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【EaBIM】【BIM与GIS】超图软件陈勇:BIM和GIS在一起之后的“幸福生活”

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  陈勇:大家下午好,下面由于我国代表我们这个报告的创作团队给大家做汇报。上午产品发布的报告里面,已经从整体上把各个产品不一样的地方也做了一些介绍。但是,对于三维这块来讲,具体的有哪些不太一样的地方呢?今天我这个报告里面为大家一一介绍SuperMap三维GIS里面具体的一些不一样的地方。
  首先,现在是大数据时代,系统做的再好,没有数据做支撑,可能所有的东西都展现不出来。所以,我们第一个方面来看就是关于数据这一块。那么,在SuperMap的三维对数据能够提供哪些方面不一样的一些能力?
  数据这块,上午徐总也提到,这两年发生了一件大事,一件颠覆了我们传统的测绘手段的大事,其实就是倾斜摄影测量,倾斜摄影测量不只是颠覆了传统测绘工作,其实从三维上来讲,还颠覆了另外一件事情,就是传统的手工建模的数据生产,三维模型的数据生产。通过倾斜摄影测量回来的数据可以直接生成三星模型数据,而且数据生产都是自动化的,所以这是我们第一个不一样的数据,就是倾斜摄影测量的一些模型,在SuperMap三维GIS里面一个很好的支撑。
  简单看一下,整个倾斜摄影自动化建模的过程,一般通过大飞机,或者无人机,现在无人机也比较火,很多地方都是用无人机飞,天津的爆炸事件也是用无人机飞的。无人机带上五个镜头,拍五个角度的照片,每个照片都有它的一些参数在里边,包含拍摄时候的位置,X、Y、Z,还有拍摄相机的一些角度,俯仰角等等,这些信息欧录下来。回来之后,把这些照片根据信息进行处理,处理之后还会一个点云数据,通过照片和相关的参数检测出来的点云信息,用点云信息和影像,最后可以自动化的通过软件生成三维模型。所以,它的过程大概是这么一个过程。
通过这种方式建模生产出来的模型,它有几个特点:
  第一、我们都知道拍摄回来的照片精度非常高,可以达到厘米级别,最高我们看过能达到5厘米,都能够在这个照片里面反映出来。所以,它的精度非常高。而且通过一些算法,检验出来它的平面精度和高层精度都可以达到生产1:500地形图的样子,这为什么说是颠覆传统的测绘的模式,因为特的耕读非常高,也是它的第一个特点,高精度。
  第二、它的真实性很高。因为它拍摄的照片都是实际的拍出来的照片做的,它是根据这些照片对我们的地表三维进行重建,这重建出来的是我们真实的事件的一个反映,所以是很真实的。
  同时,从这个建模的过程就可以看得到,是自动化,效率很高,效率高意味着成本很低,这是倾斜摄影建模的这么几个特点,最后有高精度、高真实、高效率和低成本的特点。称之为“三高一低”的特点。
  这是倾斜摄影建模出来的几个例子,这是城市的例子,可以很快把一个城市的整个模型建立起来。我们知道通过传播的手工建模的方式,这个时间是很长的。另外,比较多的一类应用,在景区里面会应用。我们还可以从这个数据里面看到,还有一个特点,倾斜摄影的数据烘焙效果是纯天然的,因为建设的时候都是通过拍摄自然的照片回来的,太阳已经为我们做过烘焙了,所以是很自然的烘焙的效果。
  传统手工建模烘焙是最后的一道工序,也是非常烦琐的,以前一般都是单机的挂了就没有办法,然后存储数据的硬盘不要挂,做烘焙的软件不要挂,只要任何一个环节出了,问题可能之前干的工作都白费了。但是,我们通过倾斜摄影建模,这个工作就不用担心了。所以,这些烘焙的效果都是纯天然的,没有添加剂。
  但是,任何新技术在应用的时候都会碰到很多问题。倾斜摄影建模也是一样的。从它一出现,到最后的应用,它中间也会碰到很多挑战。其中第一个挑战是什么?刚才讲的数据量很大,很精细,这就是它的第一个挑战,海量的数据。
  我们知道倾斜摄影建模的成果,在比较精细的情况下一平方公里的数据量大概有1GB左右,加上现在我们有像无人机这些很高科技的设备,我们对数据更新的频率和速度会非常快,像有些城市的一些重要区域,可以飞好几次,比如发生灾害的时候,比如天津港的事件。
