Приложение. Технические требования к информации в формате CityGML, размещаемой в электронной форме в информационных системах г. Москвы

Приложение
к распоряжению Департамента
информационных технологий города Москвы
и Комитета по архитектуре
и градостроительству города Москвы
от 19 ноября 2020 г. N 64-16-628/20/1638

Технические требования
к информации в формате CityGML, размещаемой в электронной форме в информационных системах города Москвы

1. Общие положения

1.1. Настоящие технические требования к информации в формате CityGML размещаемой в электронной форме в информационных системах города Москвы (далее - Технические требования), определяют требования к порядку подготовки информации в формате CityGML, формируемой в электронном виде для последующего размещения в информационных системах города Москвы, за исключением случаев, когда такие требования установлены нормативными правовыми актами Российской Федерации.

1.2. Настоящие Технические требования подлежат применению органами исполнительной власти города Москвы, подведомственными им организациями, а также отдельными некоммерческими организациями, созданными Правительством Москвы или органами исполнительной власти города Москвы, осуществляющими свою деятельность в сфере градостроительной политики и строительства города Москвы и участвующими в реализации программы "Мой район".

2. Термины и определения

Термин/сокращение	Определение
GML	Открытый формат файла для хранения 3D моделей, структура описывается в стандарте XML Ссылка на спецификацию: http://www.ogc.org/standards/gml
CityGML	Открытая стандартизованная модель данных для описания и хранения цифровых 3D моделей городов и ландшафтов с атрибутами. Также позволяет хранить разные степени детализации объектов для разных масштабов просмотра. Основывается на структуре данных формата GML. Ссылка на спецификацию (Version 2.0): https://www.o2c.ora/standards/citygml
Уровни детализации (LOD)	(Level of Details - уровни детализации) прием в программировании трехмерной графики, заключающийся в создании нескольких вариантов одного объекта с различными степенями детализации, которые переключаются в зависимости от удаления объекта от виртуальной камеры. LOD0 - упрощенная модель, используется для просмотра с достаточно большого расстояния (уровень региона при подлете к городу) LOD1 - более детальная модель (как правило состоящая из прямоугольных форм и может содержать несколько прямоугольников, описывающих форму строения), позволяющая работать в масштабе города (районы города), но все еще на большой высоте LOD2 - модель с более детальными очертаниями, уже подробно смоделированы крыши, входные группы, корпуса зданий, арки, крупные выступы. Удобно при работе с районами и кварталами в городской среде. LOD3 - детальная модель с дополнительно прорисованными проемами для окон и дверей, а также с более точным моделированием архитектурных форм здания и экстерьера (выступы, колонны, лестницы, заборчики). Удобно при работе со строение вблизи. LOD4 - детальная прорисовка модели с интерьером и элементами внутренних конструкций
Полигон	В трехмерной графике это поверхность, образованная минимум тремя точками в пространстве.
Полигональная сеть	Совокупность вершин, ребер, граней, полигонов, поверхностей, описывающих форму трехмерного объекта
Нормаль поверхности	Вектор, перпендикулярный поверхности в данной точке. Для полигональной сети (состоящей из плоских треугольников) принято, что каждый треугольник виден с той стороны, в которую его нормаль направлена.
Фотограмметрическая модель	Совокупность 3D полигонов и 3D граней моделируемых объектов, определенных в результате фотограмметрической обработки фотографий с текстурированием полигонов исходными снимками, построенная в соответствии с открытым форматом *3D Tiles и спецификацией *b3dm.
3D Tiles	Открытая спецификация для потоковой передачи гетерогенных трехмерных наборов геопространственных данных.
Текстура	Цифровое изображение, воспроизводящее совокупность визуальных свойств поверхности объекта.
B3DM	Формат, позволяющий сохранять в себе разнородные 3D модели с возможностью потоковой загрузки данных в веб-приложение для отображения 3D моделей в веб-браузере. Использует спецификацию 3D Tiles

3. Порядок подготовки данных CityGML

3.1. В целях обеспечения корректной загрузки и отображения информации в информационных системах города Москвы, при подготовке информации в формате CityGML должны учитываться следующие правила: модели должны быть подготовлены в масштабе 1:1, цвет и прозрачность должны соответствовать проекту и плану показа модели, модели должны быть очищены от лишних элементов, не предусмотренных планом показа (должны быть убраны источники света, туман, свечение, оси и т.д.).

