数字化测绘第二篇——助您了解什么是数字孪生_测量

最近同事问我，张老师发生什么事了，我一看，噢，原来是“建筑行业的武功秘籍”、“数字化测绘”发稿后，读者们纷纷转发，好多小伙伴前来咨询徕卡测量的三维扫描产品。在此也希望能够帮助大家一起把数字化测绘的蛋糕做大，引领行业发展。

这一期，我们就来聊聊听起来高大上的“数字孪生”。

一、什么是数字孪生？什么行业需要它？

数字孪生（Digital Twin）是近几年伴随工业4.0火起来的术语，直译是数字双胞胎。数字孪生最早是用于制造领域，表示一个产品生产过程中，每一阶段都伴有一个详细的数字模型，用于分析、仿真、评估，是智能制造领域的基础之一。

随着数字化测绘、物联网、智慧城市等技术发展，数字孪生也延伸到测绘领域。

简单来说，测绘领域的数字孪生指的是真实世界的数字虚拟模型，精确还原真实世界，用于分析、仿真、评估。这个模型既可以是三维模型、也可以是点云、甚至是可量测影像。

举个例子，在智慧城市中，道路两旁的行道树，每一颗树在虚拟空间里都有数字模型，当需要对树木例行养护、或者规划需要移走这棵树时，在系统或平台等虚拟空间里，只需找到树木的数字孪生，即可方便地查看它的形状、所属类别、树高、胸径、树龄、养护情况，从而根据这些全面信息，快速、准确地决策，制定下一步行动。

同理地，建筑行业可以用数字孪生查看隐蔽管线的类别和走向，智慧城市可以用数字孪生管理城市各个方面，测绘行业可以用数字孪生绘制平面图、DEM，灾害应急可以用数字孪生分析现场地形、做出科学决策，等等……

这么看来，几乎各个行业都可以应用数字孪生，数字孪生也确实可以为各个行业赋能。

二、如何创建数字孪生？

看到这里，测量员小A提问了：“说了这么多，跟我有什么关系，我画地形图也用不上这种高大上的技术。”

先别急着下结论，技术都是在不断发展的，几年前三维扫描还需要专业知识才能掌握，现在徕卡测量扫描仪已经简化为一键扫描、自动拼接了，因此，更多的非专业用户也能轻松采集丰富数据，从而创建数字孪生了！

测量员小A：“听起来挺简单的，学一学对我以后也有帮助。那么如何创建数字孪生？”

这个问题的答案就是：实景采集（Reality Capture，直译为现实捕捉）。用数字方式采集现实世界各种地物，并获得准确的数字映射的技术称为“实景采集”。

实景采集需要多种技术紧密配合：

• 高精度GNSS测量技术可确定准确的地理位置；
• 通过全站仪将其延伸到测量任何基准点；
• 然后使用三维激光扫描、结合相机拍照的方式，获取实景的数字映射，这种方法可以每秒采集数百万个点；
• 最后，通过AI算法，生成完整的、精确的三维点云和模型，即数字孪生，并通过云平台进行跨部门协作，最大化数字孪生的价值。

测量员小A：“三维扫描方式多了，有静态扫描、背包扫描、手持扫描、无人机挂载，那我实际应该选择哪种实景采集方式呢？”

根据实际项目选择一个实景采集解决方案时，关键是要了解需要什么数据、为什么需要这个数据、哪种采集方式更适合实际情况和需求、如何使用仪器。

简单来说，小型便携式扫描仪（如徕卡BLK360）和手持式扫描仪（如徕卡BLK2GO）可采集狭窄区域，且操作简单，无需专业培训，只需按一下按钮即可采集；

而对于无法进入的、或者危险区域，用远距离静态扫描仪（如徕卡P50、徕卡RTC360）或者无人机方式采集是较为适合的解决方案；

而遇到道路、高速公路、铁路等大范围场景，使用背包式或车载式移动扫描解决方案（如徕卡PegasusBackpack、徕卡PegasusTwoUltimate）是更理想的选择。

因此，首先要了解对项目有更大价值的数据和信息，并综合考虑效率、需求、成本，找到适合您的项目的实景采集解决方案。

三、来自法国测绘专家的实际案例

按照惯例，附上一个真实案例。

e-Cassini是一家由具有25年测量经验的测量师Patrick Maïore于2017年成立的创业公司，从事的是创新数字测量业务，如BIM、智慧城市、新能源相关领域。

该公司的具体业务是赋能公共设施、建筑的维护管理；高效地提供各种类型的平面图和立面图成果；协助政府部门提供GIS平台和数据。而该公司提高利润率的秘密就在于每个项目都首先采集一套完整的数字孪生，然后基于数字孪生制作不同类型的成果，这样就能节省数据采集成本、提高数据利用效率、最大化数据价值。

为了满足创新数字测量业务的要求，Patrick Maïore选择徕卡测量系统的解决方案，采购了徕卡PegasusBackpack、徕卡BLK360、徕卡全站仪及对应的软件。

例如建筑施工维护管理赋能项目，该公司通常采用如下方法：

• 对于进度管理：用徕卡Pegasus Backpack扫描建筑物外部，然后用徕卡Pegasus Backpack和徕卡BLK360结合扫描建筑物内部。

• 对于关键节点管理：用徕卡RTC360或徕卡BLK360精确扫描建筑物内部，获取钢筋、管线、隐蔽工程等关键节点的数据孪生。
• 对于竣工数据：建筑建成后，获取完整的建筑竣工数据孪生，并将过程中的数据和文档上传到e-Cassini平台上。e-Cassini总结了一套高效且精确的方法，使用GNSS采集控制点，并结合使用徕卡Pegasus Backpack、徕卡BLK360采集完整的建筑物外部、内部的三维数据，通过徕卡Cyclone软件将控制点、两者的数据融合起来，最终精度能够控制在4厘米以内！

“徕卡测量解决方案可确保建筑物的完整文档，其精确度可以满足并超出客户的期望”，Maïore说，“拥有像徕卡测量这样的技术合作伙伴可以确保我们为项目提供质量保证。”

四、小结

好啦，传统武功是讲化劲儿的，自然是点到为止。徕卡测量移动扫描及三维扫描解决方案，还需要您亲自使用才能明白它的好。

更多精彩内容，我们下期再见！好看记得点个赞哦！！！

撰稿：产品技术部 张润宇