L'adoption du standard OGC I3S s'élargie avec son support dans CesiumJS

Esri annonce que le standard OGC Indexed 3D Scene Layers (I3S) utilisé par ArcGIS pour la diffusion de contenus SIG 3D est désormais pris en charge dans la dernière version de CesiumJS (version 1.99). Cette contribution d'Esri permet aux couches d'objets 3D (3D Object Scene Layers) et aux couches de scène de photomaillages 3D (Integrated Mesh Scene Layers) d'être directement consommées dans CesiumJS. En outre, il permet également d'afficher et de symboliser tout attribut d'entité associé à la couche I3S.

Exemple de couche de scène d'objets 3D I3S chargée dans l'application Cesium Sandcastle

D'un point de vue technique, la compatibilité de la couche I3S est obtenue grâce à une nouvelle primitive de scène I3SDataProvider dans CesiumJS. I3SDataProvider permet le transcodage de la charge utile, des matériaux, de la texture et de la géométrie I3S en glTF (glb).

Adoption d'I3S dans la communauté libre et open source (FOSS)

I3S a gagné en popularité dans la communauté libre et open source (FOSS). Depuis 2019, les frameworks Loaders.gl et Deck.gl ont ajouté la prise en charge du chargement et de la visualisation des couches de scène I3S dans des scènes web. Récemment, la version 3.0 de Loaders.gl a ajouté la prise en charge des couches de scène de bâtiments (BSL - Building Scene Layers). Le profile BSL du standard I3S publié en mars 2019 par Esri passe maintenant par le processus d'adoption de l'OGC pour être inclus dans la norme communautaire OGC I3S 1.3.

Esri a également travaillé avec la communauté Loaders.gl pour créer un convertisseur de tuiles open source, un utilitaire en ligne de commande pour la conversion bidirectionnelle en batch entre les formats I3S et 3D Tiles.

Dans le cadre de cette implémentation, les technologies serveur ArcGIS (Online ou Enterprise) permettent de mettre en place une architecture très performante et sur des volumes importants de données 3D. Depuis plusieurs années maintenant, les couches de scène ArcGIS Online ou ArcGIS Enterprise ont démontré des capacités impressionnantes pour le streaming de flux de données 3D notamment pour des types de couches tels que les objets 3D texturés, les photomaillages 3D, les nuages de points LiDAR, les voxels, ... Au delà de l'API JavaScript ArcGIS qui est l'API de référence pour le développement d'applications web 2D et 3D, une nouvelle option s'offre donc aux développeurs souhaitant exploiter le framework JavaScript Cesium. On pourra aussi préciser que la diversité des services web géospatiaux d'ArcGIS permet également aux utilisateurs de CesiumJS de bénéficier des services web imagerie décrivant une altimétrie précise de son territoire, indispensable dans toute scène 3D.

Sans rentrer pour l'instant dans les détails de l'implémentation des couches de scènes I3S dans CesiumJS, voici un exemple de code qui vous permettra de comprendre la philosophie d'intégration des services 3D d'ArcGIS dans une application CesiumJS.

I3S en tant que standard communautaire OGC pour le streaming et le stockage de quantités massives de contenus géospatiaux 3D a rapidement évolué pour adresser de nouveaux cas d'usage et de nouvelles techniques pour faire progresser la visualisation et l'analyse géospatiales en 3D. Le standard I3S permet un encodage et une transmission efficaces de divers types de données géospatiales 3D, notamment des objets 3D, des photomaillages 3D, des nuages ​​de points ainsi que des contenus BIM (Building Information Model) très détaillés. Ainsi, I3S permet une expérience de visualisation interactive via de simples navigateurs web, les applications mobiles et de bureau pour un accès connecté ou déconnecté. 

Loaders.gl et Deck.gl permettent le chargement et la visualisation des couches de scène d'objets 3D, de couches de scène de photomaillage 3D et des couches de scène de bâtiments (OGC I3S Version 1.2 et OGC I3S Version 1.3 en cours).

