室內(nèi)高精度地圖繪制與更新技術(shù)總體方案V1.0北京四維圖新科技股份有限公司2020年03月22日

目錄1. 背景和目標(biāo) 31.1. 背景 31.1.1. 室內(nèi)地圖數(shù)據(jù)要素多變 31.1.2. 室內(nèi)地圖數(shù)據(jù)精度要高 31.1.3. 編輯工具可操作性要強(qiáng) 31.1.4. 編輯工具可操作性要強(qiáng) 41.2. 目標(biāo) 41.2.1. 二三維一體化渲染 41.2.2. 局部紋理變化的更新 41.2.3. 局部的可移動(dòng)對(duì)象增刪 41.2.4. 建立室內(nèi)地圖二維數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn) 42. 建設(shè)方案 52.1. 構(gòu)建二三維一體化渲染引擎 52.1.1. 全數(shù)據(jù)對(duì)象支持 52.1.2. 參數(shù)化建模 82.1.3. 空間分析能力 102.1.4. 大數(shù)據(jù)可視化 122.2. 建立二維地圖數(shù)據(jù)編輯平臺(tái) 152.2.1. 數(shù)據(jù)編輯研究 152.2.2. 數(shù)據(jù)質(zhì)檢研究 282.2.3. 數(shù)據(jù)導(dǎo)出研究 312.3. 基于二維數(shù)據(jù)的三維場(chǎng)景快速構(gòu)建 322.3.1. 二維數(shù)據(jù)到三維場(chǎng)景轉(zhuǎn)換難點(diǎn) 322.3.2. 快速構(gòu)建三維場(chǎng)景的解決方案 332.4. 室內(nèi)外一體可視化研究 372.4.1. 一體化展示功能 372.4.2. 室內(nèi)BIM相關(guān)功能 382.4.3. 技術(shù)方案 38

背景和目標(biāo)背景室內(nèi)地圖數(shù)據(jù)要素多變室內(nèi)地圖應(yīng)用場(chǎng)景多樣，區(qū)域功能劃分繁雜，且使用情況復(fù)雜多變。因此，如何將室內(nèi)地圖變化信息快速高效地反映到室內(nèi)地圖數(shù)據(jù)中并更新使用，成為一個(gè)亟待解決的難題。室內(nèi)地圖數(shù)據(jù)精度要高由于室內(nèi)場(chǎng)景要比室外場(chǎng)景小很多，但是室內(nèi)場(chǎng)景中包含的要素信息量（點(diǎn)、線、面）要遠(yuǎn)大于室外場(chǎng)景，加之基于室內(nèi)地圖數(shù)據(jù)的應(yīng)用（POI搜索、路網(wǎng)繪制、路徑規(guī)劃等）對(duì)數(shù)據(jù)精細(xì)化程度的要求很高，因此高精度的地圖數(shù)據(jù)對(duì)于室內(nèi)場(chǎng)景就顯得尤為重要。編輯工具可操作性要強(qiáng)基于室內(nèi)地圖復(fù)雜多變的場(chǎng)景，并且要求數(shù)據(jù)表達(dá)的精細(xì)化程度很高，因此，迫切需要提供一套可操作性極強(qiáng)的編輯工具，能夠科學(xué)、便捷、高效地完成室內(nèi)地圖數(shù)據(jù)的構(gòu)建，并支持可視化展示。支持基于VGI的自主更新室內(nèi)地圖局部區(qū)域的變化頻繁，而且要求要快速進(jìn)行地圖的更新，以滿足高鮮度地圖應(yīng)用的需要。這種需求如果采用專業(yè)的地圖測(cè)繪，將面臨高成本、需求難以快速滿足的問(wèn)題，特此提出研究面向非專業(yè)的自主更新技術(shù)，重點(diǎn)突出利用非專業(yè)的人員和非專業(yè)的設(shè)備，來(lái)實(shí)現(xiàn)地圖的快速更新。滿足更新周期小于1天為了保證室內(nèi)現(xiàn)場(chǎng)的變化能快速做出反應(yīng)，這樣約束建立的VGI更新體系可以在1天內(nèi)完成室內(nèi)變化要素的更新。目標(biāo)二維平臺(tái)升級(jí)（1）桌面版到WEB版針對(duì)原有的桌面版的更新平臺(tái)存在需要進(jìn)行客戶安裝才能使用的問(wèn)題，升級(jí)為WEB版本以滿足只要有電腦就可以進(jìn)行更新的場(chǎng)景，同時(shí)也解決以前版本升級(jí)需要下發(fā)軟件進(jìn)行安裝的不變性。（2）支持分樓層多人同時(shí)更新原有的平臺(tái)支持一個(gè)建筑物同時(shí)只能一個(gè)人進(jìn)行作業(yè)，當(dāng)一個(gè)建筑物的更新量大于一個(gè)人一天的工作量場(chǎng)景時(shí)，將不能滿足1天內(nèi)完成更新的指標(biāo)，因此需要平臺(tái)能支持按樓層作業(yè)，這樣可以多人分別對(duì)個(gè)樓層作業(yè)，以保證指標(biāo)的實(shí)現(xiàn)。（3）支持路網(wǎng)的一鍵生成原有平臺(tái)室內(nèi)導(dǎo)航路網(wǎng)的構(gòu)建需要人工進(jìn)行，這樣當(dāng)每次發(fā)生變化時(shí)都要帶來(lái)響應(yīng)的修改，而且這個(gè)路網(wǎng)的構(gòu)建要保證拓?fù)涞耐暾?，容易帶?lái)人工作業(yè)量和潛在的錯(cuò)誤發(fā)生，為此需要增加路網(wǎng)自動(dòng)生成能力。（4）支持2.5D的地圖顯示為了提升2維地圖的顯示效果，需要能進(jìn)行2.5D地圖的顯示。三維數(shù)據(jù)模型的更新根據(jù)課題的需要要建立三維室內(nèi)地圖模型，針對(duì)三維室內(nèi)地圖模型的更新，為了滿足基于VGI更新的需要，需要研究適合非專業(yè)制圖人員進(jìn)行三維室內(nèi)地圖模型更新的軟件。