三维PDF地图数据组织模型研究

徐立; 杨春成; 刘鹏; 刘铭轩; 陈久栋; 戴纪龙

doi:10.13203/j.whugis20240227

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三维PDF地图数据组织模型研究

地图制图学与地理信息工程 | 更新时间：2026-11-05

- 三维PDF地图数据组织模型研究
- 3D Geospatial PDF Map Data Organization Model
- 武汉大学学报（信息科学版） 2026年51卷第5期页码：1059-1068
- 作者机构：
  
  1.中国地质大学（武汉）地质探测与评估教育部重点实验室，湖北武汉，430074
  2.中国地质大学（武汉）国家地理信息系统工程技术研究中心，湖北武汉，430078
  3.中国地质大学（武汉）地理与信息工程学院，湖北武汉，430078
- 作者简介：
  
  徐立，博士生，研究方向为地图制图与可视化。xl7@cug.edu.cn
  杨春成，博士，研究员。yangcc@cug.edu.cn
- 基金信息：
  
  地质探测与评估教育部重点实验室主任基金(GLAB2022ZR01);中央高校基本科研业务费;地理信息工程国家重点实验室、测绘科学与地球空间信息技术自然资源部重点实验室联合资助基金(2023-04-12)
- DOI：10.13203/j.whugis20240227
  中图分类号： P283
- 收稿：2025-09-25，
  
  纸质出版：2026-05-05
- 稿件说明：
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徐立,杨春成,刘鹏，等.三维PDF地图数据组织模型研究[J].武汉大学学报（信息科学版）,2026,51(5):1059-1068.

XU Li,YANG Chuncheng,LIU Peng,et al.3D Geospatial PDF Map Data Organization Model[J].Geomatics and Information Science of Wuhan University,2026,51(5):1059-1068.
徐立,杨春成,刘鹏，等.三维PDF地图数据组织模型研究[J].武汉大学学报（信息科学版）,2026,51(5):1059-1068. DOI：10.13203/j.whugis20240227

XU Li,YANG Chuncheng,LIU Peng,et al.3D Geospatial PDF Map Data Organization Model[J].Geomatics and Information Science of Wuhan University,2026,51(5):1059-1068. DOI：10.13203/j.whugis20240227

摘要

三维电子地图能直观、形象地表达客观世界，对提升三维地理环境的认知与表达具有重要意义。然而，传统三维电子地图通常数据量庞大、格式多样，且依赖专业软件进行浏览与操作，增加了普通用户的使用门槛。信息化时代，普通用户对便携式文档格式（portable document format，PDF）比较熟悉，其具有更好的通用性和普适性。为顺应地图应用大众化的趋势，降低三维地图的使用难度，探索并设计了一种基于PDF格式的三维地图数据组织模型。首先，归纳了三维PDF地图的概念，围绕通用三维模型设计数据组织与数据存储结构。然后，基于该组织模型分别利用地形数据、倾斜摄影数据、城市三维数据开展三维PDF地图制作实验。最后，讨论分析了该数据组织模型的典型特征。实验结果表明，所构建的三维PDF地图图面清晰、表达美观，既保留了地图的基本功能，又具备PDF文档的轻量化与易传播特性，有助于扩大三维电子地图的用户群体并拓展其应用场景。

Abstract

Objectives

Three-dimensional (3D) electronic maps offer significant advantages in representing the objective world with high fidelity and intuition

playing a pivotal role in the abstract simulation and cognitive analysis of complex 3D geographical environments. However

traditional 3D electronic maps often suffer from massive volumes

heterogeneous formats

and a heavy reliance on specialized geographic information system (GIS) software

which collectively impose a high technical threshold for non-professional users. In the era of informatization

ordinary users are familiar with the portable document format (PDF)

and the PDF format has emerged as a globally recognized standard due to its cross-platform compatibility and high universality. To adapt to the trend of popular map application and lower the barrier for ordinary users to use maps

this paper explores the design of a new type of 3D map data organization model

namely the 3D geospatial PDF map data organization model. This model establishes a formal expression framework for 3D maps by leveraging the structural affordances of the PDF format.

Methods

First

we established the theoretical foundation by elaborating on the conceptual framework of the 3D geospatial PDF map. This involved designing a hierarchical data organization structure that formalizes the transition from complex 3D map data to document-based representations. Specifically

we engineered a robust data storage schema that leverages the universal 3D (U3D) standard within the PDF object hierarchy

ensuring seamless encapsulation of 3D geometries

texture mappings

and spatial metadata. Second

to evaluate the model's robustness and cross-domain applicability

a series of mapping and analysis experiments were conducted. We utilized a diverse range of multi-source spatial datasets

including terrain elevation data

oblique photography meshes

and urban 3D models

to produce high-fidelity 3D geospatial PDF prototypes. This process validated the model's capacity to handle heterogeneous data formats and complex spatial scenes.

Results

The experimental results demonstrate that: (1) Three 3D geospatial PDF maps are produced based on our 3D geospatial PDF map data organization model

with clear and beautiful visual effects. (2) The 3D geospatial PDF map has both basic map features and PDF lightweight features

namely map scene element visualization

geospatial reference

three-dimensional geographic entity structure

lightweight storage

lightweight form

and lightweight application.

Conclusions

This research provides map users with a standardized and accessible 3D map solution based on the PDF format. By decoupling 3D spatial information from specialized software environments

this model significantly lowers the barrier to entry for spatial data utilization

thereby expanding the user base and broadening the application scenarios for 3D electronic maps in the digital age.

关键词

Keywords

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