前言
當城市數字孿生遇上國產化替代，開發者該如何選型？
——深入解析四大主流格式的技術基因與落地場景
🔮 趨勢預言：
- 2025年國土空間規劃全面實景三維化 ? S3M市占率將突破60%
- Cesium開源生態持續領跑Web端 ? 3Dtiles仍是跨國項目首選
#三維可視化 #GIS開發 #數字孿生 #國產化替代
一、三維世界里的“身份證大戰”：OSGB vs 3Dtiles vs I3S vs S3M
你是否曾經在開發中糾結：“該用哪個格式來加載城市全景數據？”就像給一座數字孿生的城市選擇合適的文件格式，背后其實是不同團隊和平臺的技術基因與生態偏好碰撞的結果。
我們先來看看這四個三維空間數據格式的“出身故事”：
| 格式 | 誕生背景 | 主導力量 | 技術DNA |
|---|---|---|---|
| OSGB | 開源地理圖形（OSG）社區推動，21世紀初開始廣泛應用于測繪、三維可視化領域，是離線渲染的“老將”。 | 全球開發者 | 輕量級二進制格式 + 離線優先 |
 | |||
| 3Dtiles | 2016年為對抗谷歌地球而誕生，由美國Cesium公司主導開發。特別適合WebGL流式加載大場景三維數據。 | Cesium生態 | WebGL驅動 + 動態細節層次（LOD） |
 | |||
| I3S | Esri在Web GIS帝國擴張中推出的格式，主打多平臺服務與空間索引技術，適用于ArcGIS強大的云托管系統。 | Esri公司 | 空間金字塔索引 + 多源數據融合 |
 | |||
| S3M | 2018年中國實景三維戰略的核心產物，由超圖主導開發，作為國產自主可控格式迅速在國土、規劃等領域鋪開。 | 超圖SuperMap | 國產空間編碼 + 中西兼容式LOD |
 | |||
💡?開發者冷知識：
- 你知道嗎？3Dtiles的
.b3dm文件其實是一種“批量版”的GLTF（一種Web三維模型格式），主要用于在瀏覽器中高效傳輸和渲染三維網格+紋理。 - S3M的索引文件?
.scp?則隱藏著空間金字塔分層的秘密，它能根據距離智能調度不同精度的模型。
- S3M針對國產軟硬件優化（如支持國產GPU加速），在相同硬件下加載速度優于OSGB。
- 3D Tiles依賴WebGL，適合互聯網分發；I3S深度綁定ArcGIS，生態封閉性較強。
???二、性能大比拼：從“壓縮”到“加載”，誰更能打？
接下來是硬核對比環節——我們從四個關鍵維度來拆解它們各自的優劣：
-
數據壓縮能力
- 3Dtiles主要采用KTX2格式（適合現代GPU，但老舊設備可能無法使用），支持Vulkan、Metal等先進圖形API。
- OSGB則依賴DDS紋理格式（傳統圖形管線的遺留技術），在舊系統中依然堅挺，但在新硬件環境下略顯吃力。
- I3S和S3M采用雙壓縮策略：既兼容KTX2也保留DDS支持。如果你需要照顧到項目中的老舊政務云環境，這會是個優勢。?
-
?