Un aspect important du standard I3S et qui a évolué est sa prise en charge de la compatibilité multiplateforme pour les textures. Les systèmes 3D performants utilisent régulièrement des textures compressées, comme technique d'optimisation essentielle pour prendre en charge le chargement et l'affichage de quantités massives de textures dans les applications 3D. Les textures supercompressées (GST) décodables par GPU devenant un mécanisme de livraison efficace, I3S a adopté le format Basis Universal Texture comme choix de GST. OGC I3S Version 1.2 a été le premier format de streaming géospatial 3D à se standardiser sur le format Basis Universal SuperCompressed Texture dans les conteneurs khronos KTX™2.0. 

Basis Universal a une excellente vitesse de décodage, d'excellents taux de compression (tout en conservant la qualité visuelle) et une compatibilité multiplateforme. Un domaine qui devait être amélioré était son taux d'encodage. Comme détaillé dans cet article du blog ArcGIS, Esri a collaboré avec Binomial pour améliorer la vitesse du codec de texture de Basis Universal de plus de 3 fois au début de 2021. Poursuivant cet engagement cette année, Esri a pu obtenir une amélioration supplémentaire de 10 fois la vitesse d'encodage, lors de l'utilisation du GPU en parallèle. Ces deux améliorations font partie de l'encodeur open source Basis Universal disponible sur github .

En tant que spécification et standard vivant, I3S a évolué depuis sa sortie en tant que premier standard OGC de streaming 3D à l'automne 2017. La dernière version, I3S OGC 1.3, actuellement en cours de vote, ajoute la prise en charge des couches de scène de bâtiments (Building Scene Layers ou BSL). Une couche de scène de bâtiment peut être dérivé d'un contenu de construction 3D, tel que des données BIM, ou d'un modèle de base de données relationnelle contenant des informations spatiales 3D. Ce profil I3S BSL est conçue pour modéliser l'organisation des données de construction en regroupant le contenu dans des disciplines d'ingénierie standard. Le contenu d'une couche de scène de bâtiments peut représenter un bâtiment partiel, un bâtiment individuel ou plusieurs bâtiments sur l'ensemble d'un site.

Cet exemple de site web interactif est basé sur API JavaScript ArcGIS pour la construction de la bibliothèque Turanga (Nouvelle-Zélande). Le code de l'application et un article de blog expliquant comment utiliser un contenu de couche de scène OGC I3S 1.3 (candidat) dans un site web intuitif vous permettant d'explorer différents étages, de naviguer et de visualiser les pièces et les espaces.

Comme indiqué ci-dessus, l'adoption d'I3S dans la communauté libre et open source (FOSS) a largement augmenté. Depuis 2019, loaders.gl et deck.gl, une collection de librairie open source de lecture et d'écriture pour les formats de fichiers axés sur la visualisation de données volumineuses, y compris les formats tabulaires, géospatiaux et 3D, ont permis à Esri la prise en charge du chargement et de la visualisation de couches de scène d'objets 3D et de photomaillages I3S. Récemment, la version 3.0 de Loaders.gl a ajouté la prise en charge du type de couche de scène de bâtiments I3S. Ce profil I3S pour les couches de scène de bâtiments a été publié en mars 2019 par Esri et fait actuellement l'objet d'un vote d'adoption pour son inclusion dans le cadre de la norme communautaire I3S OGC 1.3. 

Cette contribution d'Esri en collaboration avec Presagis et Spiria autour de CesiumJS a pour objectif d'augmenter encore l'adoption d'I3S dans la communauté FOSS. Couplé au convertisseur de tuiles open source qui permet une conversion par lots bidirectionnelle entre les tuiles I3S et 3D, Esri souhaite que ce travail fasse progresser l'interopérabilité dans la communauté géospatiale en général.