国际视野|数字孪生与徕卡 CityMapper
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在智慧城市领域，数字孪生是城市的虚拟模型，是自然世界的复制品。它们正迅速成为必不可少的工具，可通过建筑物，城市基础设施，公用事业，企业，人员流动和车辆的分层数据源实时可视化城市脉搏。对于数字孪生的解释有很多，其中最广泛应用的一个定义是，数字孪生充分利用物理模型、传感器更新、运行历史等数据，集成多学科、多物理量、多尺度的仿真过程，在虚拟空间中完成映射，从而反映出对应的实体装备的全生命周期过程。正如上述定义所说，传感器更新便是这过程中至关重要的一个环节。
Leica CityMapper是世界上首款将倾斜相机和LiDAR集成到单个传感器的混合型城市航空摄影系统。两大技术的强强组合正合力为三维智慧城市增砖添瓦。Leica CityMapper-2是不久前Leica Geosystems推出的一款新产品。这种新一代混合倾斜成像和LiDAR传感器可提供快速有效的城市数字化。CityMapper-2混合式机载传感器提高了生产率和数据质量，可用于创建小型城市和大都市地区的数字孪生。作为Leica Geosystems的RealCity解决方案的一部分，该解决方案将CityMapper-2与Leica HxMap高性能处理工作流程结合在一起，该新型传感器旨在提供更快的更新速度，同时在各种飞行条件下保持图像的质量。
图1：LeicaCityMapper-2高性能城市地图传感器
（图片来源：leica-geosystems.com）
上月，总部位于法国的国际航空测量公司Aero Photo Europe Investigation（APEI）已成为第一个购买Leica CityMapper-2倾斜成像和Lidar混合机载传感器的客户。借助CityMapper-2，APEI可以将其业务扩展到快速增长的智慧城市市场，而如今，该市场需要在瞬息万变的城市环境中，在更大的区域上获得更详细，更准确的数据。
CityMapper-2显著提高了创建城市数字孪生的生产率和数据质量，并提供了一个新开发的光学系统，该系统可以每0.8秒捕捉两个最低点（RGB/NIR）和四个斜向150MP图像，提供最高分辨率，以可视化城市的每个角落。使用CMOS技术并配备了徕卡测量系统（Leica Geosystems）的前向运动补偿（FMC）技术，这样可以保证即使在困难的照明条件下，也可以捕获高质量的图像，不会降低生产效率。此外，激光雷达传感器的脉冲重复频率已提高到2MHz，并具有空中多脉冲（MPiA）技术，其性能与TerrainMapper相似，可在最复杂的地形和城市环境中收集点云。
近些年，随着人口的增长和大批的人流迁入城市地区，城市的建筑面貌日新月异。快速变化的城市中心景观需要得到更快，更有效的监控。准确的城市3D数字孪生就是科技利器。各大仪器企业都希望通过提供一种最有效，最高效的收集和处理数据的方法，为市场上的客户和政府部门提供快速访问数字孪生的方法。自2016年以来，APEI成为全球首批使用Leica RealCity城市地图解决方案的公司之一，将CityMapper与HxMap高性能处理工作流程相结合，可同时收集3D城市倾斜图像和激光雷达点云项目，例如法国的西南部城市波尔多和首都巴黎。
图2：总部位于法国的航空测量公司APEI使用Leica CityMapper-2来捕获法国凡尔赛城堡的图像。
上一代的CityMapper还曾帮助英国Bluesky公司捕获伦敦、曼彻斯特和伯明翰以及布莱顿，布里斯托、剑桥、诺丁汉和牛津的部分地区的数据。这也是这项技术首次在英国在这一水平的商业化程度上使用。多个测量级相机和LiDAR的结合，首次实现了通过一个传感器同时捕获数据，以自动创建高度精确和详细的全市3D模型。诚然，3D模型已经存在了很多年，但它们要么在大面积使用中价格昂贵，要么细节或准确性不足。使用CityMapper传感器，英国实现了高效，低成本地捕获高度详细和准确的图像，使3D模型的广泛使用成为现实。
图3：Bluesky使用Leica CityMapper捕获3D模式下的英国主要城市
（图片来源：leica-geosystems.com）
智慧城市的数字孪生超越了3D模型的感测范围，成为了可为许多不同利益相关者提供服务的应用程序开发城市平台。伴随这一技术，不同城市组织可通过对每个社区所缺乏的东西进行研讨和规划，改善其环境和服务，城市可以变得更加民主。城市空间总是在变化，数字孪生的发展无疑将缩小现实与虚拟生活之间的差距，这同时也鼓励公众以数字方式探索他们的城市，为城市的发展注入了新的活力。
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