IndoorGML

IndoorGML — это международный стандарт (ISO 19162:2019) для представления и обмена данными о внутренних пространствах зданий и сооружений. Он определяет модель данных и формат кодирования (на основе XML/GML) для описания геометрии, топологии, семантики и навигационных свойств помещений, коридоров, лестниц, лифтов и других элементов внутренней среды. Стандарт разработан Международной организацией по стандартизации (ISO) и Техническим комитетом 211 (ISO/TC 211 «Географическая информация/Геоматика») для обеспечения совместимости между системами управления зданиями, навигационными приложениями, системами реагирования на чрезвычайные ситуации и другими геоинформационными системами (ГИС).

История

Разработка IndoorGML началась в 2010 году в рамках рабочей группы Open Geospatial Consortium (OGC) по внутренней навигации. Необходимость создания стандарта была обусловлена ростом числа приложений, требующих точного позиционирования и маршрутизации внутри зданий (например, в торговых центрах, аэропортах, больницах, музеях). Существующие стандарты, такие как CityGML, были ориентированы на внешние пространства и не обеспечивали достаточной детализации для описания внутренних помещений и их взаимосвязей.

Первая версия стандарта IndoorGML 1.0 была опубликована OGC в 2014 году. В 2019 году она была принята в качестве международного стандарта ISO 19162:2019. В 2021 году вышла версия 1.1, которая расширила возможности моделирования за счёт поддержки многомерных пространств (например, этажей, зон с разными уровнями доступа) и улучшенной интеграции с Building Information Modeling (BIM).

Классификация и основные концепции

IndoorGML основан на нескольких ключевых концепциях, отличающих его от других стандартов ГИС.

Пространственная модель

IndoorGML использует модель клеточного пространства (cellular space model). Внутреннее пространство здания представляется как набор непересекающихся ячеек (cells), которые могут быть:

Помещениями (rooms) — замкнутые пространства, ограниченные стенами, перегородками или полом/потолком.
Коридорами (corridors) — линейные пространства, соединяющие помещения.
Лестницами (stairs), лифтами (elevators), дверями (doors) — элементы, обеспечивающие переход между ячейками или этажами.
Зонами (zones) — произвольные области, выделенные по функциональному признаку (например, «зона ожидания», «пожарная зона»).

Каждая ячейка имеет уникальный идентификатор и может быть описана геометрически (полигоны, мультиполигоны) или топологически (связи с соседними ячейками).

Топология

В отличие от CityGML, где акцент сделан на геометрию, IndoorGML делает упор на топологию — связи между ячейками. Это позволяет эффективно решать задачи навигации и поиска путей. Основные топологические отношения:

Смежность (adjacency) — ячейки имеют общую границу (например, стена между двумя комнатами).
Связность (connectivity) — ячейки соединены проходом (дверью, проёмом).
Вложенность (containment) — одна ячейка полностью находится внутри другой (например, зона внутри помещения).

Многоуровневая модель

IndoorGML поддерживает многоуровневую модель пространства (Multi-Layered Space Model, MLSM). Это означает, что одно и то же физическое пространство может быть описано на нескольких логических уровнях:

Уровень геометрии — точные координаты стен, дверей, окон.
Уровень навигации — граф, где узлы — это точки доступа (например, центры дверей), а рёбра — возможные пути движения.
Уровень семантики — функциональное назначение помещений (офис, склад, туалет).
Уровень безопасности — зоны с ограниченным доступом, эвакуационные выходы.

Такая модель позволяет разделять данные по назначению и упрощает интеграцию с различными приложениями.

Структура данных

IndoorGML использует схему XML, основанную на Geography Markup Language (GML). Основные элементы схемы:

IndoorFeatures — корневой элемент, содержащий все объекты здания.
CellSpace — описание ячейки (помещения, коридора, лестницы). Включает атрибуты: идентификатор, тип (по классификации OGC), геометрию (полигон), высоту, этаж.
CellSpaceBoundary — граница ячейки (стена, пол, потолок). Может быть описана как поверхность (Surface) или линия (LineString).
State — узел в навигационном графе, соответствующий входу/выходу из ячейки (например, центр двери).
Transition — ребро в навигационном графе, соединяющее два узла (State) и представляющее возможный проход.
Layer — логический слой, объединяющий ячейки и переходы по определённому признаку (например, «этаж 1», «эвакуационные маршруты»).
MultiLayeredGraph — контейнер для нескольких слоёв и связей между ними (например, связь между этажами через лестницу).

Применение

IndoorGML находит применение в различных областях, где требуется точное описание внутренней среды зданий.

