gz。按屬性域分文件夾存

儲，全部幾何文件存儲在attributes文件夾中。

6)貼圖可使用jpg/jpeg、png、KTX2或S3TC（dds）格式，全部貼圖文件存儲在textures文

件夾中。貼圖宜包含jpg/jpeg格式，有透明貼圖時應(yīng)使用png格式，其他格式可按需選

擇。

3

T/XXXXXXX—XXXX

7)統(tǒng)計文件應(yīng)使用JSON格式和GZIP壓縮，按屬性域分文件夾存儲，全部幾何文件存儲在

statistics文件夾中。

8)索引文件為全部文件的哈希索引的二進(jìn)制表示，其文件名應(yīng)為

@specialIndexFileHASH128@，不包含擴(kuò)展名。

9)G3F使用ZIP壓縮將全部數(shù)據(jù)文件打包，擴(kuò)展名為.g3f，壓縮級別應(yīng)為“存儲”(store)，

應(yīng)使用64位壓縮。

其文件組織如圖2所示。

圖2G3F的文件組織

7數(shù)據(jù)服務(wù)

元數(shù)據(jù)服務(wù)

元數(shù)據(jù)服務(wù)主要用于返回數(shù)據(jù)服務(wù)的圖層信息，包含該圖層共有的屬性信息，并以JSON格式返回，

如表2所示。

表2元數(shù)據(jù)服務(wù)返回值

項返回值類型描述

serviceName字符串服務(wù)的名稱

serviceVersion字符串服務(wù)的版本

supportedBindings數(shù)組默認(rèn)值為[“REST”]

Layers數(shù)組記錄三維場景圖層信息

示例：http://serviceURL/layers/{layerID}，其中l(wèi)ayerID指關(guān)聯(lián)圖層的ID，默認(rèn)為0.

節(jié)點頁服務(wù)

節(jié)點頁服務(wù)用于控制當(dāng)前頁面中應(yīng)該加載的節(jié)點服務(wù)，并以JSON格式返回，如表3所示。

表3節(jié)點頁服務(wù)返回值

項返回值類型描述

nodes列表節(jié)點頁中的節(jié)點集合

示例：http://serviceURL/layers/{layerID}/nodepages/{nodePageID}，其中nodePageID指關(guān)聯(lián)節(jié)點的

nodepageID。

4

T/XXXXXXX—XXXX

節(jié)點服務(wù)

節(jié)點服務(wù)用于返回構(gòu)成節(jié)點的資源文件，例如幾何、貼圖或?qū)傩晕募?。其返回值分別如表4、表5、

表6所示。

表4幾何資源文件返回值

項返回值類型描述

geometriesbin幾何資源文件

示例：http://serviceURL/layers/{layerID}/nodes/{nodeID}/geometries/{geometryID}，其中g(shù)eometryID的值

為0或1，0為非壓縮幾何資源，1為壓縮幾何資源。

表5貼圖資源文件返回值

項返回值類型描述

texturesjpg/jpeg、png、KTX2、S3TC（dds）貼圖資源文件

示例：http://serviceURL/layers/{layerID}/nodes/{nodeID}/textures/{textureID}，其中textureID的值范圍

[‘0’,’1’,’0_0_1’]，其中‘0’為jpg/jpeg或png，‘1’為KTX2，‘’0_0_1’為S3TC（dds）。

表6屬性資源文件返回值

項返回值類型描述

attributesbin屬性資源文件

示例：http://serviceURL/layers/{layerID}/nodes/{nodeID}/attributes/f_{attributeID}/0，其中nodeID為

圖層關(guān)聯(lián)的節(jié)點ID，attributeID為圖層關(guān)聯(lián)的屬性域ID。

屬性統(tǒng)計服務(wù)

該服務(wù)用于返回整個圖層的特定屬性的統(tǒng)計信息，其返回格式是JSON，如表7所示。

表7屬性資源文件返回值

項返回值類型描述

statisticsjson統(tǒng)計文件

示例：http://serviceURL/layers/{layerID}/nodes/{nodeID}/statistics/{attributeID}/0，其中nodeID為圖

