实景三维中国标准体系框架和内容

刘纪平，刘坡，翟亮

中国测绘科学研究院，北京 100036

摘  要：实景三维中国是国家新型基础设施建设的重要内容，标准体系建设是保障实景三维中国建设落实的基础性工作。针对当前实景三维中国标准体系框架不完善的现状，本文梳理国内外实景三维相关标准，分析现有标准的不足；以实景三维产品体系为牵引，带动技术体系和生产组织体系的升级，提出实景三维中国标准体系总体框架，主要包括总体设计、获取处理、建库管理、应用服务和质量控制类共五大类，合计30项标准内容；在充分利用现有测绘地理信息标准的基础上，有针对性地扩展一些新标准规范和其主要内容，以覆盖实景三维中国建设全生命周期。本文可为实景三维中国标准的研究与制定提供技术参考，确保实景三维中国建设成果能够形成横向联通、纵向贯通的全国“一张图”，具有重要的意义。

关键词：实景三维；产品体系；总体框架；标准体系；一张图

引用格式：刘纪平, 刘坡, 翟亮. 2025. 实景三维中国标准体系框架和内容. 时空信息学报, 32(1): 11-19

Liu J P, Liu P, Zhai L. 2025. Research and construction of standardization for China’s National 3D Mapping Program (3DRGLM). Journal Spatio-temporal Information, 32(1): 11-19, doi: 10.20117/j.jsti.202501006

1  引  言

实景三维中国作为真实化、立体化、时序化地反映我国生产生活生态空间的时空信息，是数字中国整体框架构建的核心要素和重要内容（陈军等，2022；燕琴等，2023）。2022年2月自然资源部发布《关于全面推进实景三维中国建设的通知》，明确指出实景三维中国是国家重要的新型基础设施，为数字中国提供统一的空间定位框架和分析基础。实景三维中国建设是面向新时期测绘地理信息事业服务经济社会发展和生态文明建设新定位、新需求，对传统基础测绘业务的转型升级，是测绘地理信息服务的发展方向和基本模式，全面推进实景三维中国建设具有重要意义。

实景三维中国主要通过产品体系的升级，带动技术体系和生产组织体系的升级，为经济社会提供统一的数字时空底座（兀伟等，2023）。实景三维中国数据产品体系如图1所示。其由现有4D产品、地理实体数据产品、地理场景数据产品和地理实景数据产品四部分组成（陈军等，2024）。其中，地理实体数据产品是现实世界地理对象不同空间形态、全生命周期的对象化模型，反映和表达地理实体的空间特征、关系特征、属性特征和时间特征，既具有查询统计、关联分析、信息挖掘等功能，也可挂接各类社会经济信息，作为信息汇集融合的时空枢纽。地理场景数据产品是采用连续表达形式，对自然或人文景观的空间位置、几何形态、纹理特征等进行数字化描述、融合化建模、真实化表达所形成的空间数据产品，具有真实化、立体化特征，但非实体、无语义，主要用于信息浏览、空间量算、基底叠加等，满足用户的空间感知需求。

标准体系是实景三维中国建设的重要内容，通过制定统一的标准，规范实景三维数据生产、建库和服务等内容。国内外对实景三维标准开展了深度研究，国际开放地理空间联盟（Open Geospatial Consortium，OGC）制定了CityGML、CityJSON、3D Tiles、3D Portrayal Service等三维空间信息标准（Gr?ger 和 Plümer，2012；刘纪平等，2023）。自然资源部组织编制了一系列与实景三维相关的国家或行业标准。中国测绘科学研究院组织制定了29项实景三维的技术文件，在北京、武汉等城市也相继开展了一些试点。随着实景三维中国建设的全面深入推进，急需系统性完整性更强的实景三维中国标准体系。

综上所述，面向实景三维中国建设需求，本文在梳理已有标准基础上，探讨建立统一与科学合理的实景三维中国建设标准体系框架，以及相关标准的主要内容。这对实景三维中国建设标准的研究和制定提供技术依据，促进实景三维中国建设的顺利推进，确保建设成果能够形成横向联通、纵向贯通的全国“一张图”，具有十分重要的意义。

