空间三维模型瓦片数据格式

背景

随着实景三维中国、数字孪生城市、智慧交通等国家战略的深入推进，三维地理信息数据的需求呈爆发式增长。倾斜摄影测量、激光雷达扫描、BIM建模等技术日益成熟，产生了海量的三维模型数据。然而，不同厂商、不同软件系统之间的数据格式互不兼容，严重制约了数据的流通与共享。为解决这一痛点，自然资源部组织编制了CH/T 9040-2023《空间三维模型瓦片数据格式》行业标准，旨在统一三维模型瓦片数据的存储与交换规范，降低数据融合成本，提升三维GIS应用效率。

核心功能

本标准的核心功能是定义一种开放、高效、可扩展的三维模型瓦片数据格式，具体包括：

瓦片组织结构：规定三维模型数据按空间索引进行分层分块，形成瓦片树（Tile Tree），支持LOD（层次细节）动态调度，确保海量数据的高效加载与渲染。

文件格式规范：明确瓦片数据的文件扩展名、二进制编码方式、压缩算法（如Draco、Quantized Mesh）以及纹理图片的封装要求，保证数据紧凑且解析高效。

元数据内容：要求每个瓦片携带空间参考系、几何精度、属性字段、时间戳等元信息，便于数据检索与质量评估。

属性与语义扩展：支持将BIM属性、IoT传感器数据、分类编码等语义信息嵌入瓦片，实现几何与属性的深度融合。

技术特色

• 空间索引优化：采用四叉树/八叉树混合索引结构，适配城市级大范围场景与室内精细模型的双重需求。

• 流式传输支持：瓦片数据按需加载，支持HTTP/2、WebSocket等协议下的渐进式传输，显著降低网络带宽占用。

• 多源数据兼容：可封装倾斜摄影OSGB、点云LAS、BIM IFC、手工模型OBJ等多种源数据，经转换后统一输出为标准瓦片。

• 跨平台互操作：格式设计参考OGC 3D Tiles标准，同时兼容国内主流三维GIS平台（如SuperMap、ArcGIS Pro、Cesium），实现与国际标准的双向对接。

应用场景

实景三维中国建设：作为国家级基础测绘成果的存储格式，支撑全国地形级、城市级、部件级三维模型的统一管理。

数字孪生城市：集成建筑、道路、管线、绿化等三维模型，结合实时传感器数据，构建城市运行的数字镜像。

自动驾驶高精地图：提供道路标志、交通设施、车道线等三维要素的瓦片化表达，支持自动驾驶仿真与导航。

文化遗产数字化保护：对古建筑、石窟、遗址进行高精度三维扫描，生成标准瓦片数据，用于虚拟修复与在线展览。

最新动态

截至2025年3月，CH/T 9040-2023已正式实施一年有余。自然资源部下属的陕西、黑龙江、四川等测绘地理信息局已完成存量三维数据的格式转换试点。2024年12月，中国地理信息产业协会发布了《空间三维模型瓦片数据格式实施指南》，进一步细化了数据生产流程与质量检查规则。此外，Cesium、SuperMap等主流平台已原生支持该格式，用户可直接加载并渲染。未来，该标准有望与OGC 3D Tiles 2.0版本融合，推动中国三维数据标准走向国际。