伴随著(zhe)大規模的三維空間數據的不斷積累，如何實現大場景高精度空中、地上、地表、地下三維空間數據的高效發(fā)布、數據共享與互操作成(chéng)為我國(guó)三維地理空間數據應用中亟待解決的問題。在此背景下，M3D數據格式的設計确立了以用戶體驗為導向(xiàng)，要求格式可複用性、可擴展性、兼容性及web友好(hǎo)型較強，并可支持城市級全空間數據高效率渲染、交互流暢的總體原則。為了确保《全空間三維模型數據格式及服務接口規範》的适切性和可實現性，基于以上設計原則，标準研發(fā)團隊結合新技術及項目實際應用需求探索出了具體的設計思路：

（1）數據格式涵蓋空中、地上、地表、地下等範圍的數據類型，覆蓋全空間區域。

（2）支持城市級全空間三維數據的高效渲染。

（3）支持地理實體對(duì)象模型，可以支持實體對(duì)象的的多模态及多精度特性。

（4）支持Web端高效單體化查詢，傾斜攝影這(zhè)類整體型數據可存儲單體化信息。

（5）數據格式可複用性強，既可作為服務發(fā)布格式也可作為存儲交互格式；

（6）數據格式可擴展性強，方便擴展新圖層及新幾何類型；

（7）數據格式兼容性強，通過(guò)精煉的格式設計來實現三端（桌面(miàn)、移動、web）一體化應用；

（8）數據格式web友好(hǎo)性強，通過(guò)JSON及當前web标準來便于web客戶端程序處理與解析，利用壓縮、負載均衡劃分等策略來減少網絡傳輸數據量。

基于以上設計思路，《全空間三維模型數據格式及服務接口規範》規定的M3D數據格式不僅具備高效可視化調度及渲染、高效壓縮比、可擴展性強的特點，還(hái)有著(zhe)支持單體化、地理實體對(duì)象等特性，具體如下：

（1）采用多種(zhǒng)劃分策略來确保海量三維數據的高效調度，支持四叉樹、八叉樹、KD樹，R樹多種(zhǒng)樹形結構來組織數據。

（2）采用多種(zhǒng)LOD策略來确保城市級數據的高效渲染。M3D數據支持距離及像素LOD切換模式，通過(guò)LodError值來切換多級LOD，LodError的單位在距離切換時(shí)為米，像素切換時(shí)為像素。LOD類型包括添加層次（ADD）及替換層次（REPLACE）兩(liǎng)種(zhǒng)類型。如傾斜攝影類型數據可采用替換層次LOD策略，點雲類型或BIM類型數據可采用添加層次LOD策略。

（3）M3D格式采用了數據文件和節點描述文件分離的數據結構，該結構可以在不加載實際數據的情況下，獲取每層的每個M3D文件的包圍盒、LOD的切換信息、挂接的子節點文件等，加速瓦片文件檢索的效率，從而使加載渲染更流暢。另外，單個索引文件可以關聯多個數據文件，使得地理實體對(duì)象可以支持的多模态及多精度模型，可輕松的描述如數字孿生城市中的地理實體對(duì)象。

（4）M3D格式采用多種(zhǒng)壓縮策略來保證web端高效穩定傳輸、渲染。壓縮策略具體分為文件壓縮、幾何紋理壓縮、Shared公共文件夾。其中Shared公共文件夾用于存放數據中公共的幾何要素文件、屬性記錄文件、紋理圖片文件，可極大地減少多個文件冗餘存儲的數據量，還(hái)可有效的支持實例化渲染。

（5）M3D數據内部采用靈活的文件夾組織結構，文件可擴展性極強。隻需要將(jiāng)用戶自定義的業務數據添加到(dào)數據文件夾内，添加數據uri即可支持新的數據類型；還(hái)可使用GITF預留的extensions 和 extras 的屬性，用于擴展特定的業務功能(néng)。另外采用GITF文件來存儲幾何信息，使得二進(jìn)制數據無需轉換，渲染引擎API可直接加載渲染。對(duì)于紋理信息可以根據用戶的具體業務情況來抉擇其存儲位置，既可直接存儲到(dào)GLTF中，也可單獨存儲到(dào)Texture文件夾中。

（6）M3D數據通過(guò)添加oidTable列表來記錄要素的唯一标識符，通過(guò)擴展glb數據格式來實現M3D的單體化特性，擴展後(hòu)的文件格式為glbx。通過(guò)這(zhè)種(zhǒng)方式不僅可以讓傾斜攝影這(zhè)類整體型數據具備單體化特性，還(hái)可以在web前端支持高效的單體化查詢。另外，為了更好(hǎo)的支持地質數據類型，M3D新增支持地質幾何結構描述，主要涵蓋鑽孔數據、剖面(miàn)數據、地質體數據，高精度網格數據，可存儲到(dào)glbx文件中。 

正是由于上述M3D數據規範具備的特點，使得其在實際應用中擁有城市級全空間數據高效渲染、支持地質模型與高精度網格數據、Web端數據穩定傳輸、支持高效單體化查詢、Web端無需解析直接渲染、支持地理實體對(duì)象多模态數據表達、格式拓展性極強等多重優勢，下圖則直觀呈現了M3D數據規範特點與優勢的關聯性。

《全空間三維模型數據格式及服務接口規範》（M3D）可有效促進(jìn)大規模三維空間數據的高效管理，更好(hǎo)地推進(jìn)我國(guó)三維地理空間數據的應用，為城市數字化轉型、實景三維中國(guó)建設以及自然資源三維立體時(shí)空數據庫建設提供有力的技術支撐。目前，M3D數據格式及服務接口已成(chéng)功應用到(dào)武漢多要素城市地質調查、深圳市可視化城市空間數字平台等多個典型項目，充分展現了M3D規範可以支撐全空間場景模型高效渲染的能(néng)力，其具備的特點與優勢也實踐中得以驗證。