更新軟件要具備操作簡(jiǎn)單的特點(diǎn)。針對(duì)這個(gè)需求和三維室內(nèi)模型經(jīng)常發(fā)生變化的特點(diǎn)，鎖定三維模型基于VGI允許更新的場(chǎng)景，提出主要兩個(gè)目標(biāo)。（1）局部紋理變化的更新室內(nèi)場(chǎng)景中由于裝修、裝飾等原因，墻體紋理變化會(huì)比較頻繁，因此需要建立基于局部紋理變化的更新機(jī)制，提供紋理更新功能使得將局部變化情況快速在室內(nèi)三維模型中進(jìn)行更新體現(xiàn)。（2）局部的可移動(dòng)對(duì)象增刪室內(nèi)場(chǎng)景中可移動(dòng)對(duì)象較多（例如：工位、椅子…），當(dāng)可移動(dòng)對(duì)象位置發(fā)生變化時(shí)，需要提供技術(shù)手段實(shí)現(xiàn)這些物體對(duì)象的增、刪、移動(dòng)操作，并在地圖中快速反應(yīng)出來(lái)。三維數(shù)據(jù)模型的渲染構(gòu)建一套三維數(shù)據(jù)模型渲染引擎，以滿足三維室內(nèi)數(shù)據(jù)模型的應(yīng)用場(chǎng)景。根據(jù)需求的分析，渲染引擎需要滿足一下能力。（1）WEB模式現(xiàn)在的應(yīng)用場(chǎng)景，WEB模式成為主流模式。（2）支持第1人稱視角流行的第1人稱視角，容易給用戶帶來(lái)浸入感，增強(qiáng)使用的體驗(yàn)。（3）支持基于給定坐標(biāo)位置的室內(nèi)自動(dòng)漫游結(jié)合室內(nèi)高精度定位的驗(yàn)證需要，能將定位的位置在地圖上展現(xiàn)出來(lái)，同時(shí)當(dāng)用戶在室內(nèi)移動(dòng)時(shí)，能在三維室內(nèi)地圖模型上伴隨用戶在真實(shí)場(chǎng)景中的移動(dòng)而移動(dòng)。實(shí)現(xiàn)與其他課題的集成基于VGI地圖的更新需要以及三維室內(nèi)地圖模型只是整個(gè)課題或整個(gè)系統(tǒng)中的局部，為了體現(xiàn)系統(tǒng)的整體性，需要將這些能力與其他課題有機(jī)結(jié)合起來(lái)。（1）更新工具要實(shí)現(xiàn)和云文件管理系統(tǒng)的對(duì)接由于二維和三維室內(nèi)地圖模型數(shù)據(jù)文件是在云文件管理系統(tǒng)中進(jìn)行管理，這樣更新工具能訪問(wèn)云文件系統(tǒng)提供的上傳和下載能力，將對(duì)應(yīng)的文件下載下來(lái)，修改完成后在進(jìn)行文件的上傳。（2）三維室內(nèi)模型渲染引擎具備接收定位的坐標(biāo)能力三維室內(nèi)模型渲染引擎能接收定位系統(tǒng)反饋的坐標(biāo)位置，進(jìn)行室內(nèi)的自動(dòng)漫游?；赩GI的三維點(diǎn)云模型更新實(shí)驗(yàn)隨著手機(jī)相機(jī)的普及和性能的提高，如何充分發(fā)揮手機(jī)這種便攜的VGI工具進(jìn)行三維室內(nèi)模型的更新是一個(gè)值得探討的課題。為了驗(yàn)證整個(gè)技術(shù)體系的可行性，需要開(kāi)展基于VGI的三維點(diǎn)云模型更新實(shí)驗(yàn)?？傮w方案二維平臺(tái)升級(jí)方案WEB數(shù)據(jù)更新方案基于LeafLet的二維編輯（1）LeafLetAPI概述API各種類中的核心部分，用來(lái)在頁(yè)面中創(chuàng)建地圖并操縱地圖，如下圖所示：（2）使用LeafLet進(jìn)行繪制首先需引入CSS,再引入JS,都是在線引入，如下圖所示：引入leafletCSS引入leafletJS封裝繪制點(diǎn)線面的方法。如下圖所示：封裝繪制多邊形的方法封裝完成后，可在平臺(tái)上進(jìn)行繪制編輯，如下圖所示：繪制點(diǎn)線面其他編輯功能（1）繪制要素在已經(jīng)上傳樓層參考圖上邊繪制點(diǎn)(POI)、線(LINK)、面要素，繪制需同時(shí)生成相關(guān)要素(如繪制面時(shí)生成對(duì)應(yīng)的POI，繪制路網(wǎng)時(shí)生成路網(wǎng)的Node節(jié)點(diǎn))。繪制同時(shí)需要提供屬性編輯功能。（2）選擇要素可通過(guò)點(diǎn)擊，框選，選中一個(gè)或多個(gè)要素，對(duì)選中的要素做高亮展示，對(duì)于線和面要素，還需要高亮其所有的節(jié)點(diǎn)。對(duì)于選中的多個(gè)要素，可進(jìn)行整體移動(dòng)。（3）修改屬性對(duì)于選中的要素，在編輯狀態(tài)下可編輯、修改其對(duì)應(yīng)的屬性信息。（4）刪除要素對(duì)于選中的要素，在編輯狀態(tài)下可進(jìn)行刪除。（5）節(jié)點(diǎn)修改在編輯狀態(tài)下選中的要素，雙擊邊線上某個(gè)位置可以在雙擊處增加一個(gè)節(jié)點(diǎn)。單擊某一節(jié)點(diǎn)，彈出選項(xiàng)框可對(duì)其進(jìn)行刪除操作，可對(duì)其節(jié)點(diǎn)進(jìn)行拖拽修改節(jié)點(diǎn)的位置。

