一种基于数字孪生的实景三维规划设计方法与流程

本发明涉及地理信息测绘工程规划设计，具体为一种基于数字孪生的实景三维规划设计方法。

背景技术：

1、数字孪生是指数字模型或虚拟模型，它们模拟实际物理系统或流程，并使用实时数据输入进行更新和优化。数字孪生技术能够帮助企业更好地理解他们的业务和系统，并进行实时优化和决策。在城市规划领域，数字孪生技术可以帮助城市规划师创建数字模型来模拟城市发展、交通和环境。这些数字模型可以接收实时数据输入，例如人口变化、交通流量和环境质量等，从而帮助城市规划师更好地了解城市发展状况，预测可能出现的问题，并采取相应的措施来优化城市规划和改善城市环境；而实景三维规划设计方法是一种基于三维实景建模的可视化规划设计方法，其核心是利用高精度的三维实景模型进行规划设计。且通过实景三维规划设计方法，可以充分利用三维实景模型的优势，实现更准确、更直观的规划设计，提高规划设计的合理性和科学性。同时，数字孪生技术也可以实现智慧城市建设的智慧可视，为智慧城市各类应用提供全过程的可视化支撑。

2、实景三维建设已经成为建筑领域中的一项重要技术，利用实景三维技术，我们能够以更加逼真的方式呈现建筑物、城市景观和其他基础设施的模型。实景三维建设的技术实现可分为数据采集、数据处理和数据展示三个步骤。首先是数据采集，通过激光扫描、卫星影像、无人机遥感等技术手段，获取到精确的地理空间数据。然后，在数据处理阶段，利用高性能计算机处理海量数据，构建起真实可信的三维地理模型。最后，在数据展示阶段，通过虚拟现实技术呈现真实场景，使用户能够身临其境地参与其中；目前，规划设计与管理实施技术能力相对缺乏，行政主管部门进行规划设计前需要到实地进行选址踏勘，但往往交通困难、耗费时间久、资金多，局限性大，规划方案对比、效果分析困难，另一方面，规划方案往往只能通过文字、图片等方式来说明预期效果，无法从整体上提供直观、准确、科学的决策依据；且现有的实景三维建模方式，是通过对原始影像的加工，最终输出一整张三维数字地图，但如果没有后期依靠人工参与对地图中的每一类或每一个空间地理要素进行标注，这种数据始终处于可看但不可用的状态，进而导致审查对象不直观，评审者是利用自身经验对控规调整指标的理解给出评审意见，如果控规调整地块信息复杂时，容易出现主观性判断失误问题，而且评审花费大量是时间，评审效率低，评审者劳动强度大，从而无法满足人们的使用需求。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种基于数字孪生的实景三维规划设计方法，以解决上述背景技术提出的基于数字孪生的实景三维规划设计方法使用时，控规调整地块信息复杂时，容易出现主观性判断失误问题，进而导致评审花费大量时间，评审效率低，从而无法满足人们的使用需求。

2、为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种基于数字孪生的实景三维规划设计方法，包括如下步骤。

3、s1：数据采集，使用激光雷达、数字相机和无人机等工具对现实场景进行采集，且对数据进行预处理；

4、s2：数据处理，对采集到的数据需要进行处理和优化，接着在处理好的数据基础上，使用三维建模软件进行模型构建；

5、s3：数字孪生，将构建的三维实景模型与城市智能模型进行融合，生成数字孪生城市模型，利用城市智能模型生动准确描述实体单元并融合城市地理实体的动态信息来支撑智慧城市各类应用；

6、s4：数据库存储，将获取处理后的数据，以及构建的三维实景模型导入数据库内进行储存，并按照分布式统一存储的方法进行数据备份；

7、s5：规划设计，通过从数据库中调用平面设计方案，道路，绿化相关数据，以及在三维模型中进行规划模拟，帮助设计人员得出设计方案；

8、s6：方案对比，从数据库中调用以往的设计方案和该区域的影像数据，在实景三维图像中显示不同设计方案进行对比，得出该设计方案的优缺点；

9、s7：数据展示，通过三维可视化系统和加载人工模型进行数据集成，虚实结合，进而对设计方案和区域的现状一同展示；

10、s8：方案评估，通过搭建项目规划全生命周期管理体系，以及基于三维可视化的规划设计辅助决策系统平台，辅助决策部门对该设计方案进行评估，再通过项目汇报模块对结果进行汇报。

11、优选的，所述步骤s1中通过无人机搭载摄像头以垂直和倾斜角度给地物拍照，获取地物的外观、位置和高度等属性，且配合网络poi获取地块的周边配套数据。

12、优选的，所述步骤s1中对采集到的数据进行预处理，包括辐射定标、影像匹配、点云生成等，以提高数据的质量和精度。

13、优选的，所述步骤s2对三维建模进行精修，对三维建模形成的实景三维场景进行人工干预和修整。

14、优选的，所述步骤s2中数据处理包括图像纠正和配准，点云数据处理，特征提取和模型建立，通过上述步骤，实景三维建模的数据处理将采集到的数据进行去噪、配准和分割等处理。