-
LOD（多細節層次）調度邏輯
說到三維加載性能，最考驗技術的是“視差開關”——它控制著遠近模型的切換方式。但有時候開發者吐槽：調整這些參數，簡直像玄學。
格式
調度策略
適用場景
開發者吐槽
3DTil?es
幾何誤差(GeometricError):這是一種根據幾何模型的誤差來決定模型顯示與否或顯示精度的策略。主要用于控制LOD(Level of Detail)切換，優化渲染性能。
無人機拍攝/大范圍地形：適用于無人機獲取的地理數據和大規模地形可視化，如數字高程模型(DEM)處理。
“參數調優堪比玄學“:開發者在調整幾何誤差參數時，常感到難度大、效果難以預測，就像玄學一樣不可控。
S3M
三權分立模式：這是一種綜合調度策略，結合多個因素控制數據加載和顯示。具體包括：
-相機距離：根據攝像機與對象的距離決定加載細節。
-屏慕像素占比：基于對象在屏幕上的 像素比例控制渲染優先級。
-幾何誤差：類似3DTiles,用于精度控制。此模式旨在平衡性能與視覺效果，適用于復雜場景。在復雜建筑群或地形起伏區域進行智能切換，實現視覺質量與加載效率的最佳平衡。
智慧城市復雜建筑群：適用于智慧城市應用中的高密度建筑模型、BIM(建筑信息模型)集成，以及室內外一體化可視化。
“國產化方案的瑞士軍刀“:開發者認為S3M功能多樣、實用性強，在國產GIS解決方案中像瑞士軍刀一樣多功能且可靠。
-
工具鏈成熟度?開發一座數字孿生城市，離不開配套的工具支持。在這方面：
-
- 3Dtiles： CesiumJS + 社區插件 ≈ 200+開源工具，生態豐富，社區貢獻活躍 + 工具眾多
-
+ S3M： 超圖全家桶(iDesktop/iServer) + 國土/水利定制SDK，依托超圖自家產品線如iDesktop/iServer等形成閉環體系，但對非超圖用戶來說需自行適配
-
! I3S： ArcGIS Pro天價授權但政企買單，如果你用的是Esri平臺或ArcGIS生態，那它是“原裝”工具的最佳搭檔；如果不想為它買單，就可能得另想辦法
-
# OSGB： 開源免費但需自建工具鏈，依賴開源軟件棧（OsgEarth等），門檻低但缺乏統一的商業支持，需要自己動手組裝工具鏈
🏙??三、國潮力量：S3M如何打破國際壁壘？
如果說三維地圖是城市數字孿生的基礎“骨架”，那么坐標系統就是它的靈魂。在中國，“測繪安全”和“數據主權”成了第一位的需求。
- S3M的最核心優勢之一，就是它從一開始就支持國產坐標系：
- 內置CGCS2000（中國大地坐標系）
- 自動兼容GCJ-02加密偏移機制
- 這意味著什么？在政府項目、智慧城市中，S3M可以無縫銜接國內地圖服務規范，保障數據安全的同時不掉性能。
此外，它還針對中國特色應用場景優化了LOD調度邏輯：
# S3M智能切換偽代碼示例：
if 場景為“高精度建筑區域”： 采用投影視差策略（減少閃爍）
elif 場景為“復雜地形”： 使用幾何誤差控制（保持山體輪廓清晰）
這些機制讓它在眾多GIS開發者心中，成為兼顧性能與合規性的國產首選方案。
政務云集成方案
與華為云/浪潮私有云深度適配
滿足等保2.0數據安全要求
🚀 標桿案例：雄安新區數字孿生平臺：50TB S3M數據承載
長江流域水利實景三維：S3M+北斗定位融合
🚀?四、實戰選型指南：你的項目該用誰？
別再迷茫了！我們為你總結了一套決策樹：
- Web端輕量化需求：優先3D Tiles或S3M。
- 國產化替代：S3M是首選（兼容國產芯片、操作系統）。
- 專業GIS分析：I3S更適合ArcGIS用戶。
五、未來已來：三維地圖的“元宇宙”之爭
隨著WebGPU逐漸取代OpenGL/WebGL，新一代圖形標準正在重構瀏覽器端處理能力。
- 3Dtiles有可能率先支持
.gltf擴展格式（由Cesium推動），為用戶提供更靈活、更輕量的選擇。- S3M也在積極探索通過WebAssembly加速本地渲染和解析速度，在未來智慧城市三維平臺中占據一席之地。
- 而OSGB作為開源老兵，雖然不敵新生代工具的“潮流”，但在一些特定場景（如桌面離線應用）依然有不可替代的價值。
🔮?趨勢預測：
到2025年，隨著國土空間規劃全面進入實景三維階段，S3M有望成為國內市場主流格式之一，市占率預計突破60%。而對跨國企業或國際項目而言，Cesium主導的3Dtiles生態仍將是Web端三維加載技術的最佳選擇。
參見：
Cesium: The Platform for 3D Geospatial
https://github.com/CesiumGS/3d-tiles
https://github.com/CesiumGS/3d-tiles/tree/draft-1.1/specification
3D Tiles 1.1 規范 - BimAnt
https://github.com/Esri/i3s-spec
https://github.com/SuperMap/s3m-spec/
實景三維張家界來了⑤丨云游不亂游 游必有方_經濟.民生_湖南頻道_紅網
AgCIM 奧格城市信息模型基礎平臺 - 奧格科技股份有限公司
https://github.com/OSGBLab/OSGBLab
)