（6）吸附/拆分繪制要素的時(shí)候，可以捕捉吸附到臨近要素的節(jié)點(diǎn)、邊線上。對(duì)于吸附在一起的節(jié)點(diǎn)，拖動(dòng)時(shí)需要同步移動(dòng)。同時(shí)可對(duì)之前吸附到一起的節(jié)點(diǎn)進(jìn)行拆分。 （7）撤銷/重做對(duì)于任何修改要素的編輯功能，可對(duì)其進(jìn)行撤銷，重做。本地保存操作步驟，實(shí)現(xiàn)履歷記錄。本地可撤銷重做。暫定操作20步進(jìn)行保存到服務(wù)器。（8）面狀數(shù)據(jù)拆分選擇一個(gè)需要被拆分的面，在所選的面范內(nèi)圍畫(huà)一條線段將其切分成兩個(gè)面，兩個(gè)面的屬性同時(shí)繼承拆分前的面屬性，可對(duì)拆分后的任一面屬性進(jìn)行編輯。（9）面狀數(shù)據(jù)合并不存在復(fù)雜多邊形合并，選定需要合并的多個(gè)相鄰面之后，再選擇需要被繼承屬性的面，確定后完成面狀數(shù)據(jù)合并，并可對(duì)屬性進(jìn)行編輯。（10）通行設(shè)施連接兩個(gè)窗口同步顯示兩個(gè)樓層的數(shù)據(jù)，可對(duì)上下樓層的通行設(shè)施進(jìn)行連接操作。（11）配準(zhǔn)在創(chuàng)建建筑物時(shí)可上傳建筑物參考圖，支持常見(jiàn)的圖片格式。可對(duì)上傳圖進(jìn)行配準(zhǔn)，支持等比例縮放、平移和控制點(diǎn)配準(zhǔn)2種方式。（12）新建建筑物可新建修改、刪除室內(nèi)圖建筑及樓層。（13）檢索功能建筑物檢索：通過(guò)建筑物的名稱、ID對(duì)建筑物進(jìn)行檢索查詢，以列表的形式展示檢索結(jié)果記錄，可進(jìn)一步對(duì)建筑物進(jìn)行編輯、查看、導(dǎo)出等操作。要素檢索：通過(guò)要素的名稱、ID可以定位到要素的位置，在相應(yīng)的權(quán)限范圍內(nèi)可對(duì)要素進(jìn)行操作。（14）復(fù)制/粘貼對(duì)選中的要素可進(jìn)行復(fù)制、粘貼、移動(dòng)、跨樓層粘貼。（15）批量賦值選中多個(gè)同一類要素，可以統(tǒng)一修改這些要素的共有屬性。（16）貝塞爾曲線對(duì)于面和線要素，繪制要素時(shí)可以繪制貝塞爾曲線。 路網(wǎng)自動(dòng)生成方案由于室內(nèi)地圖中路網(wǎng)繪制一直以來(lái)都是勞動(dòng)密集型工作，不僅繁瑣枯燥，還影響室內(nèi)地圖的生產(chǎn)效率。本平臺(tái)采用多變形的直骨架原理，實(shí)現(xiàn)路網(wǎng)的一鍵生成，從而讓作業(yè)者從枯燥的工作中解放。（1）直骨架原理定義2D簡(jiǎn)單多邊形的直骨架（straightskeleton），它是一種新的多邊形的骨架，是僅由簡(jiǎn)單多邊形的一些邊的角平分線所組成的（如下圖所示）。輪廓邊（contouredge），原簡(jiǎn)單多邊形上的邊。下圖紅色的邊。骨架邊（skeletonedge），由原多變形的邊與邊的角平分線所組成的邊。下圖中藍(lán)色和綠色的邊。輪廓頂點(diǎn)（contourvertex），就是原多邊形上的頂點(diǎn)。下圖中紅色輪廓邊相交的頂點(diǎn)骨架頂點(diǎn)（skeletonvertex）,是由骨架邊相交而成的頂點(diǎn)。下圖中綠色邊和綠色邊，藍(lán)色邊和藍(lán)色邊，或綠色邊和藍(lán)色邊相交而成的頂點(diǎn)。輪廓平分線（contourbisector），產(chǎn)生該種平分線的兩條邊在輪廓是相鄰的。下圖中綠色的邊。內(nèi)部平分線（innerbisector），產(chǎn)生該種平分線的兩天邊在輪廓上不是相鄰的。下圖中藍(lán)色的邊。（2）直骨架在平臺(tái)的應(yīng)用實(shí)現(xiàn)的這個(gè)直骨架生成算法不僅能針對(duì)凸多邊形，而且能針對(duì)非凸多邊形，甚至可以針對(duì)帶洞的多邊形。帶洞的簡(jiǎn)單多邊形，這個(gè)洞必須要完全位于多邊形外輪廓的內(nèi)部，而且存在多個(gè)洞的情況下，洞與洞之間不能重疊，更重要的是不能存在洞中有洞的情況。平臺(tái)將繪制好的樓層邊界各個(gè)點(diǎn)經(jīng)緯度以及洞邊界各個(gè)點(diǎn)經(jīng)緯度傳遞給服務(wù)端，服務(wù)端進(jìn)行角平分線的計(jì)算，最后生成路網(wǎng)效果如下圖所示：一鍵生成路網(wǎng)分樓層權(quán)限體系方案系統(tǒng)提供了一種基于樓層為最小單位的權(quán)限和任務(wù)分配體系，從而能夠?qū)崿F(xiàn)多人同時(shí)對(duì)一棟建筑物進(jìn)行寫(xiě)作編輯，大大提高了編輯作業(yè)效率。（1）設(shè)計(jì)場(chǎng)景在室內(nèi)地圖實(shí)際制作場(chǎng)景中，要求短時(shí)間制作出一張室內(nèi)圖成品，因此進(jìn)行了應(yīng)用此平臺(tái)的生產(chǎn)效率測(cè)試。具體場(chǎng)景如下：（1）要求在一個(gè)工作日內(nèi)生產(chǎn)出一商場(chǎng)（北京愛(ài)琴海購(gòu)物公園）的室內(nèi)地圖。（2）商場(chǎng)共9層（地上6，地下3），面積13w平米，商戶超300家。（3）配置作業(yè)員9人。（2）實(shí)施策略在室內(nèi)地圖實(shí)開(kāi)發(fā)前期的設(shè)計(jì)中，考慮到生產(chǎn)效率情況，制定出如下策略：（1）支持一棟建筑按樓層分配的方式，任務(wù)的最小粒度位單個(gè)樓層，即對(duì)于五層商場(chǎng)，可同時(shí)分配給9位作業(yè)員同時(shí)作業(yè)。（2）平臺(tái)支持不同圖層間的復(fù)制、粘貼，適用于各個(gè)樓層bound的復(fù)制，既可縮短繪制邊界的作業(yè)時(shí)間、又可保證成果物的準(zhǔn)確一致性。