数字孪生景区建设

1、第1章 数字孪生景区建设1.1 数字孪生景区1.1.1 功能概述数字孪生服务引擎为新型智慧景区及城镇建设提供信息化支撑，进一步消除数据壁垒，建设新型智慧景区及城镇统一基础数据平台。数字可视化平台运用并行计算、 微服务、 大数据、 三维仿真等多种技术搭建广泛的景区信息集成和可视化平台，为实现各种智慧应用提供技术保障。1.1.1.1 数据生产1.1.1.1.1 景区建模内容（ 1） 对景区进行3dmax 建模，每个景点的建模范围不高于1 平方公里。（ 2） 提供燕子沟（ 5 平方公里） 3DMAX 模型。（ 3） 进行3DMAX 模型。（ 4） 提供景区区域采用卫星影像数据进行补充 （主要利用综合

2、存档数据，或公共免费数据） 。（ 5） 按景区观光车行驶路线和景区游览图，对道路、公路、步游道进行3DMAX 建模。其中，观光车行驶路线的道路建模长度约 40 公里，道路宽度约 8 米，该部分中提到其他的道路、公路、步游道建模均属于上述要求的景点建模范围内。1.1.1.1.2 建模技术要求（ 1） 此次景区建模只建地上部分，无地下部分建模；（ 2） 只建外观模型，不含室内；（ 3） 按照城市信息模型分级CIM3级进行建模1.1.1.1.3 模型场景效果要求（ 1） 此次景区所建的所有景点的模型，基于同一个系统平台进行展示；（ 2） 提供日景、夜景两种效果呈现。1.1.1.1.4 景区建模（CI

3、M3级）所需收集数据资料清单说明:序号数据名称数据数据用途备注1倾斜摄影数据OSGB辅助建模、底图坐标系要求CGCS2000精度优于5厘米2景区边界、绿化、水域、陆地、居民地、道路等矢量数据（含属性）SHP附于框定不同区域类型范围坐标系要求CGCS2000优于1:20003建筑（小品）及设备设施图纸CAD精细化建模辅助资料4建筑（小品）、设备设施、场景照片Jpg用于模型贴纹理图片约周全、详细，模 型展示效果越逼真5地形图数据CAD辅助建模（高程）优于5米6影像数据Tif作为三维景区三维可视化场景底图优于0.5米7高程数据Tif优于5米1.1.1.2 数据治理数字可视化数据治理是保证数字可视化数

4、据质量的必需手段，从行业范围来看，加强数字可视化数据治理、提升数字可视化数据质量、建立数字可视化数据底 板已成为突破数字可视化业务发展的重要任务。1.1.1.2.1 模型集成为满足平台应用系统的多源数据融合，包括影像数据、地形数据、实景模型数 据、max数据、监测信息等，数字可视化平台具备实现 max数据的解析、转换、轻 量化与集成的能力。1.1.1.2.2 多源数据融合数字可视化平台的模型数据有多种类型，数据类型包括GIS基础数据、倾斜模型、实景模型、max模型、机电设备模型等多种类型的数据，平台可将多源max数据和GIS数据一体化的融合在应用平台中实现三维场景展示。因此数字可视化平台 具备

5、良好的数据融合能力，并实现对融合后的数据的优化，实现在Web端、移动端的快速调度和应用。数字可视化平台提供多源数据转换能力，重点解决在数字可视化+或max+应用时，多家用户的不同种类的数据不能融合的问题，打通数据链路，实现多源数据的 应用和分析。1.1.1.2.3数据轻量化方法为保障海量模型数据的正常应用，平台具备海量数据处理能力，承载的数据类 型可能包括倾斜摄影、max模型、各类设备设施模型等。max模型是一个集多源数据的模型，最终表现形式是可视化的多维度、多用途、 多功能的计算机图形模型。GIS+max应用需要协同，将模型导入到一个网上空间里 面，让应用各方都能基于这个模型进行讨论。鉴于目

