規劃三維地形資料庫發展策略

本項工作將三維地形資料庫發展策略從三個方面進行探討，分別為三 維地形圖資之空間資料庫、三維地形圖資測製成果之資料結構、三維地形 圖資測製成果之編碼。

一、 三維地形圖資之空間資料庫：為有效的管理三維地形圖資的幾何、屬 性及位相關係，用空間資料庫方式儲存三維地形圖資是可能的發展方 向，以資料庫管理三維城市模型可提升資料分析的效能，因此本項工 作將探討三維地形資料庫之發展。目前國際間三維地形圖資以 OGC CityGML 為主要發展，因此本項工作針對適用 CityGML 的空間資料庫 進行分析。確切而言，本項工作以開放三維城市資料庫(Open 3D City Database，http://www.3dcitydb.org)為主要分析對象，此資料庫為針對

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CityGML 所設計的空間資料庫。3D CityDB 之流程如圖 4-3-2-1 所示，

使用者可匯入 CityGML 檔案至以 PostgreSQL 或 Oracle 所架設之空間 資料庫，再以 CityGML、KML、gltf 等格式匯出。

圖 4-3-2-1、3D CityDB 之主要流程

整體而言，本項工作以研擬三維地形圖資資料庫發展之需求作為發展 策略之思考方向，主要分為(1)資料匯入需求、(2)空間資料庫需求、及 (3)資料匯出需求。其對應之 3D CityDB 使用者介面如圖 4-3-2-2 所示。

以下逐項需求列點說明。

(1) 資料匯入需求：

 須能匯入 CityGML 格式之模型資料。

 須能選擇與指定欲匯入資料庫的物件，例如根據 gml:id、gml:name、

物件編號、空間範圍、特徵類型等進行指定，或以手動勾選物件。

 若具資料匯入使用者介面，須展示所選取或匯入之物件編號與數 量。

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(2) 空間資料庫需求：

 須基於常見的空間資料庫管理系統，如 PostGIS、MySQL、Oracle 等。

 資料庫架構(schema)須能保存三維地型資料標準制定之屬性及物 件間之拓樸關係，以利空間拓樸關係查詢。

 可透過使用者介面連結資料庫，列出資料庫內儲存的物件內容。

 須支援根據三維地型資料標準制定之屬性及拓樸關係提供物件 查詢功能，例如根據 gml:id、gml:name、物件編號、空間範圍、

特徵類型等內容進行查詢。

(3) 資料匯出需求：

 須能匯出 CityGML 資料格式。

 可匯出其他常見之資料格式，如 KML、 COLLADA 、glTF 等。

 須能選擇與指定欲匯出的物件，例如根據 gml:id、gml:name、物 件編號、空間範圍、特徵類型等進行指定，或以手動勾選物件。

 須能指定坐標系統並匯出坐標轉換後之資料。

 須能指定匯出物件之 Level of Detail (LoD)並匯出對應之 LoD 資 料。

 若具資料匯出使用者介面，須展示所選取或匯出之物件編號與數 量。

68 (a) 資料匯入介面 (b) 資料庫連結介面

(c) 資料匯出介面 1 (d) 資料匯出介面 2

圖 4-3-2-2、3D CityDB 之主要流程

二、 三維地形圖資測製成果之資料結構：CityGML 以 GML 為架構記錄三

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維地形圖資的地物，為描述物件間的關係，依階層式的架構及規則記 錄 資 料 ， 以 LOD1 房 屋 模 型 為 例 ， 其 階 層 式 架 構 基 本 包 含 底 面 (GroundSurface)、牆面(WallSurface)、及房屋頂面(RoofSurface)，如圖 4-3-2-3 所呈現，各獨立面狀物件皆詳細記錄其組成資訊及確切坐標(如 圖 4-3-2-4)。實際上，各種三維物件皆以 GML 資料格式編碼(如圖 4-3-2-5)，於資料分層結構中，對應 CityGML 所定義之幾何及屬性內容，

以精確描述各種物件於三維空間中需呈現的樣態。

圖 4-3-2-3、房屋模型之階層式架構

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圖 4-3-2-4、房屋模型之幾何資訊

圖 4-3-2-5、GML 資料結構編碼

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三、 三維地形圖資測製成果之編碼：現有二維地形圖對不同地物，以不同 編碼儲存在不同圖層，例如編碼 9310100 代表的是房屋(永久性)的圖層。

經過三維化的三維地形圖，三維地物的幾何外觀會更為複雜，因此必 須對三維地形圖中的地物建立不同的屬性代碼，本計畫針對房屋及道 路模型，篩選 CityGML 中可適用於三維地形圖資之屬性類別，並與可 對應地形分類架構編碼者建立對照表格。CityGML 標準之屬性代碼為 參考 SIG 3D 所提出之建議編碼，我國之屬性編碼未來將考量國土資訊 系統之基本地形分組內涵及應用目的研擬，未來三維地形圖資若有跨 領域之應用需求，可利用 CityGML Application Domain Extension (ADE) 擴充。

i. 房屋屬性描述項目

CityGML 所訂定的房屋主體及分部之基本屬性資料項目，包含房屋類 別 (Building Class Type)、房屋功能 (Building Function Type)、房屋用途 (Building Usage Type)、建造年份 (Year of Construction)、毀損年份 (Year of Demolition)、屋頂類型 (Roof Type)、房屋高度 (Measured Height)、地上樓 層數 (Storeys above Ground)、地下樓層數 (Storeys below Ground) 、地上各 樓層高 (Storey Heights above Ground)、地下各樓層高 (Storey Heights below Ground)。從測量製圖觀點，本技術指引採用房屋類別、屋頂類型、房屋高

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編號 代碼 定義

5. 1050 圓錐面屋頂 6. 1060 其他曲面屋頂 7. 1070 其他

CityGML 所訂定的房屋裝置基本屬性資料項目，則只包含房屋裝置類 別 (Building Installation Class Type)、房屋裝置功能 (Building Installation Function Type)、房屋裝置用途 (Building Installation Usage Type)，本技術指 引文件採用房屋裝置類別為基本屬性資料，房屋裝置類別屬性代碼如表 4-3-2-3。

表 4-3-2-3、房屋裝置類別屬性代碼

編號 代碼 定義

1. 1000 頂樓電梯或樓梯間 2. 1010 頂樓水塔

3. 1020 頂樓涼亭或棚架 4. 1030 女兒牆

5. 1040 房屋側邊陽台 6. 1050 房屋側邊樓梯 7. 1060 拱廊或騎樓 8. 1070 煙囪

9. 1080 其他

ii. 道路模型描述項目

CityGML 所訂定的交通綜合(TransportationComplex)基本屬性資料項目，

包 含 交 通 類 別 屬 性 (TransportationComplex Class) 及 交 通 功 能 及 用 途

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(TransportationComplex Function and Usage)，其中所涵蓋的交通類別相當廣 泛，詳列於表 4-3-2-4。本技術指引採用與道路相關之交通功能及用途為道

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