（3）方案效果5位作業(yè)員在7小時(shí)完成了北京愛(ài)琴海購(gòu)物公園室內(nèi)圖的繪制，成果物如下：數(shù)據(jù)質(zhì)檢方案由于室內(nèi)地圖數(shù)據(jù)目前仍然依賴人工編輯手段，所以無(wú)法避免因?yàn)榫庉嫹绞胶洼o助手段的不足帶來(lái)的數(shù)據(jù)質(zhì)量問(wèn)題，例如：功能面質(zhì)檢的縫隙、名稱不合規(guī)、編號(hào)不唯一、連續(xù)性檢查等。因此，迫切需要提供一套質(zhì)檢（輔助）系統(tǒng)來(lái)協(xié)助數(shù)據(jù)質(zhì)量的檢查，以便快速高效地完成高質(zhì)量的數(shù)據(jù)編輯工作。程序質(zhì)檢室內(nèi)地圖數(shù)據(jù)，較之室外，更加精細(xì)；且室內(nèi)建筑類型多樣，使得室內(nèi)地圖數(shù)據(jù)更加復(fù)雜。既包括服務(wù)臺(tái)、母嬰室、衛(wèi)生間、ATM、等在內(nèi)的室內(nèi)公共設(shè)施，也包括扶梯、電梯、樓梯、商鋪門、出入口等在內(nèi)的室內(nèi)通行設(shè)施；既包括詳細(xì)的屬性信息，也包括精準(zhǔn)位置的空間信息。與此同時(shí)，室內(nèi)地圖數(shù)據(jù)對(duì)數(shù)據(jù)空間坐標(biāo)精度也有較高要求。地圖數(shù)據(jù)是地圖應(yīng)用的基礎(chǔ)，需要嚴(yán)格控制數(shù)據(jù)質(zhì)量，以更好地支撐地圖應(yīng)用。（1）程序質(zhì)檢配置系統(tǒng)提供可視化、便捷化的配置體系，能夠根據(jù)需求自定義程序質(zhì)檢項(xiàng)，如下圖所示：（2）程序質(zhì)檢過(guò)程數(shù)據(jù)繪制完成后，作業(yè)者可先行進(jìn)行自測(cè)，點(diǎn)擊程序質(zhì)檢，將會(huì)查找數(shù)據(jù)庫(kù)，不符合配置標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)據(jù)將被羅列。程序質(zhì)檢結(jié)果人工質(zhì)檢程序質(zhì)檢并不能檢測(cè)出全部的數(shù)據(jù)問(wèn)題，例如一個(gè)商店的名稱或者類型錯(cuò)誤，一個(gè)服務(wù)臺(tái)的位置有偏差等，需要人工的檢查才能被發(fā)現(xiàn)。建筑物被提交質(zhì)檢后，質(zhì)檢人員方可開(kāi)始質(zhì)檢，點(diǎn)擊點(diǎn)線面等，可查看相應(yīng)數(shù)據(jù)屬性信息，一旦發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤，可添加一條錯(cuò)誤信息，如下圖所示。質(zhì)檢完成后，如有錯(cuò)誤，選擇質(zhì)檢不合格，數(shù)據(jù)將被重新打回至作業(yè)員進(jìn)行修改編輯工作。如未發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤，選擇質(zhì)檢合格。整個(gè)建筑的編輯工作完成。人工質(zhì)檢添加錯(cuò)誤數(shù)據(jù)導(dǎo)出方案數(shù)據(jù)編輯完成后，可進(jìn)行導(dǎo)出操作。導(dǎo)出的shapefile文件包含以下三種文件類型：如下圖*.shp

存儲(chǔ)的是幾何要素的的空間信息，也就是XY坐標(biāo)。*.shx

存儲(chǔ)的是有關(guān)*.shp存儲(chǔ)的索引信息。它記錄了在*.shp中，空間數(shù)據(jù)是如何存儲(chǔ)的，XY坐標(biāo)的輸入點(diǎn)在哪里，有多少XY坐標(biāo)對(duì)等信息。*.dbf

存儲(chǔ)地理數(shù)據(jù)的屬性信息的dBase表。這三個(gè)文件是一個(gè)shapefile的基本文件，shapefile還可以有其他一些文件，但所有這些文件都與該shapefile同名，并且存儲(chǔ)在同一路徑下。導(dǎo)出的shapefile文件基于二維數(shù)據(jù)的2.5維展現(xiàn)方案二維數(shù)據(jù)到三維場(chǎng)景轉(zhuǎn)換難點(diǎn)直接基于二維功能面的邊界生成三維墻體會(huì)存在以下問(wèn)題：（1）POI點(diǎn)跟墻體未直接關(guān)聯(lián)如下圖所示是一個(gè)二維的商鋪區(qū)域面，如果單純的基于這個(gè)邊界去生成一個(gè)三維功能區(qū)域，將會(huì)形成一個(gè)封閉的三維空間，與真實(shí)場(chǎng)景不符合。二維商鋪面基于二維商鋪面直接生成三維立體商鋪如下所示：三維商鋪空間圖由于二維數(shù)據(jù)制作中，門被標(biāo)記為poi點(diǎn)，雖然可以找出poi點(diǎn)屬于哪個(gè)商鋪。但人工操作會(huì)有誤差，在數(shù)據(jù)質(zhì)量上無(wú)法保證門的poi點(diǎn)可以準(zhǔn)確落在商鋪的邊線上，這種情況無(wú)法在商鋪面生成墻體后自動(dòng)生成門。（2）點(diǎn)數(shù)據(jù)不具備三維展示特性點(diǎn)數(shù)據(jù)不具備三維展示特性，在三維展示中門應(yīng)該通過(guò)面的形式展現(xiàn)，故需要進(jìn)行緩沖處理。（3）墻體與門需要進(jìn)行三維有效融合在進(jìn)行三維展示的時(shí)候，需要做墻體與門的結(jié)合，生成可出入的室內(nèi)結(jié)構(gòu)，需要用到對(duì)幾何面數(shù)據(jù)的交集與差集計(jì)算，最后在進(jìn)行準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)拼裝融合。