在ArcGIS平台内构建数字孪生系统（第六部分）

在接下来的有关在ArcGIS Platform中构建数字孪生的博客中， 我们 l看 提取 建筑的 detail 和 来自的资产 我们使用 d隆和一个 l扫描仪。

错过了该系列的前几期吗？查看 Part 1, 第2部分， 第三部分 Part 4 和 Part 5 第一。

介绍

在我AST 博客 我们 描述了我们如何 被创造 基本的, but very usable, 3D 模型的 我们的办公室 使用点云作为参考. 我们伦敦办事处的代表很好, 但是建筑 详情 在我们利兹办公室 特征 很大程度上丢失了 –不过，您仍然可以欣赏烟囱式的乳房和高高的天花板！  

在此博客中，我们介绍了各种 (mainly 实验性的) 我们拥有的技术 发展到 尝试 capture 的 更好的细节. 显然，我们有要引用的点云，但它有一些局限性，并且理想情况下，我们希望创建可以与属性相关联的特定功能的模型。 

我们尝试了多种其他软件 包装以寻找合适的东西 (such 如 云比较 –该链接描述了该产品并提供了替代品列表)，但是 我们没有发现任何东西 我们设法 得到 良好的（或在某些情况下，任何）结果 – 这可能, of course, say more about 我们的局限性 than 的 software的! I无论如何， 我们最初的目标是在ArcGIS Platform中进行尽可能多的处理，这就是我们所做的…  

选择一些 targets 

首先我们 defined a few 目标目标 至 see how 有效地我们 可以 抓住他们 –牢记 primary reason 对于 doing this 原为 至 定义对象状态的基准，这可能 然后 用于保险和/要么 保护目的。  

如果是 Listed Buildings, 例如我们的利兹办公室， t他的 推理 可以 be 扩展的 说你 可以 限制 捕获 到 项目 经验值合法地 noted 在 的 历史英格兰上市条目– e.g. the 模压天花板檐口下方有老鼠眼装饰的深模压fr条 –这至少会限制工作量， 并且 提供 该博客的一些结构. 

图1 –带有深成型molded条的老鼠

所以， we selected 一些 要看的目标, and 我们 dealt with 的m in 我们的 初始 的感知顺序 复杂: 

1. 酒窖天花板（不在清单上， 但有用的起点） 
2. 图书馆天花板  
3. 外观 p旋转雕刻的头像 

酒窖天花板 

的地窖里有多个房间。 我们将重点关注的两个都是砖砌拱形天花板. 

图2 –在地窖里

画一些线 

找不到内置工具（扰流板：有一个）我们挠头尝试了各种方法 – 一个应该更好地工作的人 涉及数字化 相交 使用点云将顶点捕捉到的3D线: 当时的想法是我们可以 从生成3D多边形 线。 Sadly, 这是执行 乏味的 实际上非常具有挑战性，因为它要抓住的点通常会落后于您要达到的目标之一，因此漆黑的线条。 它也没有吸引人 方便的解决方案，所以我们继续 –但是，如您所见， 我们后来又回到了这个概念。 

如有疑问，将其网格化 

由于我们有 大量 使用栅格数据集的经验，我们认为 创造 raster surfaces 来自 点云，然后我们可以将其转换为向量 or meshes. 我们 编写了一些Python工具，使我们可以从点云中切出数据，因此我们使用这些工具提取了 点云的天花板。  

图3 –查找地窖中提取的天花板点云

然后，我们创建了一个工具，可以在 通过点云我们所需的分辨率 和 我们 used thinning 根据分辨率 减少数据量。的 产生于 跑步 这个工具 1cm分辨率 如下所示，插图显示了一些细节。 Ť他脊（或槽，取决于您的观点）是u华丽的 光虽然 更感兴趣 也许 是 可以从插图底部看出来的单个砖块。 

图4 –砖的轮廓

我们对这个结果感到非常满意 如 它准确地捕获了天花板的形状，并保留了相当数量的 精细的细节。我们改进了脚本以内插 来自输入点云的颜色和强度信息，这样我们就可以设置样式 使用这些的多边形（使用Arcade表达式 –有关更多详细信息，请参见下文）。 

尽管有一个问题-输出 要素类很大 – 如 在 我们 需要更好的显卡 large – 我在装有2Gb Nvidia Quadro M620的笔记本电脑上进行此操作;可悲的是 高端图形工作站在受限的情况下都超出了界限 （并且非常安全，他很快说) 办公室。 不错，虽然 这很干净 这不是 会像 主流方法 – 一世。e. 可以产生可用于 普通计算机–但是 将满足我们获取基准的特定要求. 

内建工具 

正如我们在上文中提到的那样，实际上有一个3D Analyst工具称为 LAS建筑多面体 可以选择做一些类似于 我们正在努力实现的目标. 使用提取的天花板 我们创建了一个 具有正确的多修补程序 ceiling curvature –以下屏幕截图以绿色显示了多补丁，为清楚起见，偏移了  from 的 点云，用高程表示： 

图5 –来自点云的TIN的多面体

钍结果是没 不好–显然边缘有一些噪音， 但， 通过指定壁高作为输入参数，我们得到了整个房间m作为单个对象，即 令人印象深刻. 

