韩国智能城市将3D数字模型与GIS和BIM相结合
Leica CityMapper和HXMap减少了建筑数字双胞胎的时间和成本。
作者：Linda Duffy
在世界各地，地方政府正在推出智慧城市/数字孪生项目，以支持经济刺激和旅游项目，并全面提高生活质量。最新的三维建筑模型和综合地理信息系统(GIS)数据，以及建筑信息模型(BIM)数据，结合在一起，创造了建筑物内外和周围地形的数字孪生兄弟。实际上，现实世界被转换成精确的数字副本，以方便所有智慧城市资产的分析、规划和管理。
3D虚拟城市背后的主要目标是通过对数字双胞胎进行仿真和分析来减少和管理通常在城市地区发现的问题，并使用结果改善条件。此外，使用Internet（物联网）传感器，闭路电视（CCTV），安全摄像机等捕获的大数据提供对特定位置的洞察。韩国政府于2017年开始智能城市/数字双床计划，以解决交通，犯罪，环境污染，高效能源管理，城市规划，灾害管理和重建等各种问题。通过分析虚拟城市和相关的大数据，政府实体能够更好地解决关注领域。
打造数字孪生兄弟
All4land是一家韩国领先的地理空间服务提供商，一直在建立3D数字模型，包括自2014年以来的BIM和GIS数据。为了节省时间并降低成本，All4land与其同时收集倾斜和激光雷达数据徕卡CityMapper.机载测绘传感器和快速处理的数据徕卡HXMAP.，多传感器处理平台。生成的3D模型通过GIS数据(如公用事业、电信或交通基础设施的矢量图)进行增强，以支持深入分析。建筑的外部形状由CityMapper数据制成，内部形状由3D扫描数据、设计数据和BIM数据制成。
All4Land负责创建GIS数据和3D建筑模型，并整合建筑业主或政府机构提供的BIM数据。BIM数据是韩国政府新建工程的必填项，通常由第三方设计事务所制作。对于新建筑，BIM通常是在施工过程中和之后捕获的，而对于现有建筑，则是通过3D扫描和原始设计数据进行逆向工程建立的。
结合CityMapper和HxMap解决方案提供了基于CityGML的详细级别1 (LOD1)和LOD2的自动处理，CityGML是一种开放数据模型和基于xml的格式，用于存储和交换虚拟3D城市模型。LOD3需要一些手工处理来表示像门和窗这样的开放元素，而LOD4则需要手工处理，这取决于室内细节的级别。
“HXMAP中有强大的功能，特别是对于多个摄像机的同时的空中三角测量处理，以及来自图像和LIDAR数据的高效建模，”All4land董事总经理Sangkwam Nam说。“HXMAP还支持处理任务，如传感器校准，自动点匹配，线路到线路注册，建筑物生成等等。所有这些都是预先繁琐的手动任务，现在可以在HXMAP工作流程中自动运行。“
为了将CityMapper数据与BIM数据相结合，All4Land首先将GNSS测量得到的坐标分配给BIM数据，然后将BIM数据转换成三维建筑模型，并与CityMapper数据进行合并。All4Land开发了自己的数据转换和协调分配专有软件，并通过其MapPrime平台提供3D模型，这是一个集成室内和室外模型的WebGIS服务器，并提供数据可视化工具。
金州的3D模型
2019年，通过购买高效的城市摄像机空中系统和HXMAP，All4land成为良好的定位，以扩大其3D映射服务。由于空中数据捕获在韩国的独特局限性，快速收集数据尤为重要。在三面被海面包围，韩国的云覆盖经常会产生不利的天气条件。此外，很难在军事区和安全领域附近获得航班许可，因此总飞行日非常有限。在这种情况下，CityMapper在一架飞行中捕获正交，倾斜图像和潮羊段的能力是有利的。
“CityMapper是我们项目的一个很好的解决方案─”额外的效率“允许我们在较短的时间内捕获更多数据，”NAM说。“并且HXMAP简化了处理和建模，从而降低了构建数字双胞胎的成本。”
数字孪生概念的测试项目之一是在韩国西南部全北道的一个旅游区全州市。许多历史建筑，如传统的韩屋村，吸引着游客，这座城市以其优秀的地方美食而闻名。最近，全州为了吸引游客，利用电动自行车、电动滑板等交通工具，推出了作为MaaS (Mobility as a Service)的一部分的“数字孪生”概念。
All4land被选中在Jeonju进行两个项目，首先将面积4平方公里（SQ km）划分，包括20个建筑物的BIM，其次是205平方公里项目。政府地籍组织金州市和LX市是在更大地区获得所有政府所有建筑物的BIM数据的过程中。使用CityMapper，大型项目的空中数据捕获仅需两天，额外两到三个月进行数据处理和3D建筑建模。使用CityMapper捕获的Lod3户外数据与测试区域中的室内BIM数据合并，以创建现实世界的LOD4模型。
“数字双胞胎有助于许多应用，”Nam表示。“例如，在规划市中心区域的新建筑物之前，利用模拟模型来分析360度视图，可见度范围，太阳能，隐私问题等。这揭示了与现有建筑的任何潜在冲突。在早期阶段可以修改和改进发展计划，从而长期以来挽救了金钱。“
智能城市是未来的趋势
今天韩国大约有十个智能城市项目，预计数量将增加。除金州外汇外，All4land还在努力为韩国国家绘图局（NGII）的首尔，韩国和奥森的3D地理空间项目。
韩国智能城市侧重于基于智能行动，人口统计，旅游等因素的地方经济的活力。政府组织使用3D建筑模型来分析支持决策的选项和机会。未来，All4land期望Mapprime平台向商业公司开放，以便管理设施，停车，观光等。
数字双胞胎的扩展使用依赖于有效的数据集合和高度自动化处理，以保持成本合理。Leica CityMapper和最近的CityMapper-2是高性能的城市测绘传感器，非常适合城市和城市环境的快速数字化。混合倾斜成像和激光雷达解决方案，配对HXMAP处理平台，共同提供高生产率和快速转机。
“我们对CityMapper的性能和数据质量非常满意──低空和斜角图像以及激光雷达都非常出色。我们还认为徕卡Geosystems提供的技术支持和培训项目是最好的。”徕卡Geosystems一直在为客户提供支持，试图在整个操作和加工过程中找到更好的解决方案，这帮助我们在快速变化的行业中保持竞争力。”