快速構(gòu)建三維場(chǎng)景的解決方案（1）技術(shù)基礎(chǔ)前端空間計(jì)算庫(kù)的主流為JSTS，turf。其中JSTS主要是javaJST的一個(gè)接口，turf為mapbox官方推薦的函數(shù)式的空間計(jì)算庫(kù)。最后選擇turf為空間數(shù)據(jù)計(jì)算庫(kù)，主要因?yàn)樗鼘?duì)geojson數(shù)據(jù)支持較好，還很輕量和能按需加載預(yù)期成果。（2）墻體生成方案方案一（備選）：通過(guò)對(duì)商鋪面進(jìn)行倍化處理，在用倍化商鋪面和原始商鋪面做幾何差集，生成墻面,此方法簡(jiǎn)單，但生成的墻面薄厚不一致。方案二（已選）：通過(guò)倍化商鋪面，在對(duì)商鋪面的線做buffer操作，二個(gè)面做交集取出公共部分，得到就是等寬的墻體數(shù)據(jù)，參考下圖。其中，黃色區(qū)域就為交集墻體部分：具體方案實(shí)現(xiàn)過(guò)程：POI點(diǎn)數(shù)據(jù)匹配到墻體（1）通過(guò)門poi與商鋪cell的的距離找出門poi屬于此商鋪的哪一條邊線；（2）通過(guò)算法算出a1點(diǎn)，表示門點(diǎn)數(shù)據(jù)在此邊線的位置；（3）根據(jù)定義的門寬，通過(guò)算法算出b1點(diǎn)與b2點(diǎn)；（4）結(jié)論：求出b1-b2，為門的平面線數(shù)據(jù)。2、生成門的緩沖區(qū)域通過(guò)buffer的算法生成門的緩沖區(qū)數(shù)據(jù)，如下圖所示：3、生成可出入的室內(nèi)三維結(jié)構(gòu)（1）通過(guò)求出的商鋪墻體面與門緩沖區(qū)面求幾何交集——算出門面數(shù)據(jù)；（2）通過(guò)求出的商鋪墻體面與門緩沖區(qū)面求幾何交集——算出真實(shí)墻體數(shù)據(jù)；（3）結(jié)合二者數(shù)據(jù)生成可出入的室內(nèi)結(jié)構(gòu)。4、最終效果圖三維數(shù)據(jù)模型的更新方案方案選型（1）改造模式三維模型的編輯更新軟件開(kāi)發(fā)工作量巨大，不是短期內(nèi)可以完成的，這樣需要在其他比較成型的系統(tǒng)上進(jìn)行改造。（2）開(kāi)源模式考慮到改造的可行性和系統(tǒng)使用的成本等因素，采用開(kāi)源的系統(tǒng)，基于開(kāi)源的系統(tǒng)改造。（3）選用開(kāi)源Blender作為方案補(bǔ)充blender的介紹（4）改造方案裁剪：為了減少系統(tǒng)的復(fù)雜性，只保留與基于VGI更新相關(guān)的功能，其他的功能進(jìn)行裁剪。默認(rèn)：為了減少系統(tǒng)的操作工作量，對(duì)于很多需要設(shè)置的參數(shù)，根據(jù)更新的需求，選定好參數(shù)，設(shè)置為默認(rèn)值。紋理更新方案更新基本過(guò)程：（1）針對(duì)變化的墻面紋理進(jìn)行拍照拍照要選擇合適的角度和光照效果，以保證紋理的質(zhì)量。（2）選擇需要更新的墻面打開(kāi)對(duì)應(yīng)的三維模型數(shù)據(jù)，找到對(duì)應(yīng)的墻體面。（3）紋理的替換用照片進(jìn)行原有紋理的替換，要保證面的整體覆蓋度。（4）更新保存對(duì)于變更的紋理進(jìn)行保存。能有一個(gè)截圖局部可移動(dòng)對(duì)象更新方案更新基本過(guò)程：（1）確定現(xiàn)場(chǎng)變化的對(duì)象可以利用拍照等方式記錄現(xiàn)場(chǎng)的對(duì)象變化情況。（2）選擇需要更新的對(duì)象打開(kāi)對(duì)應(yīng)的三維模型數(shù)據(jù)，找到對(duì)應(yīng)的變更對(duì)象或變更的位置。（3）對(duì)象的變更基于現(xiàn)場(chǎng)證據(jù)，進(jìn)行變更對(duì)象的更新。（4）更新保存對(duì)于變更的對(duì)象進(jìn)行保存。操作便捷性方案：（1）由于室內(nèi)可移動(dòng)的對(duì)象，具有一定的通用性，需要建立這些對(duì)象的標(biāo)準(zhǔn)三維模型，以方便操作。（2）為了方便標(biāo)準(zhǔn)對(duì)象模型的獲取，建立很好的目錄分類，進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)對(duì)象模型的保存，生成標(biāo)準(zhǔn)對(duì)象庫(kù)。能有兩個(gè)截圖（一個(gè)是操作，一個(gè)是標(biāo)準(zhǔn)對(duì)象目錄）質(zhì)量保障方案（1）質(zhì)量要求紋理：主要保證紋理的清晰、光照、正面。對(duì)象：對(duì)象分類的準(zhǔn)確性，位置的準(zhǔn)確性；對(duì)于位置考慮到應(yīng)用的場(chǎng)景，要求位置不能和路網(wǎng)發(fā)生沖突。（2）保障方案質(zhì)量保障手段主要是：建立規(guī)范化的流程；軟件增加輔助檢查功能；做好VGI人員的培訓(xùn)；簡(jiǎn)化軟件操作過(guò)程。迭代優(yōu)化由于開(kāi)始不可能考慮的很全面，要隨著應(yīng)用的普及和經(jīng)驗(yàn)的積累，建立迭代優(yōu)化機(jī)制，主要是一下方面：（1）更新場(chǎng)景的擴(kuò)展；（2）操作的簡(jiǎn)約化；（3）標(biāo)準(zhǔn)對(duì)象庫(kù)的擴(kuò)展；（4）操作流程的規(guī)范化。三維室內(nèi)模型渲染引擎方案一套基于最新的WebGL技術(shù)、純自主研發(fā)的三維地圖引擎。