三维地图数据为我们提供了更接近真实世界的地理空间视图，包含了建筑模型、地形高程、地下管线等的三维几何信息。将这些复杂的三维数据与数据库进行有效对接，是构建高性能、大规模三维 GIS 系统的关键。这涉及到三维数据的存储、查询、传输和渲染优化。
1. 三维地图数据的类型与存储
理解三维数据类型是选择数据库对接方案的基础。
DEM (Digital Elevation Model)： 数字高程模型，表示地表高程的栅格数据。
数据库存储： 可以存储为栅格数据类型（如 PostGIS 的 raster 类型），或作为文件路径引用存储在数据库中，实际文件存储在文件系统或对象存储。
三维几何模型：
点云 (Point Cloud)： 由大量带有 X, Y, Z 坐标和可能附加属性（如颜色、反射强度）的点组成，通常由激光雷达扫描获取。
数据库存储： 可以将点云的元数据和分块信息存储在数据库中，而原始点云数据文件（如 LAS, LAZ）存储在文件系统或对象存储。有些数据库扩展（如 PostGIS 的 PostGIS_Pointcloud）允许直接存储和查询点云。
三维实体模型 (3D Objects)： 如建筑物、基础设施、设备的三维几何形状。
数据库存储： 空间数据库可以存储这些三维模型的几何信息（如通过 OGC 的 Simple Features for SQL 3D 或 WKT/WKB 的 Z 值扩展）。例如，PostGIS 支持 POINTZ, LINESTRINGZ, POLYGONZ 等。更复杂的模型通常存储其 特殊数据库 元数据和外部模型文件的路径（如 glTF, CityGML, IFC 文件），实际文件存储在对象存储。
语义信息： 三维模型通常带有丰富的语义属性，如建筑用途、设备型号等，这些属性通常存储在关系型数据库的表中，并通过 ID 与几何模型关联。
2. 数据库与三维地图服务的对接方式
高效的数据传输是三维地图渲染的关键。
WFS / GeoJSON (带 Z 值)： 对于小规模的三维矢量数据，可以直接通过 WFS 服务或 GeoJSON API 传输带有 Z 坐标的几何数据。例如，ST_AsGeoJSON(geom, 3) (带三维)。但对于大规模或复杂模型，效率较低。
3D Tiles (OGC 标准)： 这是大规模三维地理空间数据集最常用的 Web 传输标准。
原理： 3D Tiles 是一种分层 LOD (Level of Detail) 瓦片格式，它将三维场景分解成一个个小的瓦片，每个瓦片包含不同精度级别的三维模型（如 B3DM, I3DM, PNTS 等）。客户端根据视口和缩放级别按需加载相应精度的瓦片。
数据库对接： 空间数据库作为 3D Tiles 生成的源数据。你需要编写程序或使用专门的工具（如 Cesium 的 Cesium.Ion, FME, 或自定义脚本）从数据库中读取三维几何和属性，生成 3D Tiles 数据集，并将其部署到 Web 服务器或对象存储。
服务： 前端三维地球库（如 CesiumJS）通过 URL 访问这些 3D Tiles 服务。
点云服务 (如 EPT - Entwine Point Tile)： 针对点云数据，专门的点云瓦片格式和瓦片服务（如 Potree Converter 生成的 EPT）可以高效地流式传输点云。数据库可以存储点云的元数据和瓦片索引。
BIM/GIS 融合： 将建筑信息模型 (BIM) 数据（通常是 IFC 或 Revit 格式）与 GIS 空间数据在数据库中进行整合。这涉及到数据模型的转换、空间配准和属性映射。数据库可以存储 BIM 模型的 GIS 投影几何和关键属性，并通过 ID 链接到原始 BIM 模型文件。
3. 渲染优化与性能考量
三维地图数据的渲染对性能要求极高。
LOD (Level of Detail)： 这是三维渲染的关键。在数据库对接方案中，需要确保数据在生成时就支持 LOD，或者在客户端实现 LOD 切换逻辑，以减少渲染负担。
数据量与压缩： 三维数据量巨大。在传输前进行高效压缩（如 glTF 的 Draco 压缩），并利用 HTTP/2 等协议加速传输。
剔除 (Culling)： 渲染引擎会根据视锥体剔除（Frustum Culling）和遮挡剔除（Occlusion Culling），只渲染可见的物体。数据库对接方案应支持空间索引，以便快速查询可见区域的数据。
前端引擎选择：
CesiumJS： 专为大规模三维地理空间数据设计，支持 3D Tiles、点云、地形等。
Unity/Unreal Engine (结合 GIS 插件)： 游戏引擎提供强大的渲染能力，通过插件（如 Cesium for Unity/Unreal）可以接入地理空间数据。
服务器端渲染 (SSR)： 对于极复杂的场景，可以考虑在服务器端进行渲染，然后将渲染结果作为图片流传输到客户端，减轻客户端渲染压力。
通过综合运用这些方案和技术，可以有效地将空间数据库中的三维地图数据搬到 Web 上，并实现高性能的交互式三维可视化。
Sources