層關(guān)聯(lián)的節(jié)點ID，attributeID為圖層關(guān)聯(lián)的屬性域ID。

5

T/XXXXXXX—XXXX

A

A

附錄A

（資料性）

三維圖層文件示例

A.1三維圖層文件示例（三維精細(xì)模型）

{

"id":0,

"version":"F9E25568-DA3F-4AAD-B3D5-5C4DF7B29736",

"name":"c6F5P_Import3DFiles1",

"layerType":"3DObject",

"spatialReference":{

"wkid":4326,

"latestWkid":4326,

"vcsWkid":5703,

"latestVcsWkid":5703

},

"alias":"c6F5P_Import3DFiles1",

"description":"c6F5P_Import3DFiles1",

"capabilities":[

"View",

"Query"

],

"dataversion"{

"0":{

"readindex":0,

"time":2022-6-29

},

"1":{

"readindex":21,

"time":2022-3-29

},

"store":{

"id":"0",

"profile":"meshpyramids",

"version":"1.7",

"resourcePattern":[

"3dNodeIndexDocument",

"SharedResource",

"Geometry",

"Attributes"

],

"rootNode":"./nodes/root",

"extent":[

0.024258503100827455,

0.004895721021402932,

6

T/XXXXXXX—XXXX

0.02529067224991547,

0.0058628856581417112

],

"indexCRS":"/def/crs/EPSG/0/4326",

"vertexCRS":"/def/crs/EPSG/0/4326",

"normalReferenceFrame":"earth-centered",

"attributeEncoding":"application/octet-stream;version=1.6",

"textureEncoding":[

"image/jpeg"

],

"lodType":"MeshPyramid",

"lodModel":"node-switching",

"defaultGeometrySchema":{

"header":[

{

"property":"vertexCount",

"type":"UInt32"

},

{

"property":"featureCount",

"type":"UInt32"

}

],

"topology":"PerAttributeArray",

"ordering":[

"position",

"normal",

"uv0",

"color",

"region"

],

"vertexAttributes":{

"position":{

"valueType":"Float32",

"valuesPerElement":3

},

"normal":{

"valueType":"Float32",

"valuesPerElement":3

},

"uv0":{

"valueType":"Float32",

"valuesPerElement":2

},

"color":{

"valueType":"UInt8",

"valuesPerElement":4

7

T/XXXXXXX—XXXX

},

"region":{

"valueType":"UInt16",

"valuesPerElement":4

}

},

"featureAttributeOrder":[

"id",

"faceRange"

],

"featureAttributes":{

"id":{

"valueType":"UInt64",

"valuesPerElement":1

},

"faceRange":{

"valueType":"UInt32",

"valuesPerElement":2

}

}

}

},

"fields":[

{

"name":"OID",

"type":"esriFieldTypeOID",

"alias":"ObjectIdent"

},

{

"name":"Name",

"type":"esriFieldTypeString",

"alias":"FileName"

}

],

"attributeStorageInfo":[

{

"key":"f_0",

"name":"OID",

"header":[

{

"property":"count",

"valueType":"UInt32"

}

],

"ordering":[

"attributeValues"

],

8

T/XXXXXXX—XXXX

"attributeValues":{

"valueType":"Oid32",

"valuesPerElement":1

}

},

{

"key":"f_1",

"name":"Name",

"header":[

{

"property":"count",

"valueType":"UInt32"

},

{

"property":"attributeValuesByteCount",

"valueType":"UInt32"

}

],

"ordering":[

"attributeByteCounts",

"attributeValues"

],

"attributeByteCounts":{

"valueType":"UInt32",

"valuesPerElement":1

},

"attributeValues":{

"valueType":"String",

"valuesPerElement":1,

"encoding":"UTF-8"

}

}

],

"statisticsInfo":[

{

"key":"f_1",

"name":"Name",

"href":"./statistics/f_1/0"

}

],

"heightModelInfo":{

"heightModel":"gravity_related_height",

"vertCRS":"NAVD_1988",

"heightUnit":"meter"