6、前，直接将原始模型上传，不 管是上行和下行都非常不方便，简直没有什么利用价值，如果能轻量化，则运用范 围就广了很多。通过对模型可视化应用，可以通过相关理念和技术手段，实现工程设计、制造、运维等全生命周期的可视化管理，大大提高项目管理的效率和质量。1) 场景渲染调度优化三维场景的可视化，目前都是基于DirectX、OpenGL、WebGL等三维引擎提供的 API ，实现对计算机硬件资源，如显卡等的调度，最终达到在计算机屏幕中实现三维虚拟场景的效果。随着三维场景中数据加载越来越多，三维场景的调度显示变得尤为重要，逐渐诞生了四叉树、八叉树等场景调度。通过这样的场景调度，可以实现对场景数据的按需加载，

7、从而实现了可视区域内数据的完整加载，大大提升了可视化效果，从而满足了三维可视化的应用需求。2) 无差异化 GIS+max 轻量化传统的三维模型数据轻量化，通常对建模数据都会提出非常高的要求，比如通过增加复用减少数据量，通过纹理合并降低数据纹理数量等。但是这样的要求，在项目应用中会大大提高项目的实施难度和成本。平台通过国际领先的三维轻量化技术手段，实现了对各类型三维模型数据的轻量化，可以通过不同权重值的设定，满足了对不同三维可视化应用场景的需求。3) 符合场景调度的模型组织三维数据的组织结果，必须满足三维场景的调度规则，否则会大大降低三维场景的调度效率。平台可以输出多种类型的数据格式，可实现前端

8、三维场景的按需、流式加载。并且，可以通过API 调用，实现用户自定义数据格式，大大提升了产品的应用效率，以及降低了三维场景开发对数据的要求。4) 云端轻量化优势云端轻量化打破了传统模型处理工作中，对前端机器要求高的规定，大大提升了资源利用率，减少了浪费。5) 资源的要求低一般的GIS+max模型数据较大,从几十 GB到几十TB不等。通常，模型数据的工作机器的配置要求非常高，至少达到图形工作站级别。因此， GIS+max 数据可视化应用的工作机器对于工程项目应用，也是一笔不小的 IT 硬件开支。平台可实现云端轻量化，通过在公有云、私有云搭建相应的运行环境，实现了数据通过简单的上传、参数配置，即可

9、进行数据轻量化工作。大大减少了对人员的要求以及计算机硬件环境的要求。6) 模型轻量化的并发在 GIS+max 的应用中，另一个重要的工作理念就是协同工作。模型轻量化的工作同样存在并发的需求。平台通过微服务架构的方式，在云端实现了高并发、高性能的应用功能，解决模型轻量化的并发需求。7) 云端处理+云端分发平台通过云端处理+云端分发（含公有云和私有云）的模式，大大提升了模型轻量化的处理效率，将传统的需要专人、专机器的服务模式，提升为云端、专家、分布式的处理模式。通过一键分发，使得数据处理结果可以实现一定范围内的同步共享。8) 数据轻量化效果在保持原始模型细节完整的前提下，平台的加载速度更快，最高可

10、提升20-100倍，加载后帧率不低于原始数据。可视化数据资源管理平台处理的数据更适合Web网络发布与共享，一般情况下， 5 秒内能看到完整画面。1.1.1.2.4 成果数据融合发布展示三维可视化引擎从技术方案上，可以分为传统的 C/S 客户端方案和纯Web 方案两种。传统的 C/S 客户端的轻量化引擎因为技术太过老旧，已经不能适应当下max+GIS类可视化应用的发展需要。目前，平台采用的是基于 WebGL技术的纯Web 轻量级可视化引擎， 它也代表了当前最先进的技术和方向， 不仅能应用于Web 端（即直接浏览器打开应用） ，也能应用于移动App ，是三维可视化应用市场的主流选择。实现了max、