所采用的三維渲染技術(shù)，支持硬件加速，能夠跨瀏覽器、跨平臺(tái)進(jìn)行動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)可視化。與傳統(tǒng)桌面端式、插件式三維數(shù)據(jù)瀏覽不同，用戶可以做到真正的“零客戶端”瀏覽三維場(chǎng)景，管理、分析業(yè)務(wù)。全數(shù)據(jù)對(duì)象支持支持全類型數(shù)據(jù)對(duì)象加載，包括點(diǎn)線面數(shù)據(jù)、矢量地圖等二維數(shù)據(jù)，衛(wèi)星影像、照片、視頻流等柵格數(shù)據(jù)，傾斜攝影、BIM（建筑物信息模型）、DEM（數(shù)字高程模型）、激光點(diǎn)云、三維模型、精細(xì)化道路、管線管網(wǎng)、藝術(shù)字等三維數(shù)據(jù)，同時(shí)推出Tile（M3T）圖層，進(jìn)行三維數(shù)據(jù)的網(wǎng)格化分層組織、數(shù)據(jù)分層加載、提升大規(guī)模三維數(shù)據(jù)的展示體驗(yàn)。1、自定義地圖支持用戶自定義地圖加載，能夠?qū)⑵矫媸噶康貓D的全地圖要素完美展現(xiàn)在球體上，用戶可以通過(guò)配圖工作臺(tái)定制各類深色、淺色主題的矢量地圖，用于球體場(chǎng)景展示。并且對(duì)文字注記進(jìn)行了立體化、防壓蓋處理，支持三維場(chǎng)景下多角度瀏覽。2、傾斜攝影傾斜攝影是通過(guò)在飛行平臺(tái)上搭載多臺(tái)傳感器，同時(shí)從垂直、四個(gè)傾斜角采集影像，并通過(guò)特點(diǎn)軟件處理成符合人眼視覺(jué)的真實(shí)直觀世界模型。數(shù)據(jù)采集制作過(guò)程，決定了數(shù)據(jù)的分辨率、質(zhì)量、數(shù)據(jù)量、數(shù)據(jù)性能、單體化屬性。支持高分辨率傾斜攝影數(shù)據(jù)加載，支持通用osgb、obj格式數(shù)據(jù)。自主研發(fā)的M3T圖層加載技術(shù)，能夠極大提升大規(guī)模傾斜攝影數(shù)據(jù)的渲染性能。能夠根據(jù)用戶需求定制不同地圖級(jí)別下加載數(shù)據(jù)的清晰度和數(shù)據(jù)范圍，最高可支持到zoom22級(jí)別下數(shù)據(jù)瀏覽。3、BIM建筑信息模型（BuildingInformationModeling），簡(jiǎn)稱BIM，是建筑學(xué)、工程學(xué)及土木工程的一種數(shù)據(jù)化工具。BIM是一個(gè)設(shè)施（建筑、管道、道路等）物理和功能特性的數(shù)字表達(dá)，BIM的構(gòu)造是一個(gè)專業(yè)化過(guò)程，BIM數(shù)據(jù)是一個(gè)共享的知識(shí)資源，是一個(gè)分享有關(guān)這個(gè)設(shè)施的信息，為該設(shè)施從概念到拆除的全生命周期中的所有決策提供可靠依據(jù)的過(guò)程。支持BIM模型數(shù)據(jù)加載，包含主流BIM軟件Bently的dng格式、Revit的rvt格式。功能上支持室外瀏覽、室內(nèi)第一人稱瀏覽、瀏覽路線設(shè)定等。能夠通過(guò)資源樹(shù)控制BIM中各樓層、各對(duì)象（門、座椅、設(shè)備）的高亮、顯示、隱藏，并且支持設(shè)備傳感器數(shù)據(jù)接入，在BIM場(chǎng)景中監(jiān)控、管理設(shè)備的狀態(tài)。4、DEM數(shù)字高程模型（DigitalElevationModel)，簡(jiǎn)稱DEM，是通過(guò)有限的地形高程數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)對(duì)地面地形的數(shù)字化模擬（即地形表面形態(tài)的數(shù)字化表達(dá)），DEM是零階單純的單項(xiàng)數(shù)字地貌模型，其他如坡度、坡向及坡度變化率等地貌特性可在DEM的基礎(chǔ)上派生。DEM的分辨率是指DEM最小的單元格的長(zhǎng)度。因?yàn)镈EM是離散的數(shù)據(jù)，所以（X，Y）坐標(biāo)其實(shí)都是一個(gè)一個(gè)的小方格，每個(gè)小方格上標(biāo)識(shí)出其高程。這個(gè)小方格的長(zhǎng)度就是DEM的分辨率。支持tif格式DEM數(shù)據(jù)加載，通用DEM場(chǎng)景可支持30-60m分辨率數(shù)據(jù)，高分辨率DEM數(shù)據(jù)涉密，需審核批復(fù)。小場(chǎng)景描繪精準(zhǔn)地形可以用傾斜攝影數(shù)據(jù)代替，分辨率高，數(shù)據(jù)易獲取。5、三維模型支持通用三維模型數(shù)據(jù)加載，數(shù)據(jù)格式包含obj、fbx、dae、3ds、stl、vrml、shp（3dstudio）、dwg、dxf等。數(shù)據(jù)內(nèi)容包含基礎(chǔ)設(shè)施、交通工具、人、環(huán)境等各類模型，并且支持軌跡、航線仿真，高度還原現(xiàn)實(shí)場(chǎng)景。參數(shù)化建模支持精細(xì)化道路、管線管網(wǎng)以及藝術(shù)字的參數(shù)化建模。支持根據(jù)參數(shù)化描述數(shù)據(jù)快速構(gòu)建三維模型，定義掃描體模型及圖元模型，其中掃描體模型用于將參數(shù)化線、面等數(shù)據(jù)進(jìn)行升維構(gòu)建為面、體模型數(shù)據(jù)；構(gòu)建圖元模型庫(kù)用于存儲(chǔ)各類組件，例如樹(shù)木、路燈、管井等，可加載一份數(shù)據(jù)，用于場(chǎng)景內(nèi)不同區(qū)域重復(fù)展示，極大縮小場(chǎng)景數(shù)據(jù)量、增強(qiáng)流暢性。