图书馆天花板 

将LAS建筑多面体工具应用于图书馆，我们oa有趣的结果–再次，我们有一个完整的房间，而且在边缘（尤其是垂直平面）周围也有噪音。 You wouldn不想将其交给制造商并说“制造”，但它传达了 一般形式 （请参见插图，从上方查看） 相当 well: 

图6 –图书馆天花板的多面体（请参见下面的改进视图）

但是，不符合 我们的 ‘基线’ 需求，所以我们 重复我们的本土方法 –毫不奇怪，由于房间更大，以相同的分辨率进行操作会产生n更加笨拙 （实际上，无法在我的笔记本电脑上使用） dataset. 我们坚持不懈，剪出较小的区域进行工作，并获得 相当不错 result at 分辨率1mm，可以说满足了我们的要求 （特别是如果我们提高了分辨率）: 

图7 –图书馆天花板一部分的高分辨率3D要素类

我们哈d 垂直平面有问题，按照现成的工具（请参见 的部分 屏幕截图的底部）. 如我们所见 next, however, we 能够 使技术适应垂直表面。 

外部凸出雕花头像 

的 外观 雕刻品 are impressive, 特别是考虑到他们已经在外面 155 years – 我们将重点放在一个人像的头像上 女人 和一个 人 显示在 下图是由激光扫描仪获取的。  

图8 –外部雕刻

侧向网格 

我们永远不会 had 至 考虑网格化一些东西 以前是垂直的，但是 如果使用上述方法，那是 捕获什么是必需的 头 详情。 其实很合理 进行黑客攻击-您只需要旋转数据，对其进行网格化然后将其旋转回去 (I 疑似 可能会有更简单的方法来做）. 这样做使我们能够 生成一个多补丁，显示在下面的屏幕截图的右侧。  

图9 –将垂直点云（左）转换为多面体（右）

造型 using Arcade 

我们采用了一些逻辑来对颜色信息进行插值 from 的 point cloud 并将其添加为属性，使我们能够使用Arcade表达式以其原始颜色设置各个补丁的样式 (属性驱动的符号学)–上面的屏幕截图说明了此操作的结果，并提供了有关如何访问此功能的一些指导: 如果单击该图像，则应看到较大的版本。 

就是它 的 有什么用吗？ 

有很多问题 结果，但我要说它符合我们的要求 为对象状态定义基准的过程. 我认为有更好的方法，例如建立模型 通过 啮合 （我敢说Drone2Map可以帮助实现这一点， 我们 将不得不尝试）, 但 我们的目标是在ArcGIS平台内做到这一点，我们已经实现了这一目标. 

图10 –在ArcGIS Online中与无人机点云一起显示的1mm多面体

创造 适用于整个办公室的1mm分辨率多修补程序但是，尝试尝试似乎并不明智-尤其是因为它完全无法使用。 由于我们要建模的许多表面都是 相对没有特色， 那 1mm分辨率的数据集将 什么也没录. 展望未来 ，适用于多补丁的类似图像压缩的功能 可能会改善问题，但目前， 仅在需要的地方捕获高分辨率数据，然后在其他位置降低分辨率 好像 明智的方法–特别是如果我们将其与 我们正在看的那些轮廓线 先前.  

但是，在此之前，我们先绕道走一下 taking 图片. 

图片 it 

我们 是 痴迷 以上 越来越多的德泰l，我们做到了–但是太多了，我们创建的东西太大了。问题的一部分在于 他们拥有大量重复或可推论的信息。照片相比之下，可以提供相当数量的信息 在更小的空间. 

可以投影 点云到飞机上 然后使用颜色/强度将其渲染为图像 (要么，如果您想回避插值过程 described above, 点与平面之间的距离). 在定义飞机时，您可以轻松地 创建一个代表它的多重补丁 （您可以从点云中提取顶部和底部的Z值），然后您可以将渲染的图像应用于该图像，如以下屏幕截图所示： 

图11 –点云的渲染部分应用于多面体

发布纹理 多补丁 (1cm pixels) 到ArcGIS Online结果编 in an 大小315Kb，很小. 创造 这些沿着墙壁，我们得到了非常轻巧的 “逼真的”模型。 的 切片多面体 tool 是你的朋友在这里-你可以 旋转它创建的基本水平和垂直剪切平面以切碎您的 多补丁 向上然后删除您不想要的位 想要，或 分开以供查看。 

图12 –顶部：简单的纹理多修补程序。下：相同，覆盖源点云

另外， 我们在哪里 在墙上的图片，我们 夹ped these out 的 的 多补丁 创建个人数字孪生资产。 

图13 –从多面体中提取特征（左）以创建数字孪生对象（右）

剖析它 

回到开始, 我们研究了通过点云手动创建配置文件，我们打算以某种方式联合起来制作多补丁. 我们重新考虑了这个想法，但是这次我们自动化了轮廓提取，然后研究了如何水平拉伸这些轮廓 沿折线 成多个补丁。这个 允许编 我们来建模非常复杂的形状，例如 天花板， 要么 栏杆和 栏杆或外部 高程。它 也允许编 us 至 ca为我们的基本平面图拍摄墙壁的形状. 继续， 使用 ArcGIS Pro SDK， 我们可以 整合 ‘图片’ we 至ok earlier 作为纹理，以创建 增强型多修补程序  表现出一些表面浮雕. 

图14 –将照片部分与拉伸轮廓（右侧的红色轮廓）集成在一起

扩展此方法以允许使用多个配置文件 定义面板是 其中一个 下一页 things on 我们的 list 对于这个项目 – this would， 例如， 让我们捕捉 木镶板 在楼梯上 准确.  

我们希望您在这组博客中找到了一些有趣的东西;好 希望 在今年晚些时候再回来，展示如何将IoT传感器集成到Digital Twin中， 获得真实–及时了解您的环境，并且 看在g at 的iPad/ iPhone LiDAR扫描仪数据，这似乎 可能会引发繁荣 自己动手做 数字孪生s.  

同时，如果您对 讨论如何在ArcGIS中创建自己的Digital Twin p平台请 做 保持联系 with us.

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由创新负责人Ross Smail发布。