三维重建让真实世界得以更加逼真地呈现在数字空间中。但当一座城市、一片园区或一个工业场站被完整重建后，人们能否通过网络随时进入其中，自由观察、持续探索？

高保真的场景表达，是开展远程协作、工业现场复盘和虚拟演练的基础。随着场景规模不断扩大，如何适应变化的网络条件，及时传输所需内容、保障持续观察与交互，成为三维实景走向应用需要解决的问题。

近日，由南开大学、江行智能等相关研究人员共同完成的论文《Toruk: Spatially Adaptive Large-Scale 3DGS Scene Streaming for Photorealistic Interactive Virtual Walkthrough》入选 ACM Multimedia 2026 Oral。

 

该研究提出Toruk空间自适应流传输系统，通过协同设计场景表示、内容预取和传输决策，探索如何在动态网络条件下实现大规模三维实景的高保真交互，为进一步利用真实环境数据提供技术基础。

从“重建一个空间”到“持续使用一个空间”，不仅要提升视觉质量，还要解决数据组织、网络传输和交互响应等方面的系统性挑战。

真实世界被重建之后，如何真正用起来？

近年来，三维高斯泼溅（3D Gaussian Splatting，简称 3DGS）技术推动了真实场景的高保真重建的发展。

3DGS 使用大量具有位置、形状、颜色和透明度等属性的高斯基元来表达环境，让使用者能够从不同位置和角度观察丰富的场景细节。但当重建范围从单个物体扩展到整片区域时，数据规模也会迅速增长。

即使经过压缩，大规模三维场景仍可能达到GB 级。如果每次访问都要等待完整模型下载，远程交互就难以快速开始；如果只加载当前视野中的内容，又可能无法及时满足使用者接下来的移动需求。例如，远程查看工业场站时，工程师可能先观察整体布局，再沿通道进入设备区域，随后调整视角检查周边环境。

随着观察位置变化，所需数据的范围与精度也会随之改变。普通视频按照时间顺序播放，系统可以提前缓存“接下来几秒”的内容。三维漫游的访问顺序却由使用者决定：前进、转身、停留或折返，都会改变下一步的数据需求。因此，要实现高质量的三维交互，场景内容需要跟随使用过程及时传输到位。 场景如何划分、哪些区域应该提前加载、有限带宽如何分配，都直接影响最终体验。

Toruk 正是围绕这些问题展开研究。

 

组织空间：让大规模场景可以分块、分层、按需访问

要让三维场景适合网络传输，首先需要解决如何组织数据。一种直观的做法，是将场景划分为小块，再按需加载。但三维高斯基元共同参与画面合成，如果直接按位置切割，容易影响区域边界和整体视觉一致性；如果只是简单减少基元数量，也难以兼顾数据体积与画面质量。

为此，Toruk提出了一种局部与全局交叉协同的三维高斯分割及分层表示方法。系统结合采集轨迹与场景几何划分空间单元，并以粗粒度的全局表示提供结构参照，随后交替进行局部优化与全局微调，为各个区域构建基础层和增强层。

基础层呈现场景的基本视觉内容，增强层则逐步补充细节。不同区域可以采用不同质量层级，最终共同组成完整画面。这样，系统就能根据观察需求安排传输：先为远处区域提供基本内容，再为近处区域逐步加载更多细节，同时兼顾不同区域之间的视觉一致性。由此，庞大的三维重建结果被组织成可逐步获取的空间内容。 对于覆盖范围广、区域数量多的实景数据，这种组织方式为后续的远程访问和重复利用提供了更灵活的基础。

场景分层效果示例

预判需求：视角预测有偏差，也能准备正确的内容

在三维空间中，要准确预测使用者未来的位置和朝向并不容易。通常，预测窗口越长，不确定性越大。但研究团队发现：即使预测位置不够准确，预取的场景内容也不一定会错。

例如，在同一条道路上，两个存在一定偏差的预测位置，仍可能需要相同的一组空间单元。场景中的道路走向、拐角与遮挡，也会影响使用者能够到达的位置和看到的内容。

基于这一观察，Toruk 提出了一套场景感知的视角预测流程：系统将不同位置和朝向误差范围内的预测结果转化为预取权重，再结合区域间的遮挡关系、观察距离和视野覆盖比例，评估各个空间单元的视觉重要性。系统重点判断哪些区域未来可能进入视野、它们对画面的贡献有多大，以及哪些内容值得提前准备。