2  研究现状

2.1  国外现状

针对实景三维数据产品的组成结构、表达形式、元数据及成果共享等，国际上制定了开放、标准、统一的数据交换格式及相关标准规范，以确保三维空间数据在不同终端平台的共享、可视化与互操作性。表1中二维数据模型方面，INSPIRE、MasterMap和FGDC均主要采用地理实体数据模型，实现地理数据与业务数据的关联。三维数据模型方面，其中，CityGML是一种广泛应用于虚拟三维城市模型数据交换与存储的格式，支持模型的几何、拓扑、语义、外观属性和对象的时序表达（Mao等，2020）；3D Tiles和Indexed 3D Scene Layers规范主要支持在网络和离线环境下的高性能三维可视化与空间分析。表达方面，3D Portrayal Service规范是为了实现各种数据格式和基于不同浏览器的3D地球，以及其他查看器之间的互操作与可视化。

2.2  国内现状

中国测绘科学研究院组织研制了实景三维技术文件29项，指导各地实景三维的生产和服务，部分技术文件已经立项为国家或者行业标准（燕琴等，2023）。由表2～3可知，国内现行实景三维相关的国标或行标总共15项，正在研制（修）的国标或行标总共20项。

2.3  主要不足

目前，虽然已有许多标准，但是仍存在以下不足之处。

（1）国际相关标准（表1），主要关注于数据模型和表达方面，对数据的获取处理、建库管理、应用服务和质量控制方面考虑较少。此外，数据模型还需要完善，如CityGML、CityJSON标准主要面向数据交换，INSPIRE等模型适用于没有明确地理实体的语义关系（刘纪平等，2023）。由于开始制定时间较早，国内实景三维相关现行标准（表2），如《车载移动测量三维模型生产技术规程》（GB/T 41452—2022）和《实景三维数据倾斜摄影测量技术规程》（CH/T 3026—2023）可以部分满足地理场景数据生产的需求，但不能满足当前基础地理实体数据生产和建设的需要。

（2）实景三维中国需要构建新的产品体系、技术体系、标准体系和生产组织体系，并需要构建数据产品、生产、建库与服务全链条标准来支持。当前还缺乏系统性的实景三维标准体系框架。

（3）实景三维中国建设的相关标准（表3）主要集中于数据生产方面，还需要加大应用服务方面的标准研制，如实景三维数据分级共享、安全服务和时空关联服务等标准。在总结提炼的基础上，可将已发布的技术文件升级为行业标准或国家标准，以更好地指导各地的生产实践。

3  标准体系框架

3.1  设计原则

在充分调研各地实景三维建设的经验，总结各地试点工作的基础上，提出以下实景三维标准体系的设计原则。

（1）标准体系必须满足系统性、科学性、可行性、可扩展性和可操作性等一般性标准制定原则。

（2）在充分吸收现有测绘地理信息标准的基础上，系统化构建实景三维中国标准体系。以地理场景和地理实体数据产品体系为牵引，构建数据产品的定义、生产、应用服务及建库管理等全生命周期的标准。

（3）实景三维中国标准体系是具有一定内在联系的有机整体，标准与标准之间相互依存、相互制约、相互衔接和相互补充。在总体设计的基础上，主要按照获取处理、建库管理、应用服务和质量控制等全流程展开，并设计整体标准体系。

3.2  总体框架

标准体系框架如图2所示。实景三维中国建设标准体系是在充分利用现有测绘地理信息标准的基础上，有针对性地扩展一些新标准规范，以覆盖实景三维中国建设全生命周期，包含总体设计、获取处理、建库管理、应用服务和质量控制类共五大类，合计30项标准内容，对实景三维中国构建进行多层级、多维度、全链条、体系化的规范化设计。

