序言?

CityGML 2.0.0版本和CityGML 1.0.0版本（OGC doc No.08-007r1）之間的重大變化：

? 表達(dá)隧道和橋梁表示的新主題模塊；

? 用于建筑和建筑部件外殼語義分類的附加邊界表面（OuterCeilingSurface, OuterFloorSurface）；

? 建筑物和建筑部件中的底面輪廓和屋頂邊界的LOD0表達(dá)；

? 表達(dá)城市對象相對于周圍地形和水面位置的附加屬性（relativeToTerrain, relativeToWater）； ? 測量值和屬性集的附加通用屬性。

? CityGML代碼列表機(jī)制的重新設(shè)計（枚舉屬性現(xiàn)在屬于 gml：codetype 類型，有助于提供枚舉其可能屬 性值的附加代碼列表）。

將現(xiàn)有的CityGML 1.0實(shí)例遷移到有效的2.0實(shí)例，只需要將文檔中的CityGML命名空間和模式位置值更改 為CityGML 2.0即可。

0. 引言

0.1. 動機(jī)

越來越多的城市和公司正在為城市規(guī)劃、移動通信、災(zāi)害管理、三維地籍、旅游、車輛和行人導(dǎo)航、設(shè)施管理和 環(huán)境模擬等不同的應(yīng)用領(lǐng)域構(gòu)建虛擬三維城市模型。此外，在歐洲環(huán)境噪聲導(dǎo)則（END，2002/49/EC）的實(shí)施 過程中，三維地理信息和三維城市模型發(fā)揮了重要作用。

近年來，大多數(shù)虛擬三維城市模型被定義為純圖形或幾何模型，忽略了語義和拓?fù)浞矫娴膬?nèi)容。因此，這些模型 幾乎只能用于可視化目的，而不能用于主題查詢、分析任務(wù)或空間數(shù)據(jù)挖掘。由于模型的有限可重用性抑制了三 維城市模型的廣泛應(yīng)用，因此必須采用一種更通用的建模方法，以滿足不同應(yīng)用領(lǐng)域的信息需求。

CityGML是一種用于表示三維城市對象的通用語義信息模型。CityGML可在不同應(yīng)用程序之間共享，對于3D城市 模型的低成本、可持續(xù)維護(hù)尤為重要，這可允許相同數(shù)據(jù)在不同領(lǐng)域里的復(fù)用。可顯著應(yīng)用CityGML的領(lǐng)域包括 城市規(guī)劃、建筑設(shè)計、旅游休閑活動、環(huán)境模擬、移動通信、災(zāi)害管理、國土安全、房地產(chǎn)管理、車輛和行人導(dǎo) 航、培訓(xùn)模擬器等。

CityGML是一種基于XML的格式地開放數(shù)據(jù)模型，用于虛擬三維城市模型的存儲和交換。它是作為GML3的一個 具體應(yīng)用模式實(shí)現(xiàn)，GML3是由OGC和ISO TC211發(fā)布的空間數(shù)據(jù)交換和編碼的可擴(kuò)展國際標(biāo)準(zhǔn)。CityGML基 于ISO 191xx系列、OGC、萬維網(wǎng)聯(lián)盟（W3C）、Web3D聯(lián)盟(W3D)和結(jié)構(gòu)化信息標(biāo)準(zhǔn)推進(jìn)組織（OASIS）的多 種國際標(biāo)準(zhǔn)。

CityGML定義了城市和區(qū)域模型中最相關(guān)的對象類別及之間的關(guān)系，涉及到其幾何、拓?fù)洹⒄Z義和外觀屬性。“ 城市”的定義很寬泛，不僅包括建筑結(jié)構(gòu)，還包括高程、植被、水體、城市家具等等。CityGML也包括了主題 類、聚合、對象之間的關(guān)系和空間屬性之間的細(xì)節(jié)層次模型。CityGML同時適用于大區(qū)域和小區(qū)域，可以表示不 同細(xì)節(jié)層次的地形和三維對象。由于CityGML可以表示沒有拓?fù)浜驼Z義的單一簡單模型，也可以表示具有完整拓 撲和細(xì)粒度語義差異的復(fù)雜多尺度模型，因此CityGML可以實(shí)現(xiàn)不同地理信息系統(tǒng)和用戶之間的信息無損交換。

