一种基于数字孪生技术的大规模三维场景构建方法及系统与流程

本发明涉及数字孪生，尤其涉及一种基于数字孪生技术的大规模三维场景构建方法及系统。

背景技术：

1、本部分的陈述仅仅是提供了与本发明相关的背景技术信息，不必然构成在先技术。

2、目前，数字孪生的应用范围十分广泛，在展示数字孪生系统时通常都需要三维场景的支持，一般是通过将多个三维模型拼接成整体的方式实现三维场景，但在实际使用中发现，当场景范围较大且大部分场景相似时，若按照一般方式在场景中手动拼接三维模型后展示三维场景，不仅建模工作量大且拼接时较为繁琐，极易出现错误，而且当部分模型发生变化时需要重新拼接整个场景，无法根据需要动态配置场景。

技术实现思路

1、针对现有技术存在的不足，本发明的目的是提供一种基于数字孪生技术的大规模三维场景构建方法及系统，能够实现隧道三维场景模型的动态配置，支持多支路配置，可以构建更加复杂的隧道三维场景。

2、为了实现上述目的，本发明是通过如下的技术方案来实现：

3、本发明第一方面提供了一种基于数字孪生技术的大规模三维场景构建方法，包括以下步骤：

4、根据隧道设计图纸及安装设备信息构建隧道三维模型；

5、对创建好的隧道三维模型进行定位和标识处理；

6、根据隧道实际情况创建隧道三维场景配置文件；

7、根据配置文件按照定位和标识动态创建隧道三维场景，并实现隧道三维场景与二维地图的位置联动。

8、进一步的，根据隧道设计图纸及安装设备信息构建隧道三维模型的具体步骤为：

9、按照实际隧道结构设计和安装设备信息初步构建隧道三维模型；

10、为隧道三维模型应用纹理贴图，其中纹理贴图可以通过拍摄实际隧道获取；

11、根据隧道三维模型的大小图片对纹理贴图进行调整和切割，并贴合到隧道三维模型上得到隧道三维模型。

12、进一步的，隧道三维模型分为隧道环境模型和监测设备模型，隧道环境模型用于构建隧道的整体环境；监测设备模型包括隧道内安装的所有监测设备。

13、更进一步的，对创建好的隧道三维模型进行定位和标识处理的具体步骤包括：

14、对于隧道环境模型，在上一个隧道环境模型尾部与下一个隧道环境模型连接处的中心添加模型定位点，在处理有多条支路的隧道环境模型时，位于支路连接处的隧道环境模型需要根据此处分支的数量在与下一个隧道环境模型的连接处添加多个定位点，并对每个定位点设置唯一标识；

15、对于监测设备模型，需要在监测设备模型下方添加显示文本组件。

16、更进一步的，根据隧道实际情况创建隧道三维场景配置文件，将隧道环境模型组件名和监测设备模型组件名放在不同的节点下，其中，隧道环境模型按照同一支路划分并按顺序配置，监测设备模型需要配置每个模型在隧道环境模型中的唯一标识、三维显示坐标和三维旋转角度。

17、进一步的，配置文件原则为：有多条支路隧道时，以整条隧道的起点作为开始，按照同一支路划分方式进行多支路划分，之后按顺序配置各个隧道三维模型，相邻有多个重复隧道三维模型时只保留一个隧道模型名称，并在节点上添加需要重复的模型数量，以此类推直到第一条支路隧道的终点，然后从第二条支路隧道的起点开始按第一条隧道的配置方式进行配置，其余隧道以此类推。

18、进一步的，隧道三维场景与二维地图的位置联动具体为：

19、隧道的整体走向在二维地图中以线段的形式绘制出来，当用户在隧道三维场景中运动时，在二维地图中动态显示对应的位置，同时当用户在二维地图中点击隧道线段时，隧道三维场景中也跳转到隧道中对应的位置。