4  标准体系内容

基于实景三维标准体系框架，本文结合已有的相关标准，提出如下实景三维标准体系内容。

4.1  总体设计类标准

实景三维中国标准体系总体设计类标准主要包括实景三维的通用类标准、产品设计类标准和组织模式类标准。其中：①通用类标准，主要包括实景三维中国基本规定（计划号：202132010）和实景三维基础模型规范；②产品设计类标准，主要包括基础地理实体分类、精度和粒度基本要求（计划号：202132008）、基础地理实体数据成果规范（计划号：202132007）、基础地理实体数据元数据（计划号：202132006）、基础地理实体数据字典、地理场景数据成果规范、地理场景数据元数据（计划号：202132004）、地理实体语义模型基本规定（计划号：20181630–T–466）、地理实体空间身份编码规则（计划号：20204656–T–466）等标准；③组织模式类标准，主要包括基础地理实体数据联动更新技术规范（计划号：202332007），以及实景三维成果资料汇交、汇集与归档基本要求规范等标准。此外，还需要研究制定如下标准。

（1）实景三维基础模型规范。规定了实景三维基础模型在数据描述和应用层次上的框架性内容，包括模型构建原则、模型组成、本体描述、空间表达和应用范式等，适用于实景三维的基础建模与应用服务。

（2）基础地理实体数据字典。规定了基础地理实体数据字典中自然、人工及管理地理实体数据字典的结构和内容，适用于基础地理实体数据字典的设计编制，可作为基础地理实体数据库的数据生产、建设、更新和维护的依据。

（3）地理场景数据成果规范。围绕实景三维中国总体建设目标，规定地理场景数据成果的构成、分级、要求，以及成果检验、成果包装和保密等内容。

（4）实景三维成果资料汇交、汇集与归档基本要求规范。规定实景三维数据成果资料的总则、质量要求和整理要求，规定了汇交、汇集和归档等方式的范围、周期及流程等内容。

4.2  获取处理类标准

获取处理标准主要针对地理场景和基础地理实体数据进行的规范化生产，当前地理场景数据生产标准相对齐全，基础地理实体获取处理的标准相对缺乏。根据生产方式的不同，具体分为：①转换生产类标准，包含基于1︰500 1︰1000 1︰2000基础地理信息要素转换生产基础地理实体技术规程（计划号：202132009）、基于1︰5000 1︰10000基础地理信息要素转换生产基础地理实体技术规程（计划号：202432008）、基于1︰50000基础地理信息要素转换生产基础地理实体技术规程，以及管线实体数据生产、建模及融合技术规范等；②新测生产类标准，包括地理场景数据生产规范（计划号：202432005）、基础地理实体数据采集生产技术规程和实景三维中国建设城市三维模型（LOD1.3级）快速构建技术规定。此外，还需要研究制定如下标准。

（1）基于1︰50000基础地理信息要素转换生产基础地理实体技术规程。规定基于1︰50000基础地理信息要素数据转换基础地理实体数据的基本要求、作业流程、质量控制、成果归档等，解决获取实体数据所需的几何及属性映射、语义化处理等问题。

（2）管线实体数据生产、建模及融合技术规范。规定管线实体基本要求、数据生产、语义建模、融合及质量控制与检验等内容。

（3）实景三维中国建设城市三维模型（LOD1.3级）快速构建技术规定。规范实景三维中国建设城市三维模型（LOD1.3级）快速构建的技术路线和生产流程，提高城市三维模型快速构建生产效率。

（4）基础地理实体数据采集生产技术规程。规定基础地理实体数据采集生产的基本要求、作业流程、质量控制、成果归档等内容，以规范基础地理实体数据采集生产技术方法与生产流程，提高基础地理实体数据生产效率。

4.3  建库管理类标准

建库管理标准主要包括数据建库和数据管理两类。面向地理实体、地理场景、地理实景等实景三维数据产品，需要重点解决基础地理实体数据和地理场景数据适配融合、实景三维数据轻量化技术规范（计划号：202432036）、面向实景三维的物联感知数据接入与融合等技术问题（刘纪平等，2022）；并实现实景三维中国数据库及管理系统的分布式构建。此外，还需要研究制定如下标准。