0.2. 歷史背景

CityGML自2002年起由SIG 3D的成員開發(fā)。自2010年以后，該小組成為GDI-DE的一部分。2010年之前，SIG 3D 隸屬于北萊茵-威斯特伐利亞地理數(shù)據(jù)基礎(chǔ)設(shè)施計劃（GDI-NRW）。SIG 3D是一個開放的小組，由來自德國、英 國、瑞士和奧地利的70多家公司、政府部門和研究機(jī)構(gòu)組成，致力于開發(fā)可操作的三維城市模型和地理可視 化。SIG 3D工作的另一個工作成果是提出了網(wǎng)絡(luò)三維服務(wù)（W3DS），這是一個3D繪制服務(wù)，也是OGC正在討論 的（OGC Doc. No. 05-019 and OGC Doc. No. 09-104r1）。

2005年，GDI-NRW的 Pilot 3D 項(xiàng)目首次成功實(shí)施并評估了CityGML的一部分內(nèi)容。與會者來自德國各地，展 示了CityGML在城市規(guī)劃方案和旅游上的應(yīng)用。2006年初，EuroSDR的CityGML項(xiàng)目也開始關(guān)注歐洲的三維城市 建模協(xié)調(diào)。2006年6月至12月，CityGML在OWS-4的CAD/GIS/BIM專題中得到應(yīng)用和評估。自2008年以來 ，CityGML（1.0.0版本）成為OGC的一個標(biāo)準(zhǔn)。

從這個時間節(jié)點(diǎn)開始，CityGML已經(jīng)在全世界傳播。德國和歐洲其他國家的城市使用CityGML提供了各自的三維 城市模型（僅舉幾個例子，柏林、科隆、德累斯頓和慕尼黑）。在法國，Bati3D項(xiàng)目（IGN France）定義 了CityGML LOD2的一個專用文件，并提供了巴黎和普羅旺斯艾克斯、里爾、南特和馬賽市中心的數(shù) 據(jù)。CityGML在荷蘭的三維試點(diǎn)項(xiàng)目中也發(fā)揮了重要作用，支撐其三維地理信息標(biāo)準(zhǔn)和三維基礎(chǔ)設(shè)施。歐洲的許 多城市，如摩納哥、日內(nèi)瓦、蘇黎世、利沃登，丹麥的城市（LOD2和3，部分是LOD4）都使用CityGML LOD2 或3來進(jìn)行數(shù)據(jù)的表達(dá)與交換。CityGML對歐盟委員會INSPIRE倡議的建筑模型（2.0版本）產(chǎn)生了重大影響，該倡議旨在創(chuàng)建一個歐洲空間數(shù)據(jù)基礎(chǔ)設(shè)施，以互操作方式提供公共數(shù)據(jù)。在亞洲，伊斯坦布爾（LOD1和LOD2） 、多哈、卡塔爾（LOD3）和橫濱（LOD2）的三維城市模型也使用CityGML進(jìn)行數(shù)據(jù)的表達(dá)與交換。此外 ，CityGML在馬來西亞的三維空間數(shù)據(jù)基礎(chǔ)設(shè)施中起著至關(guān)重要的作用。

今天，許多商業(yè)和學(xué)術(shù)工具通過接口的方式來支持CityGML的使用。其中典型案例是三維城市數(shù)據(jù)庫（3D City Database），該數(shù)據(jù)庫是一個免費(fèi)的開源3D地理數(shù)據(jù)庫，主要用于存儲、表示和管理由柏林理工大學(xué)提供 的Oracle 10g R2和11g R1/R2+的虛擬三維城市模型。它完全支持CityGML，并附帶了一個用于導(dǎo)入和導(dǎo) 出CityGML模型的工具。此外，柏林技術(shù)大學(xué)還提供了一個用于處理CityGML模型（citygml4j）的開源Java類 庫和API。Safe軟件公司的轉(zhuǎn)換工具FME（要素操作引擎）是ESRI的ArcGIS交互性擴(kuò)展的一部分，它也具 有CityGML的讀寫接口。同樣，Bentley Systems的BentleyMap等CAD工具，以及CPA Geo Information 的SupportGIS等GIS工具也提供CityGML的讀寫接口。目前部分3D查看器（都是免費(fèi)提供的）也為CityGML提供 讀取接口。例如，波恩大學(xué)的Aristoteles Viewer、Autodesk 的 LandXplorer CityGML Viewer（studio版本 非免費(fèi)）、KIT Karlsruhe的FZKViewer for IFC and CityGML以及Bitmanagement Software GmbH的BS Contact（通過地理空間擴(kuò)展工具BS Contact Geo提供了CityGML插件）。關(guān)于CityGML轉(zhuǎn)換工具正在日漸增 多。如有需要，可訪問CityGML的官方網(wǎng)站 http://www.citygml.org 以及 http://www.citygmlwiki.org。