Навигация и позиционирование

Основное применение — внутренняя навигация (indoor navigation). Стандарт позволяет строить маршруты внутри зданий для пешеходов, роботов или транспортных средств. Примеры:

Торговые центры — построение маршрутов к магазинам, туалетам, выходам.
Аэропорты — навигация к выходам на посадку, зонам регистрации, багажным лентам.
Больницы — маршруты для пациентов, посетителей, медицинского персонала, а также для автоматических тележек с медикаментами.
Музеи и выставки — создание интерактивных карт и аудиогидов.

Управление зданиями (BIM)

IndoorGML интегрируется с системами Building Information Modeling (BIM), такими как IFC (Industry Foundation Classes). Это позволяет:

Планировать эвакуацию — на основе данных о помещениях, дверях, лестницах и выходах строить оптимальные маршруты.
Управлять доступом — определять зоны с ограниченным доступом и контролировать перемещение людей.
Анализировать пространство — рассчитывать площадь помещений, объём, освещённость, вентиляцию.

Чрезвычайные ситуации

IndoorGML используется в системах реагирования на чрезвычайные ситуации (пожары, землетрясения, теракты). Стандарт позволяет:

Моделировать эвакуацию — симулировать движение людей к выходам с учётом блокированных проходов.
Координировать спасателей — предоставлять точные карты зданий с указанием местоположения пострадавших, источников опасности.
Интегрировать с датчиками — данные о задымлении, температуре, уровне воды могут быть привязаны к конкретным ячейкам.

Интеграция с IoT

IndoorGML служит основой для интеграции с Интернетом вещей (IoT). Например, данные с датчиков движения, освещения, температуры, влажности могут быть привязаны к конкретным помещениям или зонам. Это позволяет:

Оптимизировать энергопотребление — включать/выключать свет и кондиционеры в зависимости от присутствия людей.
Управлять ресурсами — отслеживать занятость помещений, планировать уборку, ремонт.
Создавать «умные» здания — автоматически адаптировать среду под потребности пользователей.

Примеры реализации

OpenIndoorMap — проект, использующий IndoorGML для создания открытых карт внутренних пространств (аналогично OpenStreetMap для внешних территорий). Пользователи могут добавлять и редактировать данные о помещениях, коридорах, дверях.
ESRI ArcGIS Indoor — модуль ГИС-платформы ArcGIS, поддерживающий IndoorGML для создания и анализа карт внутренних пространств. Используется в корпоративных системах управления зданиями.
IndoorAtlas — коммерческая платформа для внутренней навигации, использующая IndoorGML для описания пространства и построения маршрутов на основе магнитного поля Земли и Wi-Fi.

Критика и ограничения

Несмотря на широкое применение, IndoorGML имеет ряд ограничений:

Сложность внедрения — для создания данных в формате IndoorGML требуется специализированное программное обеспечение и квалифицированные специалисты. Процесс ручного ввода данных для больших зданий трудоёмок.
Отсутствие поддержки динамики — стандарт описывает статическую структуру здания. Изменения (например, временные перегородки, закрытые двери) требуют обновления данных.
Ограниченная поддержка 3D — хотя IndoorGML может описывать трёхмерные объекты, его основная модель — двумерная (планы этажей). Полноценное трёхмерное моделирование (например, с учётом высоты потолков, наклонных стен) лучше поддерживается CityGML.
Совместимость с другими стандартами — интеграция с BIM (IFC) и CityGML требует дополнительных преобразований, так как модели данных и подходы к геометрии различаются.
Отсутствие единой базы данных — в отличие от OpenStreetMap, для IndoorGML нет общедоступной глобальной базы данных. Большинство данных создаются частными компаниями для собственных нужд.

Перспективы развития

Развитие IndoorGML связано с несколькими направлениями:

Автоматизация сбора данных — использование лазерного сканирования (LiDAR), фотограмметрии и машинного обучения для автоматического создания моделей внутренних пространств.
Интеграция с дополненной реальностью (AR) — IndoorGML может служить основой для AR-приложений, которые накладывают навигационные подсказки на реальное изображение.
Поддержка временных изменений — разработка расширений для описания динамических объектов (например, временных стен, передвижной мебели).
Стандартизация навигационных алгоритмов — создание единого формата для описания маршрутов, учитывающего ограничения (например, для людей с ограниченными возможностями).

Источники

ISO 19162:2019 «Geographic information — IndoorGML»
Open Geospatial Consortium (OGC) — IndoorGML Standard (Version 1.1)
Lee, J., & Zlatanova, S. (2018). «IndoorGML: A Standard for Indoor Spatial Modeling». ISPRS International Journal of Geo-Information
ESRI. «ArcGIS Indoor: Indoor Mapping and Analysis»
OpenIndoorMap Project Documentation

BFOmetr — база данных и аналитика по компаниям России.

На главную BFOmetr →