20、本发明第二方面提供了一种基于数字孪生技术的大规模三维场景构建系统，包括：

21、模型构建模块，用于根据隧道设计图纸及安装设备信息构建隧道三维模型；

22、模型处理模块，用于对创建好的隧道三维模型进行定位和标识处理；

23、模型配置模块，用于根据隧道实际情况创建隧道三维场景配置文件；

24、场景创建模块，用于根据配置文件按照定位和标识动态创建隧道三维场景，并实现隧道三维场景与二维地图的位置联动。

25、本发明第三方面提供了一种介质，其上存储有程序，该程序被处理器执行时实现如本发明第一方面所述的基于数字孪生技术的大规模三维场景构建方法中的步骤。

26、本发明第四方面提供了一种设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的程序，所述处理器执行所述程序时实现如本发明第一方面所述的基于数字孪生技术的大规模三维场景构建方法中的步骤。

27、以上一个或多个技术方案存在以下有益效果：

28、本发明公开了一种基于数字孪生技术的大规模三维场景构建方法及系统，通过模型配置文件自动拼接模型的方式，减少了拼接模型所需的时间，实现了隧道三维场景模型的动态配置，支持多支路配置，可以构建更加复杂的隧道三维场景。本发明实现了监测设备上的文字随主视角进行旋转，同时不会被其他模型遮挡；实现了鼠标进入物体时监测设备高亮显示；实现了多角度显示隧道场景模型的剖面图；实现了隧道内自动漫游同时自动聚焦附近的监测设备；实现了隧道俯视图；实现了隧道三维场景与二维地图的位置联动。

29、本发明附加方面的优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

技术特征：

1.一种基于数字孪生技术的大规模三维场景构建方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.如权利要求1所述的基于数字孪生技术的大规模三维场景构建方法，其特征在于，根据隧道设计图纸及安装设备信息构建隧道三维模型的具体步骤为：

3.如权利要求1所述的基于数字孪生技术的大规模三维场景构建方法，其特征在于，隧道三维模型分为隧道环境模型和监测设备模型，隧道环境模型用于构建隧道的整体环境；监测设备模型包括隧道内安装的所有监测设备。

4.如权利要求3所述的基于数字孪生技术的大规模三维场景构建方法，其特征在于，对创建好的隧道三维模型进行定位和标识处理的具体步骤包括：

5.如权利要求4所述的基于数字孪生技术的大规模三维场景构建方法，其特征在于，根据隧道实际情况创建隧道三维场景配置文件，将隧道环境模型组件名和监测设备模型组件名放在不同的节点下，其中，隧道环境模型按照同一支路划分并按顺序配置，监测设备模型需要配置每个模型在隧道环境模型中的唯一标识、三维显示坐标和三维旋转角度。

6.如权利要求1所述的基于数字孪生技术的大规模三维场景构建方法，其特征在于，配置文件原则为：有多条支路隧道时，以整条隧道的起点作为开始，按照同一支路划分方式进行多支路划分，之后按顺序配置各个隧道三维模型，相邻有多个重复隧道三维模型时只保留一个隧道模型名称，并在节点上添加需要重复的模型数量，以此类推直到第一条支路隧道的终点，然后从第二条支路隧道的起点开始按第一条隧道的配置方式进行配置，其余隧道以此类推。

7.如权利要求1所述的基于数字孪生技术的大规模三维场景构建方法，其特征在于，隧道三维场景与二维地图的位置联动具体为：

8.一种基于数字孪生技术的大规模三维场景构建系统，其特征在于，包括：

9.一种计算机可读存储介质，其特征在于，其中存储有多条指令，所述指令适于由终端设备的处理器加载并执行权利要求1-7中任一项所述的基于数字孪生技术的大规模三维场景构建方法。

10.一种终端设备，其特征在于，包括处理器和计算机可读存储介质，处理器用于实现各指令；计算机可读存储介质用于存储多条指令，所述指令适于由处理器加载并执行权利要求1-7中任一项所述的基于数字孪生技术的大规模三维场景构建方法。

技术总结
本发明公开了一种基于数字孪生技术的大规模三维场景构建方法及系统，涉及数字孪生技术领域。该方法包括步骤：根据隧道设计图纸及安装设备信息构建隧道三维模型；对创建好的隧道三维模型进行定位和标识处理；根据隧道实际情况创建隧道三维场景配置文件；根据配置文件按照定位和标识动态创建隧道三维场景，并实现隧道三维场景与二维地图的位置联动。本发明通过模型配置文件自动拼接场景模型的方式，减少了拼接建筑物模型所需的时间，实现了场景模型的动态配置。

技术研发人员：杨震威,臧超倩
受保护的技术使用者：康威通信技术股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/3/11