0.3. CityGML 2.0 新功能

CityGML 2.0是針對CityGML國際標(biāo)準(zhǔn)1.0版本（OGC Doc. No. 08-007r1）的主要更新，為CityGML的主題模型引 入了大量的新增內(nèi)容和新功能。修訂版最初計劃是對1.1版的一個小更新。修訂過程的主要努力是確保在概念模 型成名和CityGML實(shí)例文檔層面的向后兼容性。然而，某些更改無法按照 OGC政策（參見OGC文件 No.135r11 ）里關(guān)于小修訂和向后兼容性的要求進(jìn)一步實(shí)施。因此，考慮到CityGML社區(qū)的更新需求，將主要版本號更改 為2.0，以符合OGC版本控制策略。

CityGML 2.0版本以下意義上向后兼容1.0版本：每個有效的1.0實(shí)例都是有效的2.0實(shí)例，前提是需要將文檔中 的CityGML命名空間和模式位置更改為對應(yīng)的2.0名稱，因?yàn)镃ityGML版本號編碼已在源碼中更新。

以下條款概述了CityGML2.0的新增功能。

新主題模塊：橋梁和隧道

橋梁（ Bridge ）和隧道（ Tunnel ）是城市和景觀模型中的重要對象。它們是交通基礎(chǔ)設(shè)施的重要 組成部分，通常是城市的標(biāo)志性建筑。CityGML1.0一直缺乏專門用于橋梁和隧道的主題模塊，因此必須 使用 GenericCityObject 作為代理來建模和交換此類對象（參見第10.12章）。CityGML2.0現(xiàn)在引入 了兩個新的主題模塊，明確表示橋梁和隧道。這是對CityGML主題模型的補(bǔ)充：橋梁模塊（參見第10.4 章）和隧道模塊（參見第10.5章）。

橋梁和隧道可以用LOD1–4表示，基礎(chǔ)數(shù)據(jù)模型與 Building 模型具有一致的結(jié)構(gòu)。例如，可以將橋梁 和隧道分解為多個部分，可以使用帶有開口的主題邊界面對殼體的各個部分進(jìn)行語義分類，并且可以表 示裝置以及內(nèi)部建造的結(jié)構(gòu)。這種連貫的模型結(jié)構(gòu)有助于對語義實(shí)體的理解，并有助于減少軟件實(shí)現(xiàn)工 作量。橋梁和隧道模型分別介紹了特定于橋梁和隧道的更多概念和模型元素。

對現(xiàn)有主題單元的補(bǔ)充

? CityGML核心模塊（參見第10.1章） ? 對抽象基類 core:_CityObject 添加了兩個新的可選屬性： CityGML Core 中的 relativeToTerrain 和 relativeToWater 。這些屬性以定性的方式表示地物相對于地形和水 面的位置，從而便于簡單有效的查詢（例如，查詢地下建筑物的數(shù)量），不需要額外的數(shù)字地 形模型或水體模型。

? 建筑物模塊

? LOD0 表示

? 建筑物現(xiàn)在可以使用LOD0對建筑底地面輪廓和/或屋頂邊界進(jìn)行表示。可以將現(xiàn)有的 二維數(shù)據(jù)和來自航空和衛(wèi)星圖像的屋頂重建數(shù)據(jù)易于整合到一個三維城市模型中。目前僅 限于水平的三維表面。

? 附件的專題邊界表面

? 為了從語義上，對既不是水平墻面也不是屋頂部分的建筑外殼進(jìn)行分類，引入了兩個 附加的邊界表面： OuterFloorSurface 和 OuterCeilingSurface 。