11、 GIS 类三维模型与除建模软件以外的软件系统的对接，补足了传统软件（项目管理系统、 OA 等）在max、 GIS 模块的弱项。Web浏览器在常规的绘制流程下系统无法装载整个三维场景的数据，绘制也非 常卡顿，这时需要通过各种手段加速场景的绘制，并精简、控制内存的开销。所以 三维可视化引擎采用的是边下载边渲染的流式渲染机制，三维几何数据的下载，主 要跟本地电脑连接服务器的网速相关，大大提升了客户体验。因此，三维轻量化的 成果数据需要支持通过网络发布，支持 C端、Web端三维可视化引擎加载。平台提供三维矢量数据发布的功能，数据轻量化后的成果，可以发布成云服务 的形式在公有云或私有云（局域网）上进行

12、共享应用。也可以输出成相应的数据格 式，供本地计算机加载和使用。成果数据的数据格式为三维通用标准数据格式（3dtiles、i3s、osgb）,包括且不限于能够被 Cesium、OSG、ArcGIS平台正确加载 显示。Server数据发布3dtiles、osgb数据手机端max模型展示效果1.1.1.2.5 数据融合轻量化效果展示在保持原始模型细节完整的前提下，轻量化平台的加载速度更快，最高可提升 20-100倍，加载后帧率不低于原始数据。轻量化平台处理的数据更适合 Web网络发 布与共享，一般情况下，秒级内能看到完整画面。1 .某机场数据：处理前构件数：113万，原始数据48GB,普通机器无法

13、打开, 处理后10秒内可轻松快速打开。2 .某场馆数据：处理前20万，原始数据6GB,存在大量异形结构模型，普通机 器无法打开，处理后可在图形平台快速打开。1.1.1.3数据交换应用中需使用多种类型的地形数据，如影像数据、高程数据、倾斜摄影模型数据、激光点云等，管理平台提供相应的数据处理和服务发布功能，实现地形数据的 导入、存储、管理，满足业务应用需求。1.1.1.3.1 影像数据、高程数据导入与动态更新管理平台提供工具处理影像和高程数据， 支持的影像格式包括tif、img,支持的 高程数据格式为tif。工具实现对影像、高程数据进行瓦片化切割，瓦片化基于统一的空间参考 WGS84,进行影像、高

14、程数据的处理。处理的成果，可通过管理平台的 服务端Server进行服务的发布，可发布成 WETS （高程）及 WMTS （影像）服务,在管理平台中加载。管理平台还可以加载互联网上的地形服务，如天地图、百度等相关厂商的地图 服务。1.1.1.3.2 倾斜摄影模型的导入与动态更新管理平台提供工具对倾斜摄影模型进行处理，支持的倾斜摄影数据格式为osgb格式，工具实现倾斜摄影数据的导入和优化，优化后成果通过管理平台的服务端 Server进行数据服务的发布，在管理平台中加载。倾斜摄影模型可以与地形影像数据一体化融合加载，用倾斜摄影展示现场的实 际情况，用地形影像展示周边的地貌环境。1.1.1.3.3 激

15、光点云数据的导入与动态更新las管理平台提供工具对激光点云数据进行处理，支持的激光点云数据格式为 格式，工具实现激光点云数据的导入、点云数据索引的建立、数据的优化，优化后 的成果通过管理平台的服务端 Server进行数据服务的发布，在管理平台中加载。激光点云与地形影像、全景照片等数据进行叠加，通过统一的坐标系进行数据的关联，可实现多源数据的一体化漫游浏览。1.1.1.4 三维可视化与空间分析1.1.1.4.1 全息景区展现全息景区展现可基于数字可视化基础平台的数据和分析资源，以大屏、桌面终端界面展示的方式，通过地图、场景、柱形图、环形图、预警雷达等各种图表形象标示景区规划、 建设和运行的总体态