},

"drawingInfo":{

"renderer":{

9

T/XXXXXXX—XXXX

"symbol":{

"symbolLayers":[

{

"material":{

"color":[

255,

255,

255

],

"colorMixMode":"multiply",

"transparency":0

},

"type":"Fill"

}

],

"type":"MeshSymbol3D"

},

"type":"simple"

}

},

"popupInfo":{

"expressionInfos":[],

"fieldInfos":[

{

"fieldName":"OID",

"isEditable":false,

"label":"ObjectIdent",

"visible":true

},

{

"fieldName":"Name",

"isEditable":true,

"label":"FileName",

"visible":true

}

],

"mediaInfos":[],

"popupElements":[

{

"type":"fields"

}

],

"title":"{Name}"

},

"nodePages":{

"nodesPerPage":64,

"lodSelectionMetricType":"maxScreenThresholdSQ"

10

T/XXXXXXX—XXXX

},

"materialDefinitions":[

{

"alphaMode":"blend",

"alphaCutoff":0.247058824,

"doubleSided":true,

"pbrMetallicRoughness":{

"baseColorTexture":{

"textureSetDefinitionId":0,

"texCoord":0

}

}

}

],

"textureSetDefinitions":[

{

"formats":[

{

"name":"0",

"format":"jpg"

},

{

"name":"0_0_1",

"format":"dds"

}

]

}

],

"geometryDefinitions":[

{

"geometryBuffers":[

{

"offset":8,

"position":{

"type":"Float32",

"component":3

},

"normal":{

"type":"Float32",

"component":3

},

"uv0":{

"type":"Float32",

"component":2

},

"color":{

"type":"UInt8",

11

T/XXXXXXX—XXXX

"component":4

},

"featureId":{

"type":"UInt64",

"component":1,

"binding":"per-feature"

},

"faceRange":{

"type":"UInt32",

"component":2,

"binding":"per-feature"

}

},

{

"compressedAttributes":{

"encoding":"draco",

"attributes":[

"position",

"uv0",

"color",

"feature-index"

]

}

}

]

},

{

"geometryBuffers":[

{

"offset":8,

"position":{

"type":"Float32",

"component":3

},

"normal":{

"type":"Float32",

"component":3

},

"uv0":{

"type":"Float32",

"component":2

},

"color":{

"type":"UInt8",

"component":4

},

"uvRegion":{

12

T/XXXXXXX—XXXX

"type":"UInt16",

"component":4

},

"featureId":{

"type":"UInt64",

"component":1,

"binding":"per-feature"

},

"faceRange":{

"type":"UInt32",

"component":2,

"binding":"per-feature"

}

},

{

"compressedAttributes":{

"encoding":"draco",

"attributes":[

"position",

"uv0",

"color",

"feature-index",

"uv-region"

]

}

}

]

}

]

}

A.2三維圖層文件示例（傾斜Mesh）

{

"id":0,

"version":"69c142fd-9855-4610-9bf0-6c586053789",

"layerType":"IntegratedMesh",

"spatialReference":{

"wkid":4326,

"vcsWkid":3855

},

"description":"Model",

"capabilities":[

"View",

"Query"

],

"dataversion"{

"0":{

"readindex":0,

13

T/XXXXXXX—XXXX

"time":2022-6-29

},

"1":{

"readindex":21,

"time":2022-3-29

},

"store":{

"id":"0",

"profile":"meshpyramids",

"version":"1.7",

"resourcePattern":[

"3dNodeIndexDocument",

"SharedResource",

"Geometry",

"Attributes"

],

"rootNode":"./nodes/root",

"extent":[

-118.27169176054323,

34.037943166984874,

-118.26445095354559,

34.044311231767118

],

"indexCRS":"/def/crs/EPSG/0/4326",

"vertexCRS":"/def/crs/EPSG/0/4326",

"normalReferenceFrame":"earth-centered",

"attributeEncoding":"application/octet-stream;version=1.6",

"textureEncoding":[

"image/jpeg"

],

"lodType":"MeshPyramid",

"lodModel":"node-switching",

"defaultGeometrySchema":{

"header":[

{

"property":"vertexCount",

"type":"UInt32"