? 與專題邊界表面的附加關(guān)系

? 除了 _AbstractBuilding 和 Room ， BuildingInstallation 和 IntBuildingInstallation 的表面幾何圖形現(xiàn)在可以使用主題邊界表面進(jìn)行語義分類。例 如，對于建模為 BuildingInstallation 的老虎窗（譯注：即斜屋頂上的天窗），有助于 對其屋頂和墻壁表面進(jìn)行語義區(qū)分。

? 隱式幾何的附加使用

? 除了BuildingFurniture外，隱式幾何圖形（參見第8.3章）現(xiàn)在還可用于表示 _Opening 、 BuildingInstallation 和 IntBuildingInstallation 。使用隱式幾何后，這 些城市對象的原型可以在局部坐標(biāo)系事先存儲，并在三維城市模型的不同位置進(jìn)行實(shí)例 化。

? 泛型模塊（參見第10.12章）

? 泛型模塊中添加了兩個泛型屬性： MeasureAttribute 和 GenericAttributeSet 。 MeasureAttribute 有助于表示測量值以及對所用單位的引用。 GenericAttributeSet 是任 意泛型屬性的命名集合。它提供了一個codeSpace屬性(可選)，用來表示定義該屬性集的組 織。

? 土地利用模塊（參見第10.10章）

? LandUse 地貌類型的范圍已經(jīng)擴(kuò)大，包括地球表面專門用于特定土地利用的區(qū)域和具有特 定土地覆蓋的區(qū)域，無論是否有植被。

? 屬性類、函數(shù)和用法（所有模塊）（參見第10.10章）

? 為了協(xié)調(diào) class , function 和 usage 的使用，對于在CityGML 1.0中提供了一個及以上 屬性的所有要素類，都補(bǔ)充了該三元組。

對CityGML代碼列表機(jī)制的補(bǔ)充

CityGML中，在代碼列表里提供了類、函數(shù)和用法等枚舉屬性的數(shù)值。該代碼列表可以由任何組織或社區(qū)根據(jù)其 特定的信息需求在CityGML模式之外指定。然而，這種機(jī)制并沒有完全反映在CityGML 1.0編碼模式中，因?yàn)?在CityGML 1.0實(shí)例文檔中，相應(yīng)的屬性不能指向具有所用代碼列表值的字典。這一點(diǎn)在CityGML 2.0中得到了糾 正：所有從代碼列表中獲取值的屬性都屬于 gml:CodeType ，遵循GML 3.1.1機(jī)制對代碼表值進(jìn)行編碼(參見第 章10.14了解更多信息）。這個 gml:CodeType 為枚舉屬性添加了數(shù)值，該功能允許提供指向相應(yīng)字典 的URI。

CityGML 2.0的變更日志

附件F中提供了XML模式組件級別的更改。

對規(guī)范文檔的進(jìn)一步編輯

? 細(xì)節(jié)層次模型（LOD）的精度要求（參見第6.2章） 第6.2章中提出的不同CityGML LOD精度要求是非規(guī)范性的。然而，CityGML 1.0中第6.2章的措辭與這一事 實(shí)不一致，因此已針對CityGML 2.0進(jìn)行了澄清。

? 修改CityGML示例數(shù)據(jù)集（參見附錄G） 附錄G中提供的CityGML示例已被修改和擴(kuò)展。現(xiàn)在，在示例中展示了用五種LOD等級表示的同一建筑模型 ，演示了不同LOD中建筑的語義和幾何形態(tài)，以及使用XLinks在要素之間共享幾何元素。數(shù)據(jù)集與CityGML XML模塊包一起提供，可在以下網(wǎng)址中找到 http://schemas.opengis.net/citygml/examples/2.0/ 。

? 應(yīng)用領(lǐng)域擴(kuò)展使用的新示例（參見附件一） 附件一中增加了泛在網(wǎng)絡(luò)機(jī)器人服務(wù)領(lǐng)域，該案例為使用應(yīng)用領(lǐng)域擴(kuò)展的第二個例子。

總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的OGC城市地理标记语言（CityGML）编码标准_序言+0引言的全部內(nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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