数字孪生：科技揭秘世界新七大奇迹之巴西救世主基督像的内部结构

作者 | Graham Hunter，GeoSLAM 首席执行官

译者 | 杨凡，MRICS

2021年10月，里约地标救世主基督像迎来它的90岁生日，在修复之前，数字孪生对其进行了全新解读。

救世主基督像坐落于巴西里约热内卢科尔科瓦多山山顶，被称为人生必到的旅游地标，日均游客5,000人。

基督像自1931年建成以来，其内部一直不对外公开，只有少数维修团队、艺术家和记者能够深入其中一饱眼福。对民众而言，其内部隐藏至今。

最近，这座历史悠久的雕像将以数字形式重新构建，并使用最新的同步定位和绘图技术 (SLAM)以及无人驾驶飞行器(UAV)技术揭示内部结构。

数字孪生 Digital twin (来自百度词条)

数字孪生是充分利用物理模型、传感器更新、运行历史等数据，集成多学科、多物理量、多尺度、多概率的仿真过程，在虚拟空间中完成映射，从而反映相对应的实体装备的全生命周期过程。数字孪生是一种超越现实的概念，可以被视为一个或多个重要的、彼此依赖的装备系统的数字映射系统。

数字孪生是个普遍适应的理论技术体系，可以在众多领域应用，在产品设计、产品制造、医学分析、工程建设等领域应用较多。在国内应用最深入的是工程建设领域，关注度最高、研究最热的是智能制造领域。

座落于巴西里约热内卢科尔科瓦多山山顶的救世主基督像，被称为人生必到的旅游地标，日均游客5,000人。

风雨兼程

作为里约市的象征，这座海拔高700多米，宽28米，手臂延伸到瓜纳巴拉湾和下方的蒂茹卡森林的雕像，其创作者是法国雕塑家Paul Landowski，建造师是巴西工程师Heitor da Silva Costa。

2021年10月，雕像迎来90岁生日。由于各种天气条件，雕像主体受到严重影响。2008年和2014年的雷击导致雕像手指脱出和后脑勺烧伤。

为了尽量减少外界干扰，顺利完成修复SLAM扫描，基督山山顶暂不对外开放。为了以数字形式重建雕像，测量团队将使用SLAM软件，用点云数据实现简单配准，包括多次扫描的对准和使用球形目标的地理参照。

彩色点云数据显示雕像部件，包括周边景观。图像 GeoSLAM

克服挑战

对于项目经理Gabriel de Praxedes而言，这是人生中最重要的工作——但任何值得去做的事都来之不易。

第一个挑战是天气。由于其海拔高，山顶自成气候。虽然地面上可能晴朗干燥，但在顶峰，情况往往大不相同。

第二个挑战是雕像的层次感——底部和伸出的手臂，到通向它头顶的狭窄蜿蜒的楼梯——必须一一绘制。为此，需要满足需求的技术。

大揭秘：救世主基督像内部的狭窄楼梯

De Praxedes说：“GeoSLAM ZEB Horizon使我能够利用其手持式的移动扫描终端，从山顶基地对雕像进行测绘，同时实时生成数据。这是一款轻巧耐用的设备，可以自由移动并在内部楼梯间走动使用，同时记录纤毫细节。因为LiDAR能够胜任所有条件，即使在雾天或低光下也能利用SLAM算法识别特征，天气也不是问题。”

去高不可攀的地方也很简单，因为ZEB Horizon可以轻松装上无人机，在100m开外也能准确记录尺寸。

通过ZEB Horizon创建的数字孪生，可看到雕像内鲜有人及的楼梯网

现场工作迅捷

在现场，该团队通过GeoSLAM Hub软件处理数据，45分钟内就可以完成从内到外的映射，并创建3D扫描，记录点数超过1.8亿，生成雕塑的数字孪生。

在这样的环境能够现场审查数据的好处是不可估量的。由于现场只是短暂关停，团队必须尽快在重新开放之前，尽快收集所需信息。如果在离开现场后发现数据遗漏或错误，则要返回并重新记录——不方便且毫无必要。在复杂环境中，数据重新处理很有效。由于可以重新处理GeoSLAM数据，团队深信一切足矣。在开放环境中，先进的过程参数可以帮助用户减少扫描漂移，删除外围数据点，并在嘈杂环境中优先考虑平面环境。

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