实景三维是能够真实、立体、时序化地反映人类生产、生活和生态空间的时空基底，是面向元宇宙、数字孪生城市建设的基本要求[1]，对于智慧城市建设[2]、自然资源科学管理[3]均具有重要价值。根据相关的实景三维中国建设技术指导文件，实景三维中国的建设任务十分艰巨，要求实现基础测绘产品体系、技术体系、生产组织体系、管理体系的全面转型升级，技术难点突破涉及范围广，主要包括实景三维数据高效智能采集与生产、海量实景三维数据存储与更新、实景三维数据与物联感知数据的融合语义化等，目前实景三维中国建设仍在探索中。2019年至今，武汉试点已经成功构建了以地理实体为核心的新型基础测绘产品体系[4]，有关高效率的自动单体化实景三维模型构建技术的研究也取得了一些突破[5-6]，但实景三维数据库管理系统建设的瓶颈仍待突破。1实景三维数据库管理系统建设需求关于全面实景三维中国建设的通知明确要求，2025年初步建成国家—省—市（县）多级关联互通的实景三维在线与离线相结合的服务系统，2035年实现国家—省—市（县）多级实景三维在线系统的泛在服务。与传统的基础测绘数据库管理系统相比较，实景三维数据库管理系统有两点重要转变：一是数据库的包含内容随着基础测绘产品的转型，逐渐从以二维数据为主走向以三维数据为主，数据量的急剧增加对系统的存储与运行能力提出了更高的要求；二是实景三维数据库管理系统纵向上强调国家—省—市（县）多级互联互通、横向上要求为其他业务提供同步数据共享应用服务，对比传统的基础测绘数据库管理系统，要求实景三维数据库管理系统具备更强的协同作业能力。2实景三维数据库管理系统建设难点分析2.1冲突检测为了保证数据的完整性、连通性，冲突检测是把关数据质量的关键技术。传统的基础测绘产品以数字线划地图（DLG）为核心，有关数字线划地图的冲突检测技术已经非常成熟[7]。而实景三维产品以基础地理实体数据为核心，地理实体在分类体系、编码设计、数据表达与组织上的逻辑都与数字线划地图完全不同。在分类体系上，传统的数字线划图基于要素单位进行数据分类，而基础地理实体基于实体单位进行数据分类，并对其分类体系进行了明显调整，基础地理实体包含自然地理实体、人工地理实体、管理地理实体三大类，每一大类还包含有许多不同的二级分类、三级分类。在编码设计上，为实现对地理实体的自动化智慧管理，参照利用身份证号码记录管理居民相关活动的方法，每一个基础地理实体对应一个全球唯一地理标识码，标识码由专有标识域、位置码、时间码、分类码、顺序码、扩展域构成，与每一个地理实体有关联的任意格式的二维数据、三维数据、专题文本数据、多媒体数据等，都能够通过全球唯一地理实体标识码这一桥梁建立关联关系，从而实现自动关联管理。在数据表达与组织上，基础地理实体遵循“一码多态”原则，每一个地理实体都能够以二维、三维、专题应用等多种形式进行表达。与传统的基础测绘成果相比，面向实景三维的以地理实体为核心的数据结构更加复杂，存在更多的关联关系，意味着在相关数据入库实景三维数据库管理系统时，冲突检测环节需要增加更多的关联关系检查功能。基础地理实体的数据组成结构如图1所示。10.19301/j.cnki.zncs.2023.10.011.F001图1基础地理实体数据的组成结构面向数字线划地图的传统冲突检测技术，在几何逻辑层次仍可以适用基础地理实体，但不能适用地理实体的数据组织逻辑。目前，有关基础地理实体的数据组织标准已经比较成熟，因此，如何针对基础地理实体的数据组织逻辑研发相匹配的冲突检测算法是实景三维数据库管理系统的难点之一。2.2数据更新基础测绘产品的现势性直接关系着系统的服务能力，如何提高数据的现势性、实现基础测绘数据的动态更新，一直以来都是传统测绘行业致力突破的难点，从全面更新发展到增量更新，针对数字线划地图的动态更新技术已经比较成熟[7]，该流程基本可以直接适用基础地理实体数据的更新。随着实景三维中国建设对于系统的联动协同作业要求的提升，数据更新除了需要满足现势性的需求，二三维数据一体化更新、国家—省—市（县）多级联动更新、不同业务部门之间的协同更新都成为实景三维数据库管理系统研发的重难点。实景三维数据库包含二维的基础地理实体数据与三维的单体化模型数据，而传统基础测绘数据库以二维的基础地形图数据为主，实景三维的二维基础地理实体数据在组织结构上比基础地形图更复杂，还增加了三维的单体化模型数据，实景三维多样化的数据表达使数据库动态更新的难度增大。