3.2. Необходимый уровень детализации (LOD) для 3D моделей CityGML определяется государственными заказчиками (заказчиками) работ и указываются в Техническом задании на выполнение работ. Далее модели разного уровня детализации используются для публикации в Подсистеме работы с фотограмметрическими моделями.

4. Требования к данным моделей строений CityGML

4.1. Данные строений предоставляются в открытом формате GML в соответствии со спецификацией CityGML 2.0 https://www.ogc.org/standards/citygml. Пример данных предоставлен в Приложении 1. Технические требования к данным моделей строений CityGML приведены в Таблице 1.

Таблица 1 "Технические требования к данным моделей строений CityGML"

N п/п	Наименование требования	Описание требования
1.	Именование файлов, архивов и папок	Название всех файлов, архивов и папок должны задаваться только английским алфавитом, допускается использовать только буквы и цифры. Не допускается использование пробелов и специальных символов ("@" "$", "&" и пр.). Для создания визуальных интервалов в наименовании файла использовать символ нижнее подчеркивание "_"
2.	Структура файлов для передаваемого объекта	1. Каждое строение передается в виде ZIP архива, внутри которого находятся файлы gml для каждого уровня детализации (LOD) и текстуры; 2. В качестве названия архива должен использоваться числовой идентификатор адреса актуальной версии ЕГКО для этого строения соответствующего полю ID в файле ADRESS.MIF базы ЕГКО. В случае если строение состоит из нескольких ID ЕГКО, но при этом является единым адресным объектом, такой тип данных формируется одним gml файлом. Папка, содержащая структуру gml для такого объекта, именуется по наименьшему числовому значению ID ЕГКО объединенных в один адрес. Перечень объединенных ID ЕГКО, в этом случае, должен быть обязательно помещен в архив дополнительным текстовым описанием виде файла id.txt, внутри которого через точку с запятой перечислены все ID. Это необходимо для идентификации и корректной привязки семантических данных к строениям. Текстуры должны располагаться в отдельной папке textures. Пример структуры фалов и папок:
3.	Уровни детализации для строений (LOD)	1. Обязательным требованием является наличие уровня детализации модели LOD2, согласно спецификации, CityGML 2.0, при отсутствии LOD2 допустимо использование LOD1. 2. Необходимость более высокого уровня детализации определяется заказчиком; 3. Для каждого уровня LOD необходимо предоставить файл формата gml, где lod0.gml - самая упрощенная детализация, a lod4.gml наиболее детальная геометрия.
4.	Требования к файлам *.gml	1. Размер gml файла для максимального LOD не более 100 Мбайт; 2. Файл должен быть сохранен в кодировке UTF-8 для избегания проблем с отображением кириллицы. 3. Детализация и состав GML файла должны соответствовать указанному уровню детализации (LOD).
5.	Требования к геометрии модели	1. Использовать минимально возможное количество треугольников, описывающих силуэт объекта. Придерживаться рационального использование геометрии (low poly). Пример на Рис. 1 далее в документе; 2. Рекомендуется не выходить за рамки 15000 полигонов на модель чтобы не ухудшать производительность системы; 3. Предельно допустимое количество полигонов в модели 150000. 4. Обеспечить отсутствие избыточных вершин и граней в модели, а также отсутствие дубликатов вершин и полигонов в геометрии; 5. Направление нормалей полигонов модели должно быть в сторону наблюдателя (к камере), изнутри объекта наружу, чтобы избежать эффекта "отсутствия" стен.
6.	Требования к текстурам и материалам	1. Использовать один материал на все здание. Для особо крупных объектов с большим количеством уникальных элементов допустимо несколько материалов; 2. Для текстур использовать формат jpg, либо png. Формат png обязателен при наличии прозрачности в текстуре (alpha канал) 3. Обязательно использовать квадратные текстуры с размерами кратными степеням двойки (128*128, 512*512, 1024*1024 и т.д.); 4. Текстуры предпочтительнее хранить в виде разверток (несколько текстур размещаются в одном файле); 5. Избегать дублирования одной и той же текстуры с разными наименованиями; 6. Максимальный размер текстуры 2048*2048; 7. Размер одного файла текстуры не более 10 Мбайт; 8. При развертке текстуры на модель придерживайтесь плотности (тексель) 128 пикселей/метр.
7.	Система координат	1. Модели должны быть посажены в плане и по высоте, повернуты в соответствии с проектом и предоставляться в системе координат EPSG:4326 или 3857 система высот относительно эллипсоида WGS 84 и ПМСК (пространственная местная система координат города Москвы); 2. В случае если часть строения находится под землей, необходимо это учитывать при записи информации о высотах в gml файл так, чтобы при вставке на поверхность рельефа модель располагалась корректно; 3. При использовании ESPG:4326 градусные координаты должны быть округлены до 9 знаков после запятой (37.938298374). 4. При использовании ESPG:3857 метрические координаты должны быть округлены до 3-х знаков после запятой 4181089.001.

