“百年行知园”数字孪生虚拟仿真实验原理如下：
1）前期准备与技术设计
作业前收集测区已有资料并进行适用性分析：测区以及周边的控制成果资料、1:500~1:2000 比例尺地形图、数字高程模型、数字正射影像图，以及测区其他相关资料。
2）现场踏勘
根据作业要求，实地了解作业区域的自然地理、人文及交通状况；核对已有资料的真实性和适用性；根据测区情况选择控制网设站和三维激光扫描仪设站方案。
3）仪器选用与检查
根据项目要求确定相应作业等级，确定地面三维激光扫描仪的主要技术要求。根据项目的规模和工期要求，选择符合要求的单一类型地面三维激光扫描仪，或者符合要求的多种类型地面三维扫描仪混合使用，但应顾及后续数据处理软件的兼容性。针对仪器设备的检查包括：一般检查、通电检查、外置同轴相机参数检查等。
4）控制测量
测区范围地面控制网布设，利用 GNSS/RTK 进行作业区域控制点与国家控制点进行联系测量，建立作业区域三维控制网。
5）三维激光数据采集
测量人员事先在一些位置摆设标靶球以及贴标靶纸，便于两站数据之间的拼接；根据测区地形特点，采用机载、背包三维激光扫描仪相结合，完成测区范围点云数据的扫描采集，扫描完的数据直接存储于扫描仪专用的 USB 内存中。
6）数据预处理
采用 LaserControl 软件对将扫描原始数据进行拼接，拼接时可采用标靶球和标靶纸同时拼接，采用最小二乘法，要求 200 测站数据拼接精度达到 2cm。完成拼接数据的预处理工作，包括：点云数据配准、坐标系转换、降噪与抽稀、图像数据处理、彩色点云制作。
7）三维成果制作
采用基于 AutoCAD/3Dmax 平台的点云软件，利用专业点云数据处理软件（如：Geomagic/PPVision）, 直接快速导入点云数据，对建筑结构进行建模。通过抽稀、去噪、删除孤点、统一采样、封装、补洞、合并等过程步骤，生成三维模型。对于复杂结构建筑，可以采用点云软件的切片功能对局部进行精细化建模再合并。具体功能包括：三维模型构建、DEM 制作、DLG 制作、TDOM 制作、平面图/立面图/剖面图制作等。
8）成果分析
基于导出的点云数据成果，完成：长度/面积/体积量算、剖面分析、变形监测等操作。
9）质量控制
按照技术规程要求对各项过程数据以及最终成果进行质量检验，达到相应精度要求方可通过成果验收。
10）成果发布
基于三维 GIS 软件平台，对上述三维成果资料进行发布，建立统一的三维应用场景，实现测区三维场景的可视化分析和虚拟漫游功能。
知识点：共 10个
1、无人机航空摄影测量原理
2、三维激光的原理
3、无人机认知
4、无人机拼装
5、三维激光认知
6、现场踏勘
7、无人机航测
8、三维激光采集
9、数据预处理
10、数据处理
（2）核心要素仿真设计（对系统或对象的仿真模型体现的客观结构、功能及其运动规律的实验场景进行如实描述，限500字以内）
在三维虚拟场景中，构建行知园三维重建和数字还原操作场景。实训任务主要采用单人任务方式，用户可以使用上述仪器设备，通过相关测量技术及工艺的认知、练习和评价过程，掌握三维激光点云数据采集、处理、发布和应用过程和方法，目的是帮助学生熟悉掌握各项任务的作业流程、设备操作要求、技术规范、知识技能点，有效解决地理信息专业教学中地理信息系统建设实践项目周期长、成本髙、难再现等问题，让每一位学生都能在教师指导、团队合作的基础上，通过线上平台完成地理信息产品实验任务。