  在这样一个海量数据的情况下,如果我们还是采用传统的,我们通过数据导入,然后通过处理,然后入库,最后再应用,等这个做完了,黄花菜都凉了。所以,唯一的方案,可能就是能够直接读取我们生产出来的数据,不需要做任何格式的转换。
  所以8C我们针对海量数据提供了不一样的对接方式,直接读取OSGB最后的成果数据。同时,还可以充分利用OSGB的特点,自带很多原生的LOG,通过这个LOG更快的加载数据,同时能够在针率,占用方面有更多的优势,这是不一样的对接的方案。
除了面临数量大,倾斜摄影模型还有另外一个挑战,它飞回来的数据,所有的地标都是连在一起的,不像手工建模。它要做应用,会面临第二个问题,就是单体化。为什么要单体化,倾斜摄影模型是一个表面模型,其实是一张皮的模型,没有把所有的图区分开来,这样我们要做管理有问题。
  我们做应用管理的时候需求是什么?需要对象能够独立出来。比如现在做相关的经济管理,有做楼宇经济的,而且还需要把相关的一些经济的数据和这个对象进行挂接,这样才可以做统计,这个楼里面有几家公司,整个公司的产值是多少,进而我们可以对一个区域做一个统计分析,再可能进一步的做一些经济的聚集度的分析,这个区域什么产业占百份之多少,这样才做后面的一些应用。
  如何解决数据和应用之间没法对接的问题?针对这个问题,超图提出一套不一样的解决方案,解决这个事情的核心思想是超图一致说的,就是二三维一体化,其实我们真的去应用的时候,还是我们有时候会忽略带一些东西。所以,带这里我们每次碰到一些关于二维、三维我们都会用二三维一体化的思想去套,通过一体化的方式去解决。
  对于对象独立这个事情怎么解决呢?可能需要倾斜摄影模型,既然是二三维一体化,我们就再加上一个二维的东西,加上一个二维的矢量底面,加上三维的倾斜摄影模型,它们两个可以实现模型对象的独立。具体怎么实现,我们一会儿有演示。有了这个非常独立的解决方案,意识对象挂接的时候很简单了,其实就是传统的二维的解决方案,不管用属性的挂接,还是用空间属性一体化,这看我们的需要,这就是单体化超图所提出的不一样的解决方案。
  关于倾斜摄影应用这块的实际演示。
  李蒙首先,看一下这个模型数据,有很多文件夹,包括文件夹里面有很多细碎的文件来组织起来,我们刚才已经提到了,我们不需要卫星转换,可以直接加载,这么琐碎的文件,怎么一次性加载到三维里面,我们在桌面文件提供了一个工具,工具菜单简单的选择一下倾斜模型所在的位置。这是我一个数据的存储位置,点击一下确定,同时,可以输入一下我们模型的参考位置点,包括信息,还可以输入高层信息,如果这个数据是投影,还可以设置一下投影信息。
  简单的设置了这几个参数之后,点击确定,我们就可以通过实际的宣传,倾斜模型的设置文件。给大家展示一下我们生成好的一个数据效果。在我们的三维场景里面,可以加载刚才生成好的配置文件,我们通过支持原生的结构,数据进来,怎么样做一些GIS的相关应用?刚才已经提到,我们通过二三维一体化的方式。
  首先给大家演示一下对应的二维的底面图,这是一个二维的矢量图,这就是对于刚才模型数据对底面的摄像图。现在把二维场景做一个关联的浏览,大家可以看的更直观一些。我在这边选择一个模型,这是一个单体化的效果,单独选择建筑物,它的信息ID值是146,我们可以对应在二维地图里面找到这个对象,我们通过二三维一体化轻松的解决了模型数据单体化的问题。
  下面我们通过一个简单的应用程序给大家实际的演示一下。我们定义一个具体的建筑物,输出一个具体的值,包括楼房,输入一个感兴趣的计算值,这是一个凡河中心的小学,我们找到了一个兴趣点之后,我们可以根据兴趣点周边进行查询,比如小学里面,周边200米范围内,可以看到周边有很多的,包括各种楼盘信息,对于整线的模型,可以通过这个图展示一下,这是1980年建造的建筑物。
  在三维里面我们还可以做一些规划方面的应用,我们现在看这个数据,在这边正好有在建的一个区域,我们正好进入那个区域,做一个模拟规划过程。首先,我们可以先看到已经建了一半了,我们可以通过一个局部把建好的现场夷为平地。退市我们可以规划一个模型,规划一个过程。我们可以取一个视角,做一个提取天际线的功能。我们有一个动态规划的过程模拟。
