一、现有3DGS技术在城市级地理场景应用中的局限
2023年8月,《3D Gaussian Splatting for Real-Time Radiance Field Rendering》论文首次提出3D高斯溅射(3DGS)技术,彻底颠覆了传统的NeRF范式,解决了神经网络三维建模难以实时渲染的问题。在学术界与产业界的协同推动下(如:中科院、清华、华为、其域创新、Google Deepmind 、LUMA AI),3DGS技术已逐步从实验室走向实际应用。然而在GIS地理应用场景以及数字孪生城市应用场景中,该技术仍然面临以下挑战:
- **大地理面积下的性能瓶颈:**难以支持>2km²的地理场景建模以及Web端三维渲染;
- **缺少真实地理坐标:**模型未经过精准的地理位置匹配,无法用于真实位置的空间量测;
- **缺少应用开发工具包:**现有3DGS侧重建模和单个模型可视化,缺少多源地理数据融合下的应用开发工具;
要实现3DGS技术在数字孪生城市的规模化商用,仍有大量关键技术和工程问题亟待攻克。
二、我们的技术优势和特点
# 地理空间化
- **地理坐标还原:**支持RTK图像的真实地理坐标3DGS三维建模,保障3DGS模型具备准确的地理位置坐标;
- **三维空间量测:**支持3DGS模型表面点选和三维空间量测;
3DGS模型地理坐标还原与量测
# 大地理范围建模(100km²)
**LOD建模与Web端实时渲染:**支持城市级100平方公里以上的大地理范围3DGS重建,具备多级LOD建模、三维地理空间索引、3DGS瓦片化等特性。结合Mapmost SDK for WebGL,可支持Web端海量模型流畅加载与实时渲染;
城市大场景3DGS模型漫游
空地融合建模: 融合无人机航拍图像和地面手持设备扫描数据进行3DGS建模,解决因单一设备视角覆盖不全导致的模糊问题;
空地融合建模
**无人机视角下的细节还原:**自主改进3DGS建模算法,提升高频细节捕捉能力,视觉质量提升10%,显著改善屋顶、草地、道路线、窗户等精细纹理区域的建模质量;
算法优化前后3DGS模型精度对比
**多GPU高性能建模:**多GPU分布式并行建模:4卡RTX4090为例,基于无人机采集的城市场景建模效率达1h/ km² 。同时还提供“快速模式”,可在20分钟完成1km²场景构建,满足应急响应场景实时建模需求;
**GIS多源数据融合的应用开发:**Web端三维地图引擎:Mapmost SDK for WebGL提供支持3DGS模型的三维地图应用开发SDK,满足数字孪生城市应用场景开发需求。试用地址:www.mapmost.com/#/layout/we…
三、3DGS采集-建模-应用开发全链路工具
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3DGS全链路工作流程
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1、3DGS无人机采集航线规划软件
面向3DGS数据采集需求,融合多种航飞方式,支持“航拍参数设定”、“三维采集航线生成”、“航线、航点导出”,导出文件可直接用于大疆无人机作业。**工具获取:文末有领取方式,**工具使用步骤如下:
3DGS无人机采集航线规划软件
2、3DGS多GPU高性能建模工具
支持多GPU资源分配,一键完成“空中三角测量”、“智能分区训练”、“LOD层次化建模”、“3DGS瓦片生成”等流程自动化处理,无需人工干预即可实现城市级百平方公里场景的高质量3DGS构建**。工具获取:文末有领取方式。**工具使用步骤如下:
3DGS多GPU高性能建模工具
3、3DGS LOD服务发布
支持通过Anywhere或Nginx等静态资源发布工具,可将LOD 3DGS建模成果发布成瓦片服务,通过Mapmost SDK for WebGL实现城市级大场景的3DGS服务加载与渲染。操作步骤如下:
建模软件自动建模成果服务发布
4、Mapmost SDK for WebGL应用开发工具包
支持100平方公里以上大地理范围3DGS模型及多源地理数据融合加载与渲染,提供400多个API用于数字孪生应用开发。开发工具包使用步骤如下:
Mapmost应用开发
SDK获取与使用教程:www.mapmost.com/mapmost_doc…
四、业界首个地理场景融合的3DGS应用开发包
Mapmost SDK for WebGL是一款数字孪生轻量化开发工具(JavaScript库),面向开发人员提供数据、服务、交互、模型、可视化、特效、分析共7大类400多个API,具备多源数据融合、可视化表达、计算和分析能力,可加载矢量瓦片地图服务、3DGS(高斯泼溅)模型、倾斜三维模型、gltf/glb格式三维模型、obj格式三维模型,以及WMS、TMS、WMTS地图服务。
# 面向3DGS支持如下功能特性
**多源数据融合可视化:**支持3DGS模型与多种二三维地理空间数据融合加载与可视化,包括:倾斜三维、2.5D矢量图、三维手工模型、卫星影像等。
3DGS+倾斜三维
3DGS+2.5D矢量地图
3DGS+手工模型
3DGS+卫星影像
3DGS与POI对象管理:支持3DGS构建实景三维地理场景,并放置POI进行场景中实体对象的业务属性呈现,用于地理实体或位置对象的管理应用。
三维空间量测:支持以3DGS为基础底图,进行三维空间的长度、面积量测。
三维场景应用:支持多种动/静态图形要素在3DGS场景中的开发应用,以呈现数据分析或业务流程应用,包括:热力(2D、3D)、地理围栏、轨迹动画、视觉特效(火焰、特效球)、视角飞行等。
3DGS+2D热力图
3DGS+3D热力图
3DGS+轨迹线
3DGS+地理围栏
3DGS+三维特效
3DGS+视角飞行
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