（1）实景三维数据库建库技术规范。规定实景三维数据库建库的基本要求、数据库组成、建库流程、入库质量检查、数据入库、服务发布及管理系统建设等。

（2）基础地理实体数据、地理场景数据适配融合技术规范。规定基础地理实体数据、地理场景数据适配的基本要求、作业流程、数据适配规则、空间冲突处理方式及质量控制等。针对同一基础地理实体空间数据的面图元与体图元之间空间位置不套合的问题，采用移位、动态配准等处理方式进行处理，使面图元与体图元套合。如图3所示，原始数据房屋实体A的体图元和面图元不套合，移动体图元，使其与面图元面套合。

（3）基础地理实体数据综合与制图技术规程。规定基础地理实体数据多尺度综合与基于基础地理实体数据进行制图派生的基本要求、作业流程。

（4）面向实景三维的物联感知数据接入与融合技术规范。明确面向实景三维的物联感知体系构成，提出建设的基本原则，划分物联感知数据类型；并针对不同的数据类型，提出数据接入、融合及应用方案，实现实景三维数据的动态更新。

4.4  应用服务类标准

应用服务标准包含服务接口和服务模式两类，主要包括实景三维数据可视化表达规范、实景三维数据接口及服务发布技术规范（计划号：202332021）、实景三维数据分级共享技术规范、实景三维数据安全服务技术规范和基础地理实体空间身份编码应用服务技术规范（计划号：202332014）。此外，还需要研究制定如下标准。

（1）实景三维数据可视化表达规范。面向实景三维数据可视化表达需求，需要研制基础地理实体数据及地理场景数据多模态可视化表达的要求，以及表达规则、表达方式、符号体系、色彩体系等。

（2）实景三维数据分级共享技术规范。按照国省市县分级开展、协调组织实景三维建设的原则，需要研究建立实景三维分级共享标准框架，明确分级目录、权限控制、申请流转、数据共享基本要求及技术流程。

（3）实景三维数据安全服务技术规范。实景三维数据严格遵守国家信息安全保密和信息安全等级保护要求，实现时空数据在政务内、外网，以及互联网等多种网络环境下的安全交互和使用，满足多用户多场景应用要求。

4.5  质量控制类标准

数据质量问题是关系到数据库建设成败和数据能否有效应用的重要问题，需要基础地理实体数据、地理场景数据成果质检标准。除了需要满足《数字测绘成果质量检查与验收》（GB/T 18316—2008）《测绘成果质量检查与验收》（GB/T 24356—2009）《基础地理信息数据系统质量测试与评价》（GB/T 39623—2020）《航空摄影成果质量检验技术规程》（CH/T 1029.3—2013）等标准之外，还需研究制定基础地理实体成果质量检查与验收标准，制定基础地理实体成果质量检查与验收基本要求、抽样检验程序、质量评定方法和质量评定指标等，以保障基础地理实体数据成果的质量可控。

5  结  论

针对当前实景三维中国建设标准体系建设需求，本文在梳理国内外相关标准、分析标准需求的基础上，基于系统性、科学性、先进性、可扩展性和可操作性的原则，研究构建了实景三维中国建设标准体系总体框架。主要包括总体设计、获取处理、建库管理、应用服务和质量控制类共五大类，合计30项标准内容。

未来随着技术发展和实践的深入，本文提出的实景三维中国标准体系，还需要进一步地在如下所述方向展开完善。

（1）地理实体几何和语义建模。需要构建多类型地理实体数字化描述的空间数据模型，实现对多领域地理实体类型、位置、形态、语义、过程、关系和属性等信息的全面精准描述。基础地理实体作为公共服务产品，如何满足多行业应用需求一直是难题，地理实体语义化的内容方面还没有完全达成共识。

（2）基础地理实体的粒度需要进一步的细化。地理实体数据成果规范中虽然明确了建筑实体LOD，但其他类型地理实体的粒度还需要进一步的细化。目前表达模型也缺乏研究，应尽快推进以满足不同行业的分析和可视化需求。

（3）地理实体时空分析需要强化。地理实体和其他实体或环境之间交互与融合建模，包括空间交互、功能交互、环境交互等分析。

致  谢

自然资源部国土测绘司有关领导和自然资源部实景三维中国建设专家组诸多专家对本项研究提出了宝贵意见，在此一并表示感谢。

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