  陈勇:倾斜摄影还有很多应用,由于时间关系,我们只挑了几个进行演示。不一样的数据,除了倾斜摄影模型,另外一个也是最近比较火的,BIM数据,建筑信息系统。
  其实BIM数据是建筑工程里面三维设计,这个数据是非常精细的,把建筑立面所有的各个部件都进行了模型的僵化,而且这些模型都带了相关的产品信息。比如窗户来讲,它会把窗户的尺寸,长宽高是多少。同时,还有它的材质,可以通过这些东西进行算量,进行造价的估算,这个和倾斜摄影数据正好是两个方向,倾斜摄影数据所有的连在一起,不分对象,这个分的非常非常细。所以,这是建筑信息模型。
  建筑信息模型是非传统GIS的数据类型,这么两个领域的东西,他们能结合起来用吗?答案是肯定的。但是,我们还是很好奇,跟我们好奇明星们在一起一样,我们总想八卦一下。BIM和GIS是如何在一起的。BIM是一个建筑,所以它本人不知道他本人在什么地方?另外,它周围的环境是什么?就是我周围有没有高楼,有没有影响我相关的建设,或者使用的一些东西。还有一个就是建成之后,它的天际线,它的控高,光照,这些东西是不是满足我们规划的一些要求,这些信息,以及这些相关的内容,我们只通过BIM数据是无法知道的,这是BIM面临的一个困境。同样,对于GIS来讲,我们之前的应用来讲,他们都是从宏观的角度去关注我们整个世界。后来发现我们要微观的去管理,比如对于建筑来讲,可能想知道内部结构是什么,比如今天我们来参会,我们要先了解这个会场是什么结构,门在哪里?怎么出去?这些内部结构是需要知道的。但是,GIS上没有这个数据。
  第二、我们运维使用的时候,进行物业管理的时候,可能要查相应的信息,要查各种,比如查这里有多少种类型的灯,每一种灯的情况什么,不然这个灯坏了之后,这些都是我们要深入管理之后面临的问题。还有我们内部复杂的管网,现在我们管网更多座城市的,但是慢慢也需要关注建筑内部的管网信息,这个在GIS数据里面都是比较宏观的,没有这个数据。
  他们两个都面临自己应用的一些困境。从这个介绍可以看到,BIM数据有GIS数据没有的微观信息,GIS有BIM得不到的宏观信息,他们都需要信息,都需要把对方的信息拿过来用,这是强强联合,在一起是必然的。在一起也不容易,会有很多问题。明星在一起也要偷偷摸摸的约会,但是GIS和BIM不用偷偷摸摸,但是他们会面临不同的挑战。
  第一个挑战,毕竟属于两个不同行业的应用,不同世界的人怎么样在一起沟通交流呢?面临我们首先第一个问题,数据对接的问题,如何把我们的BIM数据和GIS数据进行共享和对接。要解决这个问题,要通过一个桥梁,就是公共的数据交换模式。
  包括FBX、DAE、IFC,我们可以实现从BIM数据到GIS数据的共享。这就是通过公共数据交换解决沟通的问题。沟通问题解决,BIM所有的数据都是对象化的,它也要解决海量数据的一个应用的问题。比如我们做了一个地铁的应用,只有1.2公里,但是数据量很大,面片有6000万,顶点有3700万。这是要解决的一个问题,还有它的构建还是很高的,我们通过分析BIM模式的一些数据特点,超图也提出了一套不一样的解决材料数据的一个方案。
  首先,第一个不一样的技术是实例化的技术,比如窗户,需要渲染的时候,可以把数据传输过去。另外,渲染是根据需要,所以一举两得,通过实例化的技术解决。这是第一个问题第二、通过LOD的技术,当物体和我们比较近的时候,可能用机器渲染,就是一种分级显示,这样既能满足渲染要求,同时也能够为后面的应用做要求。这是第二个情况。
  下面我们通过演示看一下BIM和GIS在一起之后的幸福生活。
  李蒙:这个是一个BIM的模型,现在控制一下整个楼层的信息,我们可以在这面墙再添加一下,在BIM模型通过GIS应用就是这样的了。
  陈勇:因为这个也是简单的做一个展示,更多的,包括像上午你们看到的一些真正实际的案例,我们下来再做一个更详细的交流。
  第三个方面的数据,关于管线数据。管线的应用以前在二维GIS的时候已经做的很多,而且很多是很成熟的。但是,随着应用的深入,我们发现二维管线的管理还是宏观的居多,我们主要从宏观的角度查一些分析。
