数字孪生三维地图建模方式及精度等级

引言

三维模型是数字孪生和三维地图应用的数据基础，建模方式与模型精度将直接影响到最终孪生场景和地图展示的呈现和应用效果。各种建模方式和模型精度在成本、场景还原真实度、实施周期方面都有自己的特点，因而有着各自的优劣势和适用场景，同一场景可能需要结合多种建模方式和模型精度。

五种常见的建模方式

1、数据生成

用专业工具快速生成超大规模非实景场景，如城市，大规模建筑群的建模，一般为白模或简模数据

2、人工建模

通过人工的方式进行三维建模和模型细化，如园区场景、室内外场景的建模，可以建白模或精模及混合

3、倾斜摄影（航拍建模）

使用无人机等航拍手段进行城市级的三维模型建设，如室外建筑、地理环境等的建模，有时需人工修模

4、激光点云

基于激光扫描获得的物体三维坐标数据进行建模，如室内外设施、设备的建模，基本为精模数据

5、BIM建模

利用BIM技术构建所需场景的三维模型，模型包含场景内各要素详细信息，如建筑施工场景的建模、精模

七个精度等级准确还原所需场景

围绕数字孪生三维地图的应用场景，依据《城市信息模型（CIM）基础平台技术导则》（修订版）与《建筑工程设计信息模型制图标准[附条文说明]》JGJ/T 448-2018中的相关内容，北京广义恒鑫科技有限公司将模型精度划分为L1~L7七个等级，级别越高，精度越高。

 L1 地表模型

L1级别是纯地形，无三维建筑模型。地表模型通过地图数据直接生成，用于超大规模非实景场景建设，能为各类应用提供宏观的地理信息。

适用场景：城市群、大型区域（包含城市、乡镇、河流、山区等）地形地貌的还原

场景效果如下：

L2 框架模型

L2级别的模型表面有随机纹理。基于建筑数据，利用专业的建模工具对建筑物进行还原，常用于构建重点建筑的外部环境，或市、区级大范围场景。

建模方式：人工建模

模型凹凸结构精度：1-10m

适用场景：

（1）城市级、区级范围的建筑快速还原，如城市建筑群、交通路网、水域等较大场景

（2）重点区域外围的建筑环境

场景效果如下：

L3 标准模型

L3级别的模型表面具有简单的真实纹理。从这一级别开始，三维模型开始逐步接近现实。L3级别主要对建筑物和其内部的墙体结构进行还原，门窗、墙面等同类型的模型采用统一的纹理贴图，特征明显，辨识度高。

建模方式：人工建模、倾斜摄影、BIM等

模型凹凸结构精度：0.5m

适用场景：

（1）城市、乡镇、河道等重点区域场景建设

（2）建筑内部基本墙体结构展示

场景效果如下：

L4 精细模型

L4级别的模型表面纹理更加真实。不仅模型贴图材质与建筑物实际纹理具有显著对应关系，模型细节上还增加了室内外的设施设备、分区标识等，场景精度和细节整体提升。

建模方式：人工建模、倾斜摄影、BIM、激光点云等

模型凹凸结构精度：0.2m

适用场景：

（1）城市、乡镇、河道、管线管廊等重点区域的建设

（2）建筑内部分区空间墙体及重点设施（包括消防设施、监控设备、分区标识等）建设

场景效果如下：

 L5 高精细模型

L5级别则提供比L4更为逼真的纹理效果。对部分在L4场景中采用贴图展示的细节进一步建模，模型结构变化尺寸可达到0.05m的精细程度，场景内容更加丰富，模型还原更加准确。

建模方式：人工建模、倾斜摄影、BIM、激光点云等

模型凹凸结构精度：0.05m

适用场景：

（1）建筑外观结构细化、管线管廊、重点区域中主要设备设施等的建设

（2）建筑内部分区空间墙体及重点设施（包括消防设施、监控设备、分区标识、宣传标识、基础办公设施等）建设

场景效果如下：

L6 构件模型

L6更侧重对设施设备外部构件的拆解还原，适用于需要对重点设备进行精细化管理的场景。模型纹理与实物完全一致，模型结构变化尺寸更是达到0.02m的精度，能实现高仿真效果，完美还原所需场景。

建模方式：人工建模、BIM、激光点云等

模型凹凸结构精度：0.02m

适用场景：

（1）场景重点设备设施、管线管廊的主要构件的管理

（2）建筑内部重点设施（包括消防设施、监控设备、机电设备设施、主要办公设施等）建设

场景效果如下：

L7 零件模型

L7级别是当前广义恒鑫数字孪生和三维地图模型精度的最高级别，能进一步展示设施设备的内外部零件，如螺丝和接缝等。可以表现最小尺寸为0.01m的凹凸变化，为高精度设备管理、产品展示和制造加工提供了精确的三维数据和视图。

建模方式：BIM、激光点云等

模型凹凸结构精度：0.01m

适用场景：高精度设备的精细零件管理

场景效果如下：

总结

根据北京广义恒鑫科技有限公司过往的项目经验，用户最常使用以L2—L5为主，搭配不同级别模型精度的方式构建数字孪生和三维地图模型。

具体选择哪种建模方式和模型精度，还需要结合场景、需求、现有资源及预算等综合考量，以达到最优效果和性价比，实现后续应用的完美落地。