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摘要：为了让地理信息系统能够在工业互联网与智慧城市等各个领域获得广泛运用，实现和大数据技术与IOT技术等多方面的协调发展，提出了以数字孪生为基础的二三维一体化地理信息系统建设理念。本文以某市中心城区1km2试验区范围内的空间资源为例，对基于大数字孪生的二三维一体化地理信息系统建设研究，仅供参考。

关键词：数字孪生；二三维一体化；地理信息系统；建设

在新基建快速发展的过程中，数字孪生技术的应用价值与优势也愈发突出。“数字孪生”主要以物理世界之内的实体作为对象，整合了人工智能技术、机器学习技术等，利用数字空间结合精度较高的数字模型来展现真实世界内的各种事物，同时把真实世界内所获得的信息数据同步至数字模型，让其可以根据实际情况的改变而进行调整，同时可以将数字模型作为技术，结合多源信息数据展开预测性的仿真研究与全过程的可视化处理。在近几年城市化建设愈发深入的影响下，城市现代化、智慧化、智能化以及信息化水平随之提高，尤其是智慧城市的快速发展促使许多城市出现了巨大改变。所以，就必须有更新颖、更合理的措施为数字城市发展提供指导与支持，以确保智慧城市的建设质量得以有效提升。数字孪生技术的开发为智慧城市建设带来了新的设计思路与理念，亦或是说为智慧城市建设注入了新的生机，促使数字孪生城市已经成为智慧城市未来不断发展的主要方向。

1、工程概况

本文以某市中心城区1km2试验区范围内的空间资源为例，确立二三维数据信息资源库，以此为二三维一体化展示平台的架构提供信息支持，同时探索怎样借助二三维GIS技术，收集试验区范围内全息三维模型信息与相关专题信息，建设集地上地下、室外室内以及二三维一体化于一体的二三维展示应用系统，并建设二三维空间展示模块、全要素信息查询模块以及统计分析模块等多个部分，以此为精细化管理奠定基础，同时也为该市数字孪生城市的持续发展积累经验。

2、基于数字孪生的二三维一体化地理信息系统建设思路

本文所设计的二三维一体化地理信息系统建设思路包含数据资源建设与二三维GIS展示系统两个部分，具体思路如图1所示。以下主要针对数据资源建设的部分进行重点分析。首先，在该工程范围内，以现状一张图及基础地形图作为基础做好房建空间图形的加工处理工作，同时按照三维模型数据完成房屋建筑高度的数据信息采集工作。其次，以不动产数据、城市体检数据、房屋管理数据、历史建筑数据以及国土三调数据等一系列信息作为基础，做好该工程内全部房建权属的内业摸底工作。然后，以内业摸底结果作为基础，做好房屋建筑的权属外业调研工作，主要涉及到企业名称、企业性质、竣工时间、建筑总楼层数、门牌地址、地上地下总建筑面积以及总占地面积等一系列内容。最后，确立GIS数据库，将内外业所取得的数据信息进行结合，并展开统筹处理。

3、基于数字孪生的二三维一体化地理信息系统数据资源的建设方案

3.1基本数据构成

对相关基本数据进行全面收集，包含行政区划、街道以及环线等一系列基本矢量数据和土地数据、地下空间专题数据、历史建筑数据、物业小区数据、自然幢和逻辑幢数据以及道路设施专题数据等一系列内容。

3.2三维数据构成

三维数据构成主要是在用地、城市部件、房屋单体以及分层分户等多个层面对所需数据进行收集。在这期间，用地信息整理通常会将宗地信息作为主要对象，利用国土三调以及国情普查等信息对属性数据进行补充，获取关键属性数据和地块挂接；城市部件属性数据整理通常会将灯杆、变电站、公交站以及地铁站等多个部件作为对象，获取各属性信息与挂接；房屋单体属性数据整理通常会将房屋登记信息当做基础，借助国情普查信息、房屋普查信息展开相关工作，以收集关键属性数据和房屋单体挂接；而分层分户数据整理通常会对房屋展开分层建模与分户建模，同时根据具体应用状态，借助房屋等级信息与街道信息等，对相关属性信息予以挂接。