  微观的就是三维管线,我们承担起了做微观管理的一个重任。但是三维应用的时候也出现了一些问题,因为探测回来的数据,都是带有相关数据信息的点和线。那么,这些点和线,在三个场景里面展示需要弄成三个管点和三个管线。最开始就是建模,根据相关的信息,埋身、大小,建起来,放到场景进行展示,当然这个很漂亮,因为都是一个个抠出来的,但是工作量非常大。在7C里面,我们已经采用防化的方式,用符号自动的已经解决了。
  但是,地下管线的接口样子是五花八门的,比如所谓的经常说的两头,或者弯头,是各种角度的都有。那么,之前我们这个产品里面的解决方式,就是我们可以做很多个角度的符号,有180度做一个,每5度做一个,有些时候为了这个效果,可以做的更好,这样整个一套坐下来,整个管点的数量是非常大的。
  这个为我们后续相关做应用的时候也带来一定的困难,在阴天发布的8C当中也的解决了这个问题,支持了管点符号,还是符号的方式,但是变的是什么?我们现在只需要设置一个符号就可以了,以前可能需要很多符号,但是现在只需要设置一个符号,和它的一些相关参数就可以了。这样不管你是什么角度,三通,四通,就不用像以前那样很复杂的去生产。
  我们下面通过一个高密度的管线看一下,用这个技术带来的一些效果。
  李蒙:这是一个真实的厂区数据,所有厂区大小面积在0.8鹏程万里,这个土层,包括积水、冷通,包括冷水,通风的管线,全部一次性的加载到三维场景里面,大家可以看到数量非常多,整个管线的长度加起来,应该已经到了600多公里这样一个长度,所以这个数据量很大,而且密度是相当高的。
  现在给大家展示一下我们加载的效果。整个厂区的管线的一个鸟瞰图。把这个视角拉平,你可以看到,整个一个管网的三维的构造,大家可以看到左下角的信息,在这个里面进行一个漫游,随着鼠标拖动这个场景的位置,丝毫没有任何卡住的现象。一直往前走,可以看到,包括我们的一些电力,包括一些其他的冷通的管道,都可以在整个图上显示出来,查询它的自适应的信息,包括位置信息,包括特性,它属于哪个车间。
  陈勇:这是潍坊的地下管线系统,一共包含六个子系统,这里面同时提供了对桌面端、浏览器端,以及移动端的提升,同时在这个系统里面还有一个比较关键的子系统,管线共享发布的一个字系统,通过这个子系统,可以给各个管线的全体单位进行一个数据的共享和交换,解决他们之前关厢数据没有办法统一,比较分散的这么一个问题。
  这个演示的是一些基础的功能,包括剖面图,横剖,纵剖。这个展台有更详细的录像的展示,这里又做了一个简化的版本。这边一边往下走,一边可以看到下面。这是在浏览器端。我们同时实现了二维管线和三维管线,这是直接加载在二维的地图上。可以做统计,这是在三维场景下,可以做一个地表的透明,看一下地下管线在城市里面的分布情况。这个是在移动端里面,跟浏览器端比较类似,也是有二维的一些相关功能,也是可以做查询、统计,可以做一些更新。当然我们根据不同端的特点,在浏览器端和移动端展现的方式不一样,但是提供的能力是一样的。包括三维的。这个案例简单看到这里。
  超图除了有不一样的数据之外,还有不一样的“云+端”。以云GIS平台四驾马车为核心。另外四驾马车都是在后台默默无闻的当无名英雄,它的一些功能,它的服务都是通过前端的端展示的,所以服务这块就不一再讲了,明天专场分论,专门讲云GIS相关的一些内容。因为传统的桌面端大家也比较熟,所以也掠过了,我们就讲浏览器端和移动端的情况。
  浏览器段五我们提供了两种类型,根据不同的GIS的实现方式,两种类型,一个叫做插件技术,基于浏览器的插件技术,可以支持现在我们所有主流的浏览器,但是在用的之前要下载一个插件,再进行安装,这是它的一个特点,要安装插件。但是,因为它底层功能的实现,和超图的高性能是一套代码,是基于那套代码实现的,它支持的数据也好,功能也好是很丰富的。我现在可以带包括IE浏览器,包括Chrome,包括Opera等都可以根据实现。
  另外,WebGL浏览器端,是基于WebGL技术实现,支持主流浏览器,这种端有一个好处,不需要安装插件,直接输入网址,就出来了。当然,虽然说用起来简单,也不用安装,但是有它的一些限制在里面,它支持的类型和所支持的功能相比插件的浏览器端简单很多,只是有限的几种类型数据。当然,在后续的版本当中会逐步的丰富数据的类型,以及相关的一些功能,这是一个简单的截图。