},

{

"property":"featureCount",

"type":"UInt32"

}

],

"topology":"PerAttributeArray",

"ordering":[

"position",

14

T/XXXXXXX—XXXX

"normal",

"uv0",

"color"

],

"vertexAttributes":{

"position":{

"valueType":"Float32",

"valuesPerElement":3

},

"normal":{

"valueType":"Float32",

"valuesPerElement":3

},

"uv0":{

"valueType":"Float32",

"valuesPerElement":2

},

"color":{

"valueType":"UInt8",

"valuesPerElement":4

}

},

"featureAttributeOrder":[

"id",

"faceRange"

],

"featureAttributes":{

"id":{

"valueType":"UInt64",

"valuesPerElement":1

},

"faceRange":{

"valueType":"UInt32",

"valuesPerElement":2

}

}

}

},

"heightModelInfo":{

"heightModel":"gravity_related_height",

"vertCRS":"EGM2008_Geoid",

"heightUnit":"meter"

},

"nodePages":{

"nodesPerPage":64,

"lodSelectionMetricType":"maxScreenThresholdSQ"

},

15

T/XXXXXXX—XXXX

"materialDefinitions":[

{

"doubleSided":true,

"pbrMetallicRoughness":{

"baseColorTexture":{

"textureSetDefinitionId":0,

"texCoord":0

}

}

}

],

"textureSetDefinitions":[

{

"formats":[

{

"name":"0",

"format":"jpg"

},

{

"name":"0_0_1",

"format":"dds"

}

]

}

],

"geometryDefinitions":[

{

"geometryBuffers":[

{

"offset":8,

"position":{

"type":"Float32",

"component":3

},

"normal":{

"type":"Float32",

"component":3

},

"uv0":{

"type":"Float32",

"component":2

},

"color":{

"type":"UInt8",

"component":4

},

"featureId":{

16

T/XXXXXXX—XXXX

"type":"UInt64",

"component":1,

"binding":"per-feature"

},

"faceRange":{

"type":"UInt32",

"component":2,

"binding":"per-feature"

}

}

]

}

]

}

A.3三維圖層文件示例（點云模型）

{

"id":0,

"version":"39054BC8-A656-489C-B574-A717BC399259",

"name":"Trees_Portland_AllTypes",

"serviceUpdateTimeStamp":{

"lastUpdate":1543373967000

},

"href":"./layers/0",

"layerType":"Point",

"spatialReference":{

"wkid":4326,

"latestWkid":4326,

"vcsWkid":105790,

"latestVcsWkid":3855

},

"heightModelInfo":{

"heightModel":"gravity_related_height",

"vertCRS":"EGM2008_Geoid",

"heightUnit":"meter"

},

"ZFactor":0.30480060960121924,

"alias":"Trees_Portland_AllTypes",

"description":"Trees_Portland_AllTypes",

"copyrightText":"",

"capabilities":[

"View",

"Query"

],

"elevationInfo":{

"mode":"relativeToGround",

"unit":"us-foot"

17

T/XXXXXXX—XXXX

},

"drawingInfo":{

"renderer":{

"type":"uniqueValue",

"styleName":"EsriRealisticTreesStyle",

"field1":"type",

"visualVariables":[

{

"type":"sizeInfo",

"field":"height",

"axis":"height",

"valueUnit":"feet"

},

{

"type":"sizeInfo",

"field":"diameter",

"axis":"widthAndDepth",

"valueUnit":"feet"

}

]

}

},

"popupInfo":{

"title":"{name}",

"mediaInfos":[],

"fieldInfos":[

{

"fieldName":"OBJECTID",

"visible":true,

"isEditable":false,

"label":"OBJECTID"

},

{

"fieldName":"name",

"visible":true,

"isEditable":true,

"label":"Name"

},

{

"fieldName":"TreeFID",

"visible":true,

"isEditable":true,

"label":"TreeFeatureID"

},

{

"fieldName":"description",

"visible":true,

18

T/XXXXXXX—XXXX

"isEditable":true,

"label":"Description"

},

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