3.3空间信息编码

这一部分主要是从单元、室内分层分户以及地物单体三个层面完成分类编码工作。首先，空间单元编码主要是将作业区根据核心道路边线划分为大区，将各个大区内部严格根据道路围合状态，划分成地块等级的小区，并将小区当做空间管理单元。其次，室内分层分户编码主要是根据对象种类、用途、楼层以及四位顺序码进行一系列的组合编码。最后，地物单体分类主要是根据对象类型与其用途进行一系列组合编码，例如，房屋建筑可以根据住宅建筑、商业建筑、工业建筑、办公建筑以及公共设施等多方面差异进行组合编码，地下空间可以根据地下停车场、地下室、人防工程以及地下管线等多方面差异进行组合编码。

3.4其他信息收集

这一环节主要涉及到规划审批信息、竣工验收信息、地下管线信息、现状信息、卫片信息、人防信息、兴趣点信息以及现状信息等一系列内容。

3.5内业提取数据整理

按照获得的基本信息、三维信息以及其他信息完成属性信息整理工作，针对一些不确定以及没有值的属性部分，利用内业等级档案的方式进行查阅，结合外业调查的措施予以核查，同时把调查所取得的数据上传到数据库内，主要涉及到企业名称、企业性质、门牌地址、建筑总占地面积、地上地下建筑总楼层数、地上地下总建筑面积以及用地权属单位等多个部分。

3.6外业数据采集

对于外业数据采集工作而言，主要涉及到二维数据采集与三维空间数据采集两个部分。首先，二维数据采集主要会利用外业实地核查结合街道走访调查等措施完成企业名称、企业性质、门牌地址、建筑总占地面积、地上地下建筑总楼层数、地上地下总建筑面积以及用地权属单位等一系列属性信息进行调查核对。

其次，三维空间数据采集涉及到房屋建筑立面数据采集、地下与室内空间数据采集以及道路与附属设施数据采集等多个部分。其中，房屋建筑立面数据采集能够对指定区域利用拍照的方式收集贴图与属性等，在拍照过程中需要尽可能的避免镜头和拍摄对象之间存在杂物，不仅限于衣物、汽车、电线以及行人等，又或是借助车载移动测量系统（如图2所示）对全景影像数据进行全面采集。

3.7三维模型建立

三维数据就结构层面而言，涉及到地面、地上以及地下三个方面。首先，地面部分主要是借助数字高程模型与真正射影像图空间予以结合获得三维地形。其次，地上部分主要包含建筑、树木、路桥以及附属设施等一系列单体模型，其中，建筑能够获得进一步细化，以获得分层分户模型，同时获得室内三维建模。最后，地下部分通常以地下空间的三维模型建设为主，涉及到普通地下空间、地铁、地下管线以及人防工程四个部分。在此期间，三维数据信息根据表现细节与反映内容的不同，分为对应的层级与种类。

3.9内外业数据整合

就内外业数据信息而言，可以借助ArcGIS10或是CityMaker Builder 6等一系列三维地理信息化技术，结合内业所建立的三维模型，利用唯一关联字段以及地理空间位置做好和外业信息数据之间的融合，在达到质检标准以后统一整理入库，以此建设集内外业于一体的数据资源库。

结语：

本文以某市中心城区1km2试验区范围内的空间资源为例，展开多维度多层次的摸底，并对该区域的全息三维模型信息与相关专题数据进行全面收集，以此作为基础建设二三维信息数据资源库，确立二三维一体化展示平台。所获得的成果为接下来大范围进行房建空间边界与权属底数的全方位摸底提供了应对措施与工作思路，以此为城市空间资源摸底的全面开展提供相应的数据支持。然而系统建设阶段以展示中心城区空间二三维一体化数据为主，并未对多部门单位之间的融合、各层次的数据信息所展开的供给分析、智能控制与动态感知等多方面予以高度重视，以后需要根据实际情况积极整合各部门单位的数据信息，着重针对建筑、社区以及街区等多层次空间的城市运行情况予以动态感知与响应，促进全时全域实时感知和智能分析，同时致力于研究和BIM技术相融合的二三维一体化的运用情境，找出一条能够加快数字孪生城市建设的新路径，并且积极尝试和5G技术、物联网技术、人工智能技术以及大数据技术的协调发展，以提高数字孪生城市的智能化水平。

参考文献：

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