人工智能-三维城市模型提升日本的智慧城市管理

MicroStation 将工作效率提高 50%，实现了前所未有的逼真模拟

构建三维城市模型生态系统

PLATEAU 项目由日本国土交通省牵头，是一项三维城市模型和数字孪生计划，旨在到 2027 年为日本 500 个城市构建开放的城市模型数字生态系统。作为日本最大规模的城市建模方案，该项目旨在将数字城市数据整合到一个开放式平台，让人们可以自由获取城市信息。这些信息将用于智慧城市管理、城市规划和多种使用案例，从灾害预防和准备到环境保护、交通和可持续发展。PLATEAU 项目将通过在交互式数字化环境中再现和模拟城市空间，释放三维城市建模和可视化的价值，为日本各地的城市创造新的解决方案。

Kokusai Kogyo 是日本乃至全球领先的以地理空间为中心的服务和工程咨询公司，通过数据采集、处理和分析提供一站式地理空间解决方案，它为几个选定城市进行了三维建模，其中包括可以欣赏太平洋和富士山美景的旅游小镇沼津。他们为自动驾驶的电动公交车创建了沼津高精度的三维城市模型。Kokusai Kogyo 在模型中融入了四种不同的三维城市几何形状，并将其与公交车上安装的辅助自动驾驶的视觉定位系统进行了比较。地理空间技术部负责 Kokusai Kogyo 的三维城市模型推广的工程师 Tatsuya Muraki 表示：“通过将公交车上安装的摄像头获取的信息与三维城市模型的信息进行比较，它可以估计公交车自身的位置，包括方向，并执行自动驾驶。”

处理复杂的海量数据

2020 年，也就是该项目的第一年，Kokusai Kogyo 为 15 个城市开发了高精度三维模型，最初的精细度为 LOD1 级，没有屋顶结构的建筑形状。后来，他们在每个城市进一步开发了 LOD2 级的优先策略区域。2021 年，在创建沼津城市模型时，Kokusai Kogyo 希望通过加入错综复杂的空间、门窗、道路交通信号灯和标志以及植被，实现更高精度的三维建模，即 LOD3 级。Muraki 表示：“我们借助高精度三维建模可以对城市面临的问题有详细而具体的理解，并实现比以前更接近现实的模拟。”

然而，为创建这种精度的模型，Kokusai Kogyo 需要处理从其移动车载测绘系统收集的海量复杂 LiDAR 点云和图像数据。以前的 CAD 技术不足以满足 Kokusai Kogyo 的预期成果。Muraki 表示：“LOD3 级模型特别复杂，建筑中的墙面需要描绘出门窗。此外，我们的项目需要其他特征，包括树木和交通基础设施，如交通信号灯。”Kokusai Kogyo 需要能够对大量复杂数据进行建模，以交付 LOD3 级数字模型的技术解决方案。

Bentley 应用程序促进精确的三维建模

Kokusai Kogyo 选择了 MicroStation 交付高精度沼津三维城市模型，将移动测绘系统数据聚合到 LOD3 级模型中，用于四种不同的城市几何图形——建筑、道路、城市家具和植被。Muraki 表示：“几何图形是使用 MicroStation 根据移动测绘系统测量的点云数据创建的，MicroStation 在构建最具挑战性的数据方面发挥了重要作用。”该软件提供了一系列用于创建和编辑复杂三维形状的功能。Kokusai Kogyo 使用 Bentley 的应用程序对建筑数据进行了划分，创建了用于对窗户、门和屋顶表面进行建模的图层。他们对道路模型做了同样的处理，在道路和人行道之间建造了大约 10 厘米的台阶，对城市家具模型也做了同样的处理，创建了非常详细的数据，比如标志各部分之间的连接。对于植被模型，他们根据点云数据测量了每棵树的大小，以真实地复现树木的几何图形。Muraki 表示：“对我们来说特别有价值的是 MicroStation 能够轻松地显示移动测绘系统获取的海量点云数据并进行建模。”

此外，Kokusai Kogyo 为 MicroStation 开发了一个用于创建地图的附加应用程序，进一步提高了模型质量和精度，在设置和调整高度方面更加方便，例如根据点云数据半自动指定道路高度。Kokusai Kogyo 使用 Bentley 应用程序简化了工作流程，在开发平台中为 PLATEAU 项目生成最逼真的模型，该平台与多个行业内多种用途的应用程序兼容。Kokusai Kogyo 采用 Bentley 的数字化解决方案突破了地理空间信息和三维建模的界限，提供了最先进的模拟和精确的三维显示，包括鸟瞰城市视图以及建筑和建筑内部的特写视图。

数字孪生计划支持智慧城市管理和可持续发展

借助于 MicroStation 的易操作性和编辑功能，Kokusai Kogyo 不仅为沼津创建了具有前所未有精度的三维模型，也为 PLATEAU 项目中全国另外 16 个城市创建了具有前所未有精度的三维模型。Bentley 软件提高了工作流的效率，与其他第三方 CAD 软件相比，减少了约 50% 的人工时，并提供了轻松对海量点云数据建模的平台。该技术可交付高精度三维模型，从而实现自动驾驶、太阳能板安装和洪水模式的模拟，比以往更接近实际情况，为环境可持续发展和社会安全提供支持。

三维城市模型是扩大数字孪生模型使用的重要一步。随着使用案例的增加，开放数据将变得越来越丰富，并且所有行业都将更容易获得，从而提高日本对智慧城市项目的认识，促进智慧城市管理和可持续发展。作为该项目的一部分，Kokusai Kogyo 在一份技术报告中编制了其使用 MicroStation 创建 LOD3 级模型的程序，此报告在日本国土交通省的 PLATEAU 网站上提供。这一贡献将有助于其他人了解三维城市建模技术以及模型对未来的价值。Muraki 表示：“我们期待这一政府和行业合作倡议项目能够提高日本对智慧城市项目的认识，并促进使用三维模型数据来解决城市面临的问题。”