基于虚幻引擎的数字孪生城市空间定位方法、装置及存储介质

技术领域

本发明涉及基于虚幻引擎的数字孪生城市空间技术，特别涉及一种基于虚幻引擎的数字孪生城市空间定位方法、装置及存储介质。

背景技术

随着科学技术的发展，数字孪生技术已经从理论概念逐步到技术应用的阶段。然而目前，从物理世界向虚拟世界的映射，有诸多技术问题需要解决，目前还没有一项技术能完美解决“数字孪生”中存在的所有问题，在当前技术环境下，游戏行业和GIS行业是最有可能成为数字孪生的主导行业，然而，谁能够率先跨出自身领域的框架，从更宏观的层面整合自身技术优势，投放到更多样的应用场景，则必将在今后“数字孪生”领域占据主动。

在游戏引擎中实现空间物理坐标技术是数字孪生发展的必然趋势。游戏引擎的核心优势主要在于强大的“场景表现力”，一方面通过实时动态的渲染，可以构建丰富精细的场景表现，以便更好的还原我们“看到”的这个世界；另一方面强大的物理引擎可以真实模拟现实世界的运行规则，这些技术也正是“数字孪生”迫切需要的。但是对于数字孪生来说，仅考虑人工建模是远远不够的，还需对其他方式获取的城市底板进行处理，处理的目的也不仅仅是“构建场景”，而是需要对数据的存储、交换、业务性分析层面提供全面的支持，而这些技术能力是游戏公司目前所不具备的，而这恰恰是GIS行业所擅长的。数字孪生技术的进一步发展，在场景表现、数据集成分析的基础上，增强了数据与场景的技术互动，那在数字孪生中通过数据的分析，找到某个空间位置则成了数据与场景技术互动的基础。在传统的二维数字孪生城市实现上，是通过地理空间坐标与平面二维坐标进行转化，在二维平面定位进行寻点并实现互动。

由于定位算法是基于二维平面进行，把物理空间地址在平面地图进行转换后再进行数字孪生城市空间定位；由于是二维平面定位，在大数据量多点定位时，三维的物理空间地址在二维平面会被投射到一个点，数字孪生城市空间定位会有大量的重叠。基于BIM建筑模型模型的定位是三维的空间定位，但是问题在于，BIM建筑模型的内部构造复杂，资源占用过多，无法应用于三维空间的数字孪生搭建，会造成整个数字孪生效率低到用最顶尖的硬件也无法承受。为此有必要对数字孪生城市空间定位方法做进一步的改进。

发明内容

为克服上述现有技术中的不足，本发明的目的在于设计一种虚幻引擎的数字孪生城市实现了城市空间定位方法，其包括如下步骤：

1）依据当前的数字孪生城市来建立虚幻引擎的平面空间坐标体系；

2）依据数字孪生城市的覆盖面积构造当前城市的三维立体图层；

3）依据需要定位位置的物理地址，在数字孪生城市寻找到对应的建筑物，确定建筑物在虚幻引擎的平面空间坐标体系落位的坐标；

4）依据建筑物落位的坐标及建筑物数据信息，计算出需要定位位置图层的x轴和y轴坐标；

5）依据建筑物的层数和层高，计算出需要定位位置图层的z轴坐标；

6）依据x轴、y轴和z轴坐标来构建立方体，并通过颜色变化对该立方体进行显示。

优选的，步骤2）中在依据数字孪生城市的覆盖面积构造当前城市的三维立体图层时，以该数字孪生城市的地形最低点向下延伸一定距离m作为该三维立体图层的最低点，以该数字孪生城市的地形最高点向上延伸一定距离n作为该三维立体图层的最高点。

优选的，步骤6）中，立方体可进行数据接入和鼠标点击，实现定位后的可交互操作。

优选的，所述三维立体图层的精度可调节。

优选的，所述三维立体图层的精度可调节。

本专利还公开了一种产品缺陷检测装置，包括存储器和处理器，所述存储器中存储有计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现上述方法的步骤。