在纵向上，传统基础测绘时代的基础地形图数据在国家、省、市（县）之间采用物理传输的手段进行传递，各级地区的数据库管理系统互相独立，但实景三维数据库管理系统要求建立多级地区数据库管理系统的联动关系，旨在通过实景三维数据库管理系统的技术创新来实现纵向上国家—省—市（县）的数据联动更新。在横向上，传统的基础测绘成果在各业务单位间主要以物理传输的方式进行传递，而实景三维数据库管理系统则要求与其他业务的相关系统建立直接连通的关系，使实景三维数据成果能够在多业务部门之间的同步共享与协同作业，实现广泛的实景三维数据成果应用。实景三维数据库管理系统的数据更新要求如图2所示。10.19301/j.cnki.zncs.2023.10.011.F002图2实景三维数据库管理系统的数据更新要求2.3海量数据的存储与管理基础测绘产品从二维走向三维的转型，必然导致计算机所需存储的数据量急剧增大，并伴随一些数据多源存储的问题。传统的基础测绘数据库管理系统以4D产品（包括数字正射影像图、数字高程模型、数字栅格地图、数字线划地图）的存储与管理为主，各类数据之间没有关联，使用数据库分别进行存储，数据存储管理面向的数据量比较小，适配的数据格式单一。对比传统基础测绘数据库，实景三维数据库所需的数据存储类型有明显的改变。实景三维数据库由地理场景子库、基础地理实体子库与元数据库构成。地理场景包含多种分辨率的数字高程模型数据、数字表面模型与数字正射影像，基础地理实体包含地形级基础地理实体、城市级基础地理实体与部件级地理实体，元数据则包括关于地理场景与基础地理实体数据的元数据。与传统基础测绘成果相比，实景三维数据库增加了大量以基础地理实体为单位的单体化三维模型数据，单体化三维模型一般是所需内存较大的精模数据，而地理实体的表达单位从地形级到部件级要求对多级多尺度地理实体进行单体化建模表达，使所需三维单体模型的数量要求明显增加，因此对实景三维数据库管理系统提出了更高数据存储需求。此外，实景三维各数据之间具备关联关系，庞大的数据量之间的关联关系错综复杂，也需要一定的存储空间进行记录，因此如何有效且较少占据存储空间的数据关联关系记录存储方式，也是实景三维数据库管理系统建设需要重点突破的一个难点。实景三维数据库包括数据类型说明如表1所示。10.19301/j.cnki.zncs.2023.10.011.T001表1实景三维数据库包含数据类型说明项目数据类型地理场景数字高程模型10 m格网DEM数据5 m格网DEM数据……数字表面模型5 m格网DSM数据2 m格网DSM数据……数字正射影像2 m分辨率DOM数据1 m分辨率DOM数据……基础地理实体地形级基础地理实体自然地理实体数据人工地理实体数据管理地理实体数据城市级基础地理实体自然地理实体数据人工地理实体数据管理地理实体数据部件级地理实体元数据地理场景元数据基础地理实体元数据3实景三维数据库管理系统建设难点应对措施3.1基于基础地理实体的冲突检测技术研究基础地理实体在几何形式上与对象化的数字线划地图十分接近，因此，针对基础地理实体的几何特征，可以直接延续对象化地形图的冲突检测[7]方式。针对基础地理实体的组织表达逻辑，需要仔细研究国家关于基础地理实体的标准与各地所落实的基础地理实体标准，研发能够兼容多地数据标准的冲突检测算法。3.2探索二三维一体化动态联动协同更新方式二三维一体化动态更新可以延续传统的二三维数据更新方式，以地理实体为单位，利用同一地理实体具有同一标识码的特征，同步更新多源多态的二三维数据。在产品体系转变的基础上，探索纵横向上的生产组织管理体系的发展方向，结合现有的协同更新技术[8]实现纵横快速协同数据共享。3.3海量数据的存储与管理技术突破实景三维中国建设强调突出数据要以地理实体为单位，海量的实景三维数据以倾斜摄影测量数据、激光雷达点云数据为主。因此可以有效利用基础地理实体数据，以地理实体为单位，对象存储海量的单体化实景三维模型。同时可以结合云计算技术，采用分布式服务框架，提高海量数据在系统的操作运行速度。针对数据间关联关系的记录存储，可以充分利用全球唯一地理实体标识码来建立索引，使用基于二维表或图谱的方式进行存储，实现数据间关联关系的快速索引连接。4结语我国基础测绘产品体系从4D产品到实景三维的转型，驱动着面向基础测绘数据产品的数据库管理系统必须作出相应的升级，突破面向基础地理实体的冲突检测技术、二三维一体化动态联动协同更新技术、海量数据存储管理技术等难点，助力提升测绘地理信息数据的服务能力，推动智慧城市建设。