  这两种端,我们在业务开发的时候怎么去选择呢?我们从它的对比情况可以知道。首先他们都是支持不同浏览器的,跨浏览器端,对插件的浏览器端,我们需要安装插件。我们如果要做一些比较复杂的行业性的应用,我们推荐一种插件,因为它的功能和数据支持会更全。对于它大众发布的,我们推荐特用WebGL的,WebGL端对客户端没有负担,不需要下载插件,因为对插件的浏览器,可能也要从前端下载新的插件,实施的时候有一定的部署工作量,选择我们根据不同的应用场景,不同应用的需要做这样一个选择。
  移动端,现在超图支持iOS和Android两大阵营的端。当然也是因为后面有专门的移动端的分论坛,所以我不再剧透了。
  我们看几个简单的“云+端”的演示。
  李蒙:这是iPortal平台软件,这是三维的服务,我们可以看一下这个数据,因为我们的产品都是基于同一套C++内核,所以我们很容易把CS的支持功能扩展到BS,这是移动端上的应用效果,我们也可以支持跨浏览器的能力。
  这是移动端倾斜支持的一个效果。我用一个iPad演示国外飞的一个数据,这是奥地利,现在在Android和iOS平台上面,我们不仅能够做到倾斜数据的高效加载,而且可以做到单体化的查询。我们看到这个建筑物,它的建成年份和名称。今天时间有限,对移动端的展示比较简单,欢迎大家明天到我们三维分论坛,会有更加丰富,更加多的数据给大家进行展示,谢谢大家。
  陈勇:除了不一样的数据,不一样的“云+端”,不一样的体验,也是三维GIS必不可少的,三维GIS之所以能够逐步的应用起来,它最开始的原因就是不同于二维的体验效果。体验来讲,对于三维是一个非常重要的特点。我们经常说一句话,生动活泼,对于三维场景,如果里面所有的东西都是静止的,可能生动活泼不起来,我们8C加了很多动画的东西,上整个场景动起来,丰富整个活动的效果。
  汽油视频投放的技术,把现实世界的视频直接投放到三维场景,可以是地面上,可以是墙说,可以是广告牌上,直接投放上去进行一个展现,这里面就是直接投放到对应的区域地面上,看到一个很实时的类似于监控的效果。投放这个东西,不只是摄象头,还可以有一些视频、广告,三维场景,甚至可以直接用一个广告牌在那儿放广告了,我不知道会不会成为一种新的广告的模式。当然,如果有做这方面应用的相关的伙伴,我们可以一起来做一些探讨。所以,这是一个视频投放所带来的一个效果。
  在8C当中,大家盼望已久的,你们要做碰撞检测,行走模式,8C当中正式登场,我们这里面就可以体验到类似于游戏里面的感觉,都的时候,可以对模型的碰撞做检测,这是8C里面又一个不一样的体验。基于不一样的体验,再结合三维的眼罩,现在开发出来一个小的游戏,在展台里面,大家玩的好还可以有奖品。
  所以,现在GIS来讲,已经不再是像很多年前的那种印象,冷冰冰的只能是专家才会用,其实我们生活当中各个方面都已经做一些应用了,而且还可以做游戏,类似这样的,已经融入到生活当中,不再是专业的。更多的,更好玩的,不一样的一些体验,欢迎大家到展台参观交流。
  对于超图三维未来的发展,会和我们现在的一些热门的技术,热门的一些相关的话题做更多的结合。主要是两个方向:第一、云计算,基于现在“云+端”的软件架构,进一步的深化,把三维更多的相关技术结合起来,将来为大家提供更多的云端一体化的三维GIS
  第二、大数据,前面讲到像倾斜摄影数据、BIM数据、管线数据都是大数据的一类,未来我们会和更多的大数据做结合,包括点屏数据,街景速度也很多,还有一些专业的应用,比如现在用的比较多的天气预报的数据,大气污染的数据,这些数据其实和三维结合起来会有更多的,更不一样的一些体验。超图会继续关注这些方向,未来会推出更多的新技术,新产品和新的一些能力,也欢迎大家持续的关注超图的这些相关的技术发展,当然也欢迎大家一继续关注今天下午后面的报告,以及明天的分论坛,最后感谢一下帮助我一块儿演示的超图研究院的李蒙和王博(音译),谢谢大家耐心听完成我的讲解。