16、势和关键指标（ KPI ） , 通过特定专题方式实现对具体领域的深化分析，直观地呈现景区管理和运行情况，并可以对异常关键指标进行预测预警。展现全空间数据、全要素构建数据、公共专题数据、实时感知数据等，主要提供全息数据多维展示与关联搜索。1.1.1.4.1.1 宏观大场景全息展现宏观大场景数据一般为 GIS+max 数据，包括但不仅限于地形影像，倾斜摄影，点云等不同类型的宏观空间数据。1.1.1.4.1.2 地上空间全息展现实现地上、室外空间任意角度的剖切与浏览功能。实现在实时漫游的过程中，随着视点从远到近，建筑物形成从粗到细变化的多层次结构，同时采用场景动态交互可视化技术，使场景切换满足实时漫

17、游的帧率要求。1.1.1.4.1.3 动态数据全息展现面向 IOT 数据、 轨迹数据及手机信令数据在统一的三维场景中进行渲染可视化，全方位、动态的展示景区各方面的情况。1 .实现交通流量的动态展示。2 .实现景区游客时空分布展示。3 .实现温度、湿度、环境等监测数据的动态展示。1.1.1.4.1.4仿真数据全息展现面向仿真模型的分析结果，在统一的三维场景中进行仿真结果数据的渲染与可视化，直观的反映仿真分析结果的时空演变趋势与规律特征。1 .实现交通流量模拟展示。2 .实现客流疏散模拟展示。1.1.1.4.1.5分析结果全息展现基于景区基础空间、管理对象、实时感知等数据资源，对运用专业分析模型的

18、分析结果进行分析结果的展示。1 .支持文本、 表格、 直线图、 曲线图、 柱状图、 面积图、 饼图、 雷达图、 散点图、气泡图、极坐标图、关系图、热力图、漏斗图、雷达图等图表可视化表达。2 .同时支持以上各类图表样式的自由组合与仪表盘样式组合展示。1.1.1.4.1.6轻量化大数据全息展现模块实现超大体量max模型轻量化数据的可视化浏览。支持超大体量的max模型的应用，平台支持十亿级以上的三角面、十亿级以上max 构件流畅加载和调用；实现超大规模地理场景数据轻量化及可视化浏览，支持PB 级栅格数据的流畅加载和调用，对点云数据模型、倾斜摄影模型的数据进行优化，可实现TB 级数据的流畅加载和调用，

19、从而实现绚丽逼真三维场景的高效实时渲染。1.1.1.4.2 场景漫游平台支持三维场景地上地下、室内室外、宏微观的任意角度漫游查看与多种操作方式的交互，三维场景可放大、缩小及定位功能，画面360 任意角度浏览；具备三维呈现模式，可以直接点选界面模型、点击信息卡片等形式帮助用户快速切换视野范围到场景内元素所在位置。1.1.1.4.2.1 三维浏览漫游平台提供灵活的、交互式的三维浏览漫游功能实现模型的远近、平移、旋转功能；具有远近、平移、旋转锁定功能，可以锁定一个或多个功能仅对其中一种控制类型进行控制；提供返回功能，提供视图返回功能，可以返回到全局视图。灵活的运动控制模式：要求实现鼠标、键盘控制，用

20、户可以在三维场景中前进、 后退、左移、右移、左转、右转，改变行走方向，升高、降低视点，俯仰角大小任 意确定，且方向转换画面流畅。多种浏览方式：提供步行、飞行、定速巡航等浏览模式，并能进行相关参数设 置。提供环绕飞行功能，可围绕物体进行 360环绕观察。1.1.1.4.2.2关键帧收藏快速定制视点收藏：用户要能任意把当前视点存储到场景中，只要双击该视点 名称便能快速切换到该视点画面，并进行截图收藏。支持特定场景标记：可以将重要的或视觉效果好的观察位置保存成特定场景，可 导出场景图片1.1.1.4.2.3自定义路径漫游上帝视角：以第三人称方式，通过鼠标或触屏对场景及模型进行漫游查看。第一人称：以第