5. Требования к данным модели рельефа

5.1. Допускается предоставление данных в двух форматах:

- В открытом формате GML в соответствии со спецификацией CityGML 2.0 https://www.ogc.org/standards/citygml. Пример данных представлен в Приложении 2. Технические требования к данным рельефа в формате GML приведены в Таблице 2.

- Либо в открытом формате GeoTIFF с метаданными о географической привязке. Требования к данным рельефа в формате GeoTIFF приведены в Таблице 3.

Таблица 2 "Технические требования к данным модели рельефа в формате GML"

N п/п	Наименование требования	Описание требования
1	Именование файлов, архивов и папок	Название всех файлов, архивов и папок должны задаваться только английским алфавитом, допускается использовать только буквы и цифры. Не допускается использование пробелов и специальных символов ("@" "$", "&" и пр.). Для создания визуальных интервалов в наименовании файла использовать символ нижнее подчеркивание "_"
2.	Структура файлов для передаваемого рельефа местности	1. Данные рельефа для заданной области передаются в ZIP архиве; 2. Внутри архива должны располагаться gml файлы с данными рельефа; 3. При наличии разных уровней детализации (LOD) необходимо формировать отдельные gml файлы для каждого из уровней. Пример структуры хранения файлов:
3.	Требования к файлам *.gml	Данные рельефа должны соответствовать описанию модели Digital Terrain Model (DTM) и использовать триангуляционную сетку типа TINRelief (TriangulatedSurface) для описания поверхности рельефа согласно спецификации CityGML 2.0. Данные о рельефе должны удовлетворять требованиям открытого использования. При этом его описание может соответствовать уровню детализации LOD0.
4.	Система координат	1. Модели должны быть посажены в плане и по высоте, повернуты в соответствии с проектом и предоставляться в системе координат EPSG:4326 или 3857 система высот относительно эллипсоида WGS 84 и ПМСК (пространственная местная система координат города Москвы); 2. При использовании ESPG:4326 градусные координаты должны быть округлены до 9 знаков после запятой (37.938298374). 3. При использовании ESPG:3857 метрические координаты должны быть округлены до 3-х знаков после запятой 4181089.001.
5.	Требования к геометрии модели	1. Обеспечить отсутствие избыточных вершин и граней в модели, а также отсутствие дубликатов вершин и полигонов в геометрии; 2. Направление нормалей полигонов модели должно быть в сторону наблюдателя (к камере), изнутри объекта наружу, чтобы избежать эффекта "отсутствия" стен.

Таблица 3 "Технические требования к данным модели рельефа в формате GeoTIFF"

N п/п	Наименование требования	Описание требования
1	Именование файлов, архивов и папок	Название всех файлов, архивов и папок должны задаваться только английским алфавитом, допускается использовать только буквы и цифры. Не допускается использование пробелов и специальных символов ("@" "$", "&" и пр.). Для создания визуальных интервалов в наименовании файла использовать символ нижнее подчеркивание "_"
2.	Структура файлов для передаваемого рельефа местности	Файлы с данными рельефа для заданной области передаются в ZIP архиве
3.	Требования к файлам *.tiff	1. Формат представления рельефа должен быть GeoTiff Grayscale; 2. Рекомендуется предоставлять рельеф одним файлом на всю заданную область; 3. Данные о рельефе должны удовлетворять требованиям открытого использования; 4. Файл должен содержать абсолютные значения высот; 5. Данные рельефа, содержащиеся в файле, должны быть без разрывов, выбросов и должны покрывать всю заданную область.
4.	Система координат	Данные должны предоставляться в системе координат EPSG:4326 или 3857 система высот относительно эллипсоида WGS 84 и ПМСК (пространственная местная система координат города Москвы)