本专利还公开了一种计算机存储介质，用于存储有计算机程序所述计算机程序被处理器执行时实现权利要求所述的方法的步骤。

上述技术方案具有如下有益效果：该基于虚幻引擎的数字孪生城市空间定位方法与传统的GIS的数字孪生技术相比较，实现了真正的三维空间；对比BIM体系的算法不需要再对建筑模型内部进行模型的构建，孪生城市资源占用率节省了70%以上，孪生城市构建工作量降低了60%，该定位方法实现快速，精度可变，可根据技术应用的城市场景不同，随意变更精度。采用该基于虚幻引擎的数字孪生城市空间定位方法在数字孪生城市中可依据现实地址快速的进行定位，并且对地址所在的房屋或者建筑或者单位进行重点展示，并支持点击和事件交互；也可依据此方法，在数字孪生城市中把需要的建筑模型快速进行构建。

附图说明

图1为本专利实施例的流程图。

图2为本专利实施例的模型建立示意图。

具体实施方式

以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效。

现在将参考附图更全面地描述示例实施方式。然而，示例实施方式能够以多种形式实施，且不应被理解为限于在此阐述的范例；相反，提供这些实施方式使得本发明将更加全面和完整，并将示例实施方式的构思全面地传达给本领域的技术人员。所描述的特征、结构或特性可以以任何合适的方式结合在一个或更多实施方式中。在下面的描述中，提供许多具体细节从而给出对本发明的实施方式的充分理解。然而，本领域技术人员将意识到，可以实践本发明的技术方案而省略所述特定细节中的一个或更多，或者可以采用其它的方法、组元、装置、步骤等。在其它情况下，不详细示出或描述公知技术方案以避免喧宾夺主而使得本发明的各方面变得模糊。

如图1所示，该虚幻引擎的数字孪生城市实现了城市空间定位方法，其包括如下步骤：首先，依据当前的数字孪生城市来建立虚幻引擎的平面空间坐标体系，该坐标体系的精度可调节，在本实施例中精度为5m。然后依据该数字孪生城市的覆盖面积构造当前城市的三维立体图层，为了更好的控制精度，在构建三维立体图层可以该数字孪生城市的地形最低点向下延伸一定距离m作为该三维立体图层的最低点，以该数字孪生城市的地形最高点向上延伸一定距离n作为该三维立体图层的最高点，如图2所示，m为10米，n为50米，m、n的值均可调节。该三维立体图层的精度也可调节，本专利实施例中精度为1米。

三维立体图层构建完成后，依据需要定位位置的物理地址，在数字孪生城市寻找到对应的建筑物，并通过坐标映射或其他方式确定该建筑物在虚幻引擎的平面空间坐标体系落位的坐标。依据建筑物落位的坐标及建筑物数据信息，计算出需要定位位置图层的x轴和y轴坐标，建筑物数据信息主要包括房屋所在楼层和单元以及对应的户型图，通过这些信息及建筑物的落位坐标就可计算出定位位置图层的x轴和y轴坐标。接着依据该建筑物的层数和层高，计算出需要定位位置图层的z轴坐标；这样依据x轴、y轴和z轴坐标来构建立方体表示需要定位的位置，可通过颜色变化对该立方体进行显示，确定具体位置，具体颜色可根据背景等条件进行设置。立方体构建完成后可进行数据接入和鼠标点击，这样就能实现定位后的可交互操作。

为了实现上述目的，本申请实施例还提供了一种虚幻引擎的数字孪生城市实现了城市空间定位装置，具体可以为个人计算机、服务器、网 络设备等，该实体设备包括存储介质和处理器；存储介质，用于存储计算机程序；处理器，用于执行计算机程序以实现上述步骤方法。

相应的，本实施例还提供了一种计算机存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现上述步骤方法。基于这样的理解，本申请的技术方案可以以软件产品的形式体现出来，该软件产品可以存储在一个非易失性存储介质(可以是CD-ROM，U盘，移动硬盘等)中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本申请各个实施场景所述的方法。

该基于虚幻引擎的数字孪生城市空间定位方法与传统的GIS的数字孪生技术相比较，实现了真正的三维空间；对比BIM体系的算法不需要再对建筑模型内部进行模型的构建，孪生城市资源占用率节省了70%以上，孪生城市构建工作量降低了60%。该定位方法实现快速，精度可变，可根据技术应用的城市场景不同，随意变更精度。采用该基于虚幻引擎的数字孪生城市空间定位方法在数字孪生城市中可依据现实地址快速的进行定位，并且对地址所在的房屋或者建筑或者单位进行重点展示，并支持点击和事件交互；也可依据此方法，在数字孪生城市中把需要的建筑模型快速进行构建。

上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。