这种设计让预测结果与实际传输需求联系得更加紧密，也将场景本身的几何结构成为优化内容预取的重要依据。

工业环境同样具有丰富的空间约束：通道连接着不同设备区域，建筑会形成遮挡，巡检路线往往也具有一定的规律。未来，还可以结合任务路线和关注区域，进一步探索面向具体工作流程的场景预加载，让数据到达的顺序更贴近实际使用需求。

持续调度：看清眼前，也为下一步做好准备

三维漫游还有一个特殊之处：缓存数据的多少，并不能直接决定场景还能流畅显示多久。使用者停下来观察时，已缓存的区域可能持续满足需求；如果使用者突然快速前进或突然转向时，系统则需尽快准备新的内容。

论文将这种有效时长取决于未来行为的缓存称为 “薛定谔式缓存”。

针对这一问题，Toruk 分别处理基础层与增强层的需求：提前预取新区域的基础内容，并在较短的预测窗口内调度增强层内容。

在此基础上，研究引入了跨时间、跨空间的因果序列模型，该模型综合历史状态、传输动作、网络带宽与缓存情况，选择不同区域的增强层请求，在当前观看质量与后续访问需求之间动态分配资源。

使用者停下来仔细观察时，补充当前区域的细节更有价值；使用者继续移动时，系统需要为前方场景留出传输资源。

通过持续调整，场景表示、内容预取和网络调度得以协同工作：数据按空间结构组织，围绕访问行为提前准备，再结合网络条件逐步传输，最终到达。

在大规模场景与动态网络下改善交互体验

研究团队基于Unity构建了端到端原型，并在约4万平方米的城市场景 SmallCity 和 5.5万平方米的校园场景Campus中开展评估，测试中，团队回放固定宽带与 5G 的真实网络吞吐轨迹，以检验系统在不同场景、用户行为和网络条件下的表现。

论文报告的主要结果如下：

· 场景表示的 PSNR 平均提升 2.2 dB，反映出重建画面质量有所改善。

· 下载超时惩罚平均降低 67.5%，表明增强内容未能及时到达所带来的体验损失有所减少。

· 综合体验指标QoE平均提升 36.3%，更好地平衡了观看质量与传输效率。

这些结果表明，通过联合优化场景表示、内容预取和传输策略，大规模三维实景在动态网络条件下能够实现更好的交互体验。

三维场景是否好用，既取决于空间内容能否及时到达，也取决于场景本身是否清晰。

让真实场景成为可以持续利用的数据资产

对物理 AI 而言，真实环境数据承载着设备布局、空间关系与现场工况等重要信息。将这些信息保留在三维空间中，可以为环境观察、任务复盘和虚拟推演提供基础。随着场景资产不断积累，如何让这些资产在不同地点和网络条件下都能有效使用，也成为数据基础设施需要解决的问题。

江行智能的 JX-Phi World 汇聚工业实景、端侧真机与虚拟推演数据，为物理 AI 模型持续学习与迭代提供支持。其中，AutoWorld 面向真实场景重建与仿真开展环境生成，AutoEdge则连接工业现场与云端算力。实景数据从现场进入数字环境后，还需要经过组织、交付与使用，才能在更多环节发挥价值。Toruk为其中的大规模空间内容交付提供了具体探索。

从真实采集、三维重建，到网络交互与场景复用，每一个环节都在影响环境数据能够发挥多大的价值。Toruk 推进了其中关键的一步：让真实世界的三维表达能够跟随交互需求，支持连续访问、细致观察和有效使用。

江行智能将持续围绕世界模型、空间智能与基础设施开展研究，推动真实环境数据更充分地服务于模型学习与应用迭代，为物理 AI 在现实世界中的可靠执行提供支撑。

Toruk: Spatially Adaptive Large-Scale 3DGS Scene Streaming for Photorealistic Interactive Virtual Walkthrough.

会议：ACM Multimedia 2026 Oral

作者：Jianxin Shi、Tianshun Cai、Sijie Zhou、Xiaoyi Fan、Cong Zhang、Danyang Song、Yuan Zhang、Lingjun Pu、Jiangchuan Liu