在世界，各地地方政府都在积极推出智慧城市/数字孪生项目，以支持经济发展和旅游项目，从而提高民众的生活质量。最新3D建筑物模型和地理信息系统(GIS)数据，以及建筑物信息模型(BIM)数据相结合，从而构建建筑物内外和周围地形的数字孪生。实际上，是将现实世界转换成一个精确的数字复制品，以方便分析、规划和管理智慧城市资产。

3D虚拟城市的主要目标是通过对数字孪生进行模拟和分析，并利用分析结果改善条件，减少城市地区常见的问题。此外，物联网传感器、闭路电视、安防摄像头等捕捉到的大数据，为我们提供了特定地点的观测数据。韩国政府于2017年启动了智慧城市/数字孪生项目，以解决各种问题，如交通、犯罪、环境污染、高效能源管理、城市规划、灾害管理和再开发。通过分析虚拟城市和相关的大数据，政府可以更好地解决人们关注的问题。

数字孪生建筑

All4Land是韩国领先的地理空间服务提供商，自2014年以来一直致力于构建包含BIM和GIS数据的3D数字模型。为了节省时间、降低成本，All4Land采用徕卡CityMapper机载混合传感器同时采集五视角倾斜影像和激光点云数据，并利用徕卡HxMap通用数据平台快速处理数据。生成的3D模型使用GIS数据进行了增强，如公用事业、电信或交通基础设施的矢量图，以支持深入分析。利用徕卡CityMapper数据获取建筑物外部结构，建筑物内部结构信息通过3D扫描数据、设计数据和BIM数据来获取。

All4Land负责创建GIS数据和3D建筑物模型，并整合建筑业主或政府机构提供的BIM数据。在韩国，BIM数据是新政府要求的强制性建筑物数据，通常由第三方设计办公室提供。对于新建筑物，BIM通常是在施工过程中和之后获取的。而对于现有建筑，BIM是通过3D扫描数据和原始设计数据的反算获得的。

徕卡CityMapper+HxMap解决方案能够自动获取CityGML格式的LOD1和LOD2三维模型，CityGML是一种开放数据模型格式，用于存储和交换虚拟3D城市单体模型。LOD3需要一些人工编辑来表达门和窗户等要素，LOD4也需要人工干预，而且干预程度取决于室内细节水平。

All4Land总经理Sangkwam Nam说:“徕卡HxMap有强大的功能，特别是高效处理多个视角影像同空中三角测量以及从影像和激光点云数据全自动化高效生成3D单体模型。”徕卡HxMap还支持诸如视准轴检校、全自动点云匹配、全自动单体建模等。所有这些任务在以前都需要大量的人工干预，现在在徕卡HxMap工作流中可全自动获取。

为了将徕卡CityMapper数据与BIM数据相结合，All4Land首先将GNSS测量得到的坐标分配到BIM数据中，然后将BIM数据转换为3D建筑物模型，并与徕卡CityMapper数据相结合。All4Land开发了自己的专有软件用于数据转换和坐标分配，并通过MapPrime平台展示3D模型。MapPrime平台是一个集成室内和室外模型的WebGIS服务器，可提供数据可视化的工具。


徕卡CityMapper点云数据（点密度25点/㎡）
全州市三维模型

2019年，All4Land购买了徕卡CityMapper机载混合传感器和后处理平台徕卡HxMap，为拓展3D地图服务奠定了良好的基础。由于韩国航空数据采集的独特局限性，快速收集数据尤为重要。韩国三面环海，云层经常造成不利的天气条件。此外，在军事区域和安全区域附近很难获得飞行许可，因此总飞行天数相当有限。在这种情况下，徕卡CityMapper在一次飞行中获取正射影像、倾斜影像和激光点云数据的能力是非常优异的。

Nam说：“对于我们的项目来说，徕卡CityMapper是一个极好的解决方案，增加的效率使我们能够在更短的时间内获取更多的数据。”徕卡HxMap大大地提升了数据处理和三维建模效率，从而降低了构建数字孪生建筑物模型的成本。

数字孪生概念的测试项目之一是在韩国西南部全罗北道的旅游区全州市。许多历史建筑物吸引着游客，比如传统的韩屋村(Hanok)，这座城市以其优秀的地方美食而闻名。最近，全州市引入了数字孪生概念，作为MaaS(移动即服务)的一部分，以吸引游客，并帮助他们使用电动自行车、电动踢腿板和其他交通工具在城市中旅行。

All4Land在韩国全州执行两个项目，首先绘制面积4平方公里的区域，包括20栋建筑的BIM，然后是一个205平方公里的项目。全州市和LX(政府地籍组织)正在获取更大范围内所有建筑物的BIM数据。利用徕卡CityMapper, All4Land只用了两天时间就完成了这个大型项目的航空数据采集，另外还有两到三个月的时间用于数据处理和3D单体建模。通过徕卡CityMapper获取的LOD3三维模型与测试区域的室内BIM数据合并，构建了真实世界的LOD4模型。

Nam说：“数字孪生在很多领域都有广泛的应用。例如，在规划市中心的一座新建筑物之前，三维模型可用于分析360度视野、能见度范围、日照、隐私问题等。这就可判断是否与现有建筑存在潜在冲突。进而发展计划可以在早期阶段修改和改进，从长远角度来看可以节省资金。”


三维单体建筑物模型
智慧城市是未来发展趋势

目前，韩国大约有10个智慧城市项目，预计数量还会增加。除了全州市外，All4Land还在为韩国首尔开发虚拟首尔项目，以及为韩国国家绘图局(NGII)开发的乌山3D地理空间项目。

韩国的智慧城市以智能交通、人口、旅游等因素为基础，致力于振兴当地经济。政府机构使用3D建筑物模型进行分析，以支持决策。未来，All4Land预计MapPrime平台将向商业公司开放，用于设施管理、停车、观光等。

数字孪生的扩大依赖于有效的数据采集和高度自动化的处理，以控制成本。徕卡CityMapper和最新徕卡CityMapper-2是高性能机载混合传感器，非常适合城市的快速数字化。混合倾斜摄影和激光雷达解决方案，配合徕卡HxMap处理平台，合力提供了高效的生产效率。

“我们对徕卡CityMapper的性能和数据质量非常满意，其下视和倾斜影像以及激光点云数据都非常出色。同时徕卡提供的技术支持和培训项目是非常好的。徕卡不断地为客户提供支持，尽力地在整个运营和加工过程中找到更好的解决方案，这有助于我们在快速变化的行业中保持竞争力。”


徕卡CityMapper彩色点云数据（点密度25点/㎡）