15、优选的，所述步骤s3中在数字孪生城市模型上进行规划设计，如点卯、时空克隆等。

16、优选的，所述步骤s4中通过分布式统一存储进行数据档案管理。

17、优选的，所述步骤s5中将规划设计结果与城市智能模型进行融合，对数字孪生城市模型进行更新和优化，不断迭代和优化规划设计方案，直至达到满意的效果。

18、优选的，所述步骤s5中通过三维地图展示城市的空间分布、地形地貌、建筑物、道路等实体的三维信息，同时通过三维地图进行空间查询和分析等操作，且自动添加标绘和标注。

19、优选的，所述步骤s7中通过三维数据可视化直观地展示城市实体的三维信息和属性信息，同时通过三维数据可视化进行空间查询和分析等操作。

20、与现有技术相比，本发明的有益效果是：该可基于数字孪生的实景三维规划设计方法使用时，通过数字孪生三维可视化技术，实现从平面到多维空间的数字立体空间规划，且通过搭建项目规划全生命周期管理体系，研发基于三维可视化的规划设计辅助决策系统平台，为项目方案评审及审批提供详实、精准的基础数据，进而提高规划管理工作的准确性和规范性，降低评审时间，提升评审效率，继而大幅度提高规划设计效率，缩短设计周期，从而在基于数字孪生的实景三维规划设计方法使用时，具有辅助决策提升设计效率的功能。

技术特征：

1.一种基于数字孪生的实景三维规划设计方法，其特征在于，包括如下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种基于数字孪生的实景三维规划设计方法，其特征在于：所述步骤s1中通过无人机搭载摄像头以垂直和倾斜角度给地物拍照，获取地物的外观、位置和高度等属性，且配合网络poi获取地块的周边配套数据。

3.根据权利要求1所述的一种基于数字孪生的实景三维规划设计方法，其特征在于：所述步骤s1中对采集到的数据进行预处理，包括辐射定标、影像匹配、点云生成等。

4.根据权利要求1所述的一种基于数字孪生的实景三维规划设计方法，其特征在于：所述步骤s2对三维建模进行精修，对三维建模形成的实景三维场景进行人工干预和修整。

5.根据权利要求1所述的一种基于数字孪生的实景三维规划设计方法，其特征在于：所述步骤s2中数据处理包括图像纠正和配准，点云数据处理，特征提取和模型建立，通过上述步骤，实景三维建模的数据处理将采集到的数据进行去噪、配准和分割等处理。

6.根据权利要求1所述的一种基于数字孪生的实景三维规划设计方法，其特征在于：所述步骤s3中在数字孪生城市模型上进行规划设计，如点卯、时空克隆等。

7.根据权利要求1所述的一种基于数字孪生的实景三维规划设计方法，其特征在于：所述步骤s4中通过分布式统一存储进行数据档案管理。

8.根据权利要求1所述的一种基于数字孪生的实景三维规划设计方法，其特征在于：所述步骤s5中将规划设计结果与城市智能模型进行融合，对数字孪生城市模型进行更新和优化，不断迭代和优化规划设计方案，直至达到满意的效果。

9.根据权利要求1所述的一种基于数字孪生的实景三维规划设计方法，其特征在于：所述步骤s5中通过三维地图展示城市的空间分布、地形地貌、建筑物、道路等实体的三维信息，同时通过三维地图进行空间查询和分析等操作，且自动添加标绘和标注。

10.根据权利要求1所述的一种基于数字孪生的实景三维规划设计方法，其特征在于：所述步骤s7中通过三维数据可视化直观地展示城市实体的三维信息和属性信息，同时通过三维数据可视化进行空间查询和分析等操作。

技术总结
本发明公开了一种基于数字孪生的实景三维规划设计方法，涉及地理信息测绘工程规划设计技术领域，包括以下步骤：S1：数据采集；S2：数据处理；S3：数字孪生。该可基于数字孪生的实景三维规划设计方法使用时，通过数字孪生三维可视化技术，实现从平面到多维空间的数字立体空间规划，且通过搭建项目规划全生命周期管理体系，研发基于三维可视化的规划设计辅助决策系统平台，为项目方案评审及审批提供详实、精准的基础数据，进而提高规划管理工作的准确性和规范性，降低评审时间，提升评审效率，继而大幅度提高规划设计效率，缩短设计周期，从而在基于数字孪生的实景三维规划设计方法使用时，具有辅助决策提升设计效率的功能。

技术研发人员：岳增琪,贺国亮,张之凯,姚小梅,王川龙
受保护的技术使用者：甘肃大禹九洲空间信息科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15