掃描體模型（二維面拉伸為三維體）圖元模型（車、路燈、樹(shù)、紅綠燈）1、精細(xì)化道路支持參數(shù)化建模的方式構(gòu)建精細(xì)化道路，數(shù)據(jù)量小，無(wú)需人工建模，直接前端渲染出精細(xì)化原色的道路模型。并且，這種方式很好地結(jié)合了四維圖新集團(tuán)的高精數(shù)據(jù)快速采集能力，能夠迅速為行業(yè)客戶提供區(qū)域級(jí)、城市級(jí)的精細(xì)化道路。精細(xì)化道路模型包含了道路及其附屬設(shè)施的所有數(shù)據(jù)，包括各類車道、車道線、各類標(biāo)志標(biāo)線、多種類型道路路牌、紅綠燈，此外還包含路燈、公交站臺(tái)、綠化帶、隔離帶等要素。精細(xì)化道路模型，支持紅綠燈調(diào)控、道路信息面板數(shù)據(jù)接入、車輛軌跡模擬、視頻圖像投影等多種業(yè)務(wù)場(chǎng)景，能夠進(jìn)行深入定制化開(kāi)發(fā)，打造貼合行業(yè)客戶的業(yè)務(wù)功能。2、管線管網(wǎng)支持管線管網(wǎng)的參數(shù)化構(gòu)建，建立完善的綜合管線數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)，配置管線、管點(diǎn)的要素分類編碼、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)表，對(duì)管線的材質(zhì)、限行、埋設(shè)方式、權(quán)屬單位、隱患類別等都有標(biāo)準(zhǔn)化的定義。能夠根據(jù)客戶提供的管線模型搭建體系化的業(yè)務(wù)解決方案，也能夠從初始化的管線DWG文件，快速構(gòu)建管線參數(shù)模型。空間分析能力1、地形分析淹沒(méi)分析：對(duì)于特點(diǎn)業(yè)務(wù)場(chǎng)景下，分析洪水、堰塞湖的水流淹沒(méi)，對(duì)地形、城市等的影響，提供淹沒(méi)分析功能，能夠設(shè)定淹沒(méi)起始高程、預(yù)警高程、淹沒(méi)速度，來(lái)模擬淹沒(méi)過(guò)程，同時(shí)支持淹沒(méi)水體的顏色、透明度設(shè)置，協(xié)助觀察淹沒(méi)過(guò)程中水位對(duì)地形和建筑程度。2、視域分析通視分析：通視分析可用與安保安防、軍事演習(xí)、城市規(guī)劃等多個(gè)場(chǎng)景。用戶可以通過(guò)選定觀察點(diǎn)、目的點(diǎn)，來(lái)生成視角射線，射線會(huì)判定沿線的障礙物，通過(guò)射線的顏色來(lái)協(xié)助用戶判定觀察點(diǎn)是否能夠無(wú)障礙的觀察到目的點(diǎn)?？梢曈蚍治觯嚎梢曈蚍治隹捎糜谲囕v仿真、安保安防、軍事演習(xí)、城市規(guī)劃等多個(gè)業(yè)務(wù)場(chǎng)景。用戶可以通過(guò)設(shè)定觀察點(diǎn)位置、觀察水平方向角范圍、垂直俯仰角范圍，來(lái)設(shè)定具體的視域范圍扇形體，通過(guò)場(chǎng)景內(nèi)三維對(duì)象的空間計(jì)算、判定，返回給用戶可見(jiàn)區(qū)域范圍與不可見(jiàn)區(qū)域范圍。3、其他分析光照陰影分析：光照陰影分析可用于房產(chǎn)、規(guī)劃領(lǐng)域，能夠很好地在特點(diǎn)業(yè)務(wù)場(chǎng)景模擬、分析建筑光照時(shí)長(zhǎng)、建筑體之間的光線遮擋情況。分析工具可根據(jù)設(shè)定的時(shí)間段，計(jì)算該時(shí)間段內(nèi)每一時(shí)刻對(duì)應(yīng)的太陽(yáng)高度角，通過(guò)空間計(jì)算、判定，顯示出三維建筑在時(shí)間段內(nèi)受光面與陰影面，還支持動(dòng)態(tài)調(diào)整光照強(qiáng)度，模擬不同季節(jié)、氣候下的真實(shí)場(chǎng)景。大數(shù)據(jù)可視化依托于強(qiáng)大的自主研發(fā)能力，定制多種數(shù)據(jù)格式，能夠渲染多種大數(shù)據(jù)可視化效果。其中包括了二維地圖中常見(jiàn)的柱狀圖、通勤圖、大規(guī)模散點(diǎn)圖、動(dòng)態(tài)粒子流、動(dòng)態(tài)軌跡線展示，還包含了特色的三維動(dòng)態(tài)熱力、三維航線、動(dòng)態(tài)車輛軌跡大數(shù)據(jù)效果。1、三維動(dòng)態(tài)熱力三維動(dòng)態(tài)熱力用于展示宏觀動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)分布情況，例如一天內(nèi)的人口流動(dòng)、交通指數(shù)變化、交通事件分布等等?？梢詣?dòng)態(tài)播放歷史數(shù)據(jù)，非常直觀的觀察數(shù)據(jù)峰谷的動(dòng)態(tài)分布情況，例如早晚出行高峰的擁堵區(qū)域變化。三維動(dòng)態(tài)熱力效果，支持自定義熱力圖懸離地面高度、顏色、透明度、網(wǎng)格紋理或填充面紋理等參數(shù)，能夠根據(jù)客戶業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)快速編譯熱力圖數(shù)據(jù)，進(jìn)行效果展示。