數(shù)字孿生技術(shù)中本質(zhì)是利用虛擬孿生體建模還原物理世界場景。傳統(tǒng)建模技術(shù)速度慢、還原度低，而物理世界數(shù)據(jù)驅(qū)動的實時可視化開發(fā)門檻高、效率低和開發(fā)難度大。利用快速三維建模技術(shù)，可以輕松助力虛擬孿生場景的建模和物理世界數(shù)據(jù)實時驅(qū)動的可視化顯示難題。
 

　　快速三維建模技術(shù)分為兩種，一種是基于傾斜攝影的三維建模，適用于大區(qū)域環(huán)境模型的構(gòu)建，另外一種是基于三維激光點云數(shù)據(jù)輔助的逆向建模，適用于單體建筑、設(shè)備的逆向建模。
 

　　一、基于傾斜攝影的三維建模

　　數(shù)字孿生技術(shù)中虛擬孿生體建模還原物理世界場景時面臨的速度慢、還原度低和物理世界數(shù)據(jù)驅(qū)動的實時可視化開發(fā)門檻高、效率低和開發(fā)難度大的問題,結(jié)合利用傾斜攝影和點云的三維建模與Unity實時3D渲染技術(shù),提出利用Unity3D平臺建立虛擬數(shù)字孿生系統(tǒng)并在Unity3D中完成實時數(shù)據(jù)驅(qū)動與展示的方案,實現(xiàn)了虛擬孿生場景的快速建模和物理世界數(shù)據(jù)實時驅(qū)動的可視化顯示?；趦A斜攝影的三維重建方法其建模的核心步驟可以概括為四大步：影像采集、多視影像平差、多視影像密集匹配、紋理映射。

　　數(shù)字孿生影像數(shù)據(jù)采集工作主要分為測區(qū)觀察、測區(qū)航線規(guī)劃、飛行計劃的制定與實時、數(shù)據(jù)的導(dǎo)出與合成。

　　數(shù)字孿生多視影像平差是利用光束法，攝影測量構(gòu)建模型的基本原理是共線方程(像方點、攝影中心、物方點在一條直線上)。

　　數(shù)字孿生多視影像密集匹配是將經(jīng)典的最小二乘匹配算法推廣應(yīng)用到多視影像上形成帶有共線條件。這種方法是基于核線的幾何關(guān)系約束，在核線影像上進行一維空間搜索，結(jié)合灰度觀測方程從而計算出物方和像素坐標(biāo)。

　　數(shù)字孿生模型紋理信息是影響后期展示效果的關(guān)鍵指標(biāo)之一。傳統(tǒng)的做法是利用相機拍攝的照片進行勻光、正視化處理，然后采用貼圖的方式將處理過的紋理照片貼在三維模型的表面。
 

　　二、三維激光點云數(shù)據(jù)輔助建模

　　三維激光掃描系統(tǒng)的工作原理是利用發(fā)射器向目標(biāo)物體發(fā)射激光脈沖信號，脈沖信號照射到物體表面發(fā)生反射，數(shù)字孿生通過儀器上的激光接收器進行接收，最終根據(jù)脈沖信號從發(fā)射到接收的時間和脈沖信號的傳播速度求解出目標(biāo)物體表面到掃描儀的距離。根據(jù)掃描儀所測得的掃描儀到物體表面的距離在配合掃描儀中記錄的水平方向和垂直方向上的角度信息，便可以準(zhǔn)確的記錄物體表面的三維數(shù)據(jù)。最后將這些數(shù)據(jù)進行計算處理便可以進行高精度點云數(shù)據(jù)，最終利用處理后的點云數(shù)據(jù)進行逆向三維模型的重建。

　　三維激光掃描因其獨特的采集方式相比于傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集能夠顯著的減輕外業(yè)人員的工作強度，降低工作的危險系數(shù)，提高工作效率。并且所采集的數(shù)據(jù)更加精細化，信息更加全面豐富，保留了完整的地物信息的幾何拓撲特征。三維激光掃描儀得到的點云數(shù)據(jù)包含目標(biāo)物體表面點的三維坐標(biāo)（X，Y，Z）、激光反射強度（Intensitl）和顏色信息（RGB）。為目標(biāo)物體的三維模型重建提供了精確可靠的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。利用點云輔助三維重建方法可以概括為四大步驟：三維掃描儀點云數(shù)據(jù)采集、多站點點云數(shù)據(jù)的配準(zhǔn)、點云數(shù)據(jù)降噪與輕量化、點云數(shù)據(jù)輔助建模。