21、一人称方式，通过键盘对场景及模型进行漫游查看，模拟人的 行走，具备沉浸式体验。镜头动画：自定义轨迹点生成镜头浏览动画，按照轨迹线来自动连续地调整镜 头位置和视角，对场景和模型进行查看。可用于场景的自动巡视。1.1.1.4.3 空间分析1.1.1.4.3.1 测量与分析点坐标测量：测量鼠标点的经纬度坐标。距离测量：测量任意多个鼠标点连线的分段距离和总长度 面积测量：测量任意多个鼠标点围成的多边形的面积。淹没模拟：模拟水淹效果。视域分析：分析给定观察点的可见区域和不可见区域。等高线分析：生成地形等高线，并加以显示。初由；U&OW9Kl婚:圾g9即乂1.1.1.4.3.2地形开挖与断面分析地形开挖：

22、将给定范围内的地形挖开，使观察者能看到地形之下的地物模型，如：地下管线。断面分析：根据地质构造的采样点信息，分析给定范围内的地质层，并用纹理贴图加以模拟显示，查看断面分析结果。1471.1.1.4.3.3天气模拟模拟自然界的晴、雨、雪、雾等天气状况。1.1.1.4.3.4水系模拟模拟自然界的河流、湖泊等水系图错误!文档中没有指定样式的文字。-1河流模拟1.1.1.5基础平台1.1.1.5.1 平台概览数字可视化基础平台可无缝集成二维地理信息、三维模型和max等数字可视化数据，实现数字可视化数据的二三维一体化。1.1.1.5.1.1 数字可视化模型分级介绍景区数字可视化平台根据大场景要求将模型建

23、设定义在CIM级：建筑、交通设施、地形、水体、植被等内容进行建模展示。1.1.1.5.2基础数据管理数字可视化基础平台可实现基础地理空间和资源调查与登记等基础数据的管 理。基础地理空间数据按照行政区划、数字高程模型、遥感影像、国家基本比例尺 地形图、景区大比例尺地形图、电子地图的分类进行组织；根据提供的基础数进行 分类管理，可综合形成各类关注图层。33孑占VMMjirMn1.1.1.5.3模型管理平台提供对max、三维白模、倾斜摄影模型、点云数据等各类三维模型进行管 理，以glTF格式和glb格式来管理和加载三维模型。平台将模型数据分为三维源数 据、max模型和景区及项目设计模型三类进行组织管

24、理，其中三维源数据包括景区 简单模型、景区倾斜摄影模型和景区其他三维模型数据，max模型包括房屋建筑模型、道路桥梁模型、水体模型、植被模型。1.1.1.5.4数据融合平台具备多源数据融合能力，可以实现模型整体融合、模型层次融合、模型业 务融合功能，实现不同模型之间、同一模型不同楼层不同房间以及模型与业务数据 之间的融合。mb数据融合模版管理I Lima f-VriirVkR U q FK Z! 1 iw 171r-T.rtijvk +0上110上1:卡W.1OlF Qm BKaqE工汨FTI ：多源数据融合设计1.1.1.6模型整体融合模型整体融合支持将多个不同来源、 不同时期、不同格式的数据

25、进行统一关联, 并按区域区划进行组织管理，实现不同模型数据按照业务分类进行关联。模型整体融合关联列表白模展示max展示震皇bi偏热自：,膻相搏lb ：- - 州期社区自播倾斜展示1.1.1.7模型业务融合模型业务融合模块主要是人口数据的融合，可精准掌握建筑中住户分布情况及住户动态。模型业务融合关联列表震里亚客RI2-匙油翱国日褴1.1.1.7.1场景组装平台提供三维模型数据的场景组装，按照创建场景、数据选择、效果模板、功 能模板和发布场景五个步骤建立新的场景，用户可快速搭建三维场景，方便各部门 自主使用。场景组装列表场景预览1.1.1.7.1.1创建场景通过设置场景名称、主题、保持周期、场景描述并选择查询范围快速创建一个 新的三维场景创建场景1.1.1.7.1.2数据选择选择三维场景中展示的数据数据选择1.1.1.7.1.3 效果模版平台内置多种效果模板，用户可选择不同的三维场景效果，以满足不同应用系 统的需求。Web端展示平台提供PC端和移动端上的展示终端，用户可选择高保真展示、 和移动端展示，做到一次数据发布、多种场景展示果模板