2、三維航線三維航線圖，支持海量三維航線軌跡加載，用于表現(xiàn)出行起始地、目的地的關(guān)系；也支持精細(xì)化場(chǎng)景下，飛機(jī)飛行航向、速度、軌跡、位置的跟蹤展示，支持航向鎖定、全局鎖定、追蹤鎖定等瀏覽模式。三維航線圖能夠融入航班歷史數(shù)據(jù)、實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)、航班時(shí)刻表數(shù)據(jù)等，為機(jī)場(chǎng)、航司等業(yè)內(nèi)組織及航空領(lǐng)域相關(guān)從業(yè)人員、科研者、旅客等提供各類展示、分析服務(wù)。同時(shí)也可用于大范圍、全球范圍的一帶一路、跨區(qū)域貿(mào)易等場(chǎng)景、業(yè)務(wù)關(guān)系展示。3、動(dòng)態(tài)車輛軌跡支持車輛動(dòng)態(tài)軌跡仿真展示，能夠根據(jù)業(yè)務(wù)系統(tǒng)收集的車輛行駛GPS點(diǎn)數(shù)據(jù)，利用地圖匹配算法生成精準(zhǔn)匹配到道路的軌跡，進(jìn)行模擬展示。車輛仿真場(chǎng)景下，能夠進(jìn)行信號(hào)燈控制車輛行駛狀態(tài)，也能夠模擬車輛碰撞、事故報(bào)警等。該數(shù)據(jù)展示效果能夠很好地與精細(xì)化道路數(shù)據(jù)結(jié)合，進(jìn)行場(chǎng)景還原。4、三維特效渲染支持多種三維特效場(chǎng)景渲染，包括各類仿真特效，如火焰、水流、大霧等特效元素，還支持線狀掃描、環(huán)狀掃描效果、熒光特效等。針對(duì)不同業(yè)務(wù)場(chǎng)景，可增強(qiáng)兩方面可視化效果，首先是仿真場(chǎng)景下的實(shí)景還原，例如車輛碰撞、火災(zāi)現(xiàn)場(chǎng)、管線爆管狀態(tài)，高仿真的水面波紋、噴泉、點(diǎn)光源、光束等。再者是業(yè)務(wù)系統(tǒng)內(nèi)的效果增強(qiáng)，如圓形緩沖區(qū)環(huán)狀動(dòng)態(tài)掃描效果、范圍區(qū)域線狀動(dòng)態(tài)掃描效果，掃描區(qū)域內(nèi)異常情況的高亮、預(yù)警效果等。集成方案文件更新方案文件管理系統(tǒng)：所有的室內(nèi)地圖數(shù)據(jù)均需要上云，用對(duì)應(yīng)的文件系統(tǒng)進(jìn)行管理。更新系統(tǒng)需要從文件系統(tǒng)獲取需要更新的文件，同時(shí)將更新的成果上傳到對(duì)應(yīng)的文件系統(tǒng)。二維室內(nèi)地圖和三維室內(nèi)模型需要基于其他的系統(tǒng)生成。三維室內(nèi)模型集成展現(xiàn)方案應(yīng)用展現(xiàn)系統(tǒng)用于室內(nèi)場(chǎng)景下的應(yīng)用，利用三維室內(nèi)渲染引擎進(jìn)行三維室內(nèi)模型的渲染，利用室內(nèi)定位模塊進(jìn)行室內(nèi)位置的獲取。第1人稱漫游的基本過(guò)程是：（1）應(yīng)用系統(tǒng)通過(guò)文件管理系統(tǒng)獲取所在場(chǎng)景的三維室內(nèi)模型文件；（2）應(yīng)用系統(tǒng)調(diào)用渲染引擎，由渲染引擎進(jìn)行三維室內(nèi)模型的三維渲染；（3）應(yīng)用系統(tǒng)啟動(dòng)室內(nèi)定位模塊；（4）室內(nèi)定位模塊將室內(nèi)位置坐標(biāo)傳遞給應(yīng)用系統(tǒng)；（5）應(yīng)用系統(tǒng)給渲染引擎坐標(biāo)進(jìn)行隨位置變化的漫游。為了保證漫游的效果，防止位置坐標(biāo)的不穩(wěn)定和飄移，以及定位在不合適的位置（水中、穿墻等現(xiàn)象），通常需要與路網(wǎng)進(jìn)行匹配，以保證演示效果。路網(wǎng)匹配要求：（1）二維、三維模型坐標(biāo)系的統(tǒng)一由于路網(wǎng)是在二維室內(nèi)模型中，這樣要保證二三維坐標(biāo)系的統(tǒng)一性。（2）路網(wǎng)匹配算法路網(wǎng)匹配算法相對(duì)成熟，可以借用室外導(dǎo)航的算法。由于本集成是為了驗(yàn)證室內(nèi)定位的精度和穩(wěn)定性可以不進(jìn)行路網(wǎng)的匹配。漫游的方法可以有幾種：（1）物動(dòng)圖不動(dòng)移動(dòng)的物體在地圖內(nèi)進(jìn)行移動(dòng)，當(dāng)超出地圖范圍時(shí)，進(jìn)行新的區(qū)域的地圖加載。（2）圖動(dòng)物不動(dòng)將當(dāng)前的位置設(shè)置為視圖中心點(diǎn)，這樣地圖不斷進(jìn)行移動(dòng)。這種方案效率比較低，需要不斷進(jìn)行渲染。三維點(diǎn)云模型更新實(shí)驗(yàn)方案方案概述為了滿足基于VGI的室內(nèi)高精度更新的目標(biāo)，我們?cè)O(shè)計(jì)了基于VGI的室內(nèi)地圖動(dòng)態(tài)更新技術(shù)專題試驗(yàn)，總體實(shí)驗(yàn)圖如下：圖總體方案圖其中：室內(nèi)圖點(diǎn)云模型生成是為了生成室內(nèi)地圖的點(diǎn)云模型成果庫(kù)，作為更新實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)。由于這部分工作主要是同濟(jì)大學(xué)課題組完成，所以在這里為了方便我們的專題實(shí)驗(yàn)開(kāi)展，我們制定了低成本的一套點(diǎn)云模型生成方案。該方案采用一些低成本的傳感器設(shè)備，以滿足專題實(shí)驗(yàn)的需要。普通相機(jī)照片的點(diǎn)云模型生成是為了滿足基于VGI上傳的