【数字孪生系列】数字孪生引擎中的地标建筑管理系统

针对数字孪生引擎中的地标建筑管理需求，我设计了一个模块化、可扩展的解决方案，方便后续二次开发和集成。该方案提供了地标建筑的数据模型、存储管理、生成机制和扩展接口。

解决方案概述

1. 数据模型：定义地标建筑的核心属性和特征
2. 存储管理：使用SQLite进行元数据管理，文件系统存储3D模型
3. 生成机制：支持随机生成、模板创建和外部导入
4. API接口：提供完整的CRUD操作和查询功能
5. 扩展机制：支持新建筑类型和自定义属性

实现代码

下面是完整的实现代码，包含了核心数据模型、管理类和示例用法：

import sqlite3
import os
import json
import uuid
from datetime import datetime
from typing import List, Dict, Optional, Type
import random# 确保必要的目录存在
os.makedirs("landmark_models", exist_ok=True)
os.makedirs("landmark_data", exist_ok=True)class BaseLandmark:"""地标建筑基类，定义通用属性和方法"""def __init__(self, name: str, latitude: float, longitude: float, height: float, architecture_style: str, year_built: int):self.id = str(uuid.uuid4())  # 唯一标识符self.name = nameself.latitude = latitude  # 纬度self.longitude = longitude  # 经度self.height = height  # 高度(米)self.architecture_style = architecture_style  # 建筑风格self.year_built = year_built  # 建成年份self.created_at = datetime.now().isoformat()self.updated_at = datetime.now().isoformat()self.model_path = None  # 3D模型路径self.metadata = {}  # 额外元数据def to_dict(self) -> Dict:"""转换为字典表示，用于存储和传输"""return {"id": self.id,"type": self.__class__.__name__,"name": self.name,"latitude": self.latitude,"longitude": self.longitude,"height": self.height,"architecture_style": self.architecture_style,"year_built": self.year_built,"created_at": self.created_at,"updated_at": self.updated_at,"model_path": self.model_path,"metadata": self.metadata}def update_metadata(self, new_metadata: Dict):"""更新元数据"""self.metadata.update(new_metadata)self.updated_at = datetime.now().isoformat()def set_model_path(self, path: str):"""设置3D模型路径"""self.model_path = pathself.updated_at = datetime.now().isoformat()class Skyscraper(BaseLandmark):"""摩天大楼类，继承自地标基类"""def __init__(self, name: str, latitude: float, longitude: float, height: float, architecture_style: str, year_built: int,floors: int, has_observation_deck: bool = False):super().__init__(name, latitude, longitude, height, architecture_style, year_built)self.floors = floors  # 楼层数self.has_observation_deck = has_observation_deck  # 是否有观景台def to_dict(self) -> Dict:"""扩展基类的to_dict方法"""base_dict = super().to_dict()base_dict.update({"floors": self.floors,"has_observation_deck": self.has_observation_deck})return base_dictclass Monument(BaseLandmark):"""纪念碑类，继承自地标基类"""def __init__(self, name: str, latitude: float, longitude: float, height: float, architecture_style: str, year_built: int,material: str, dedicated_to: str):super().__init__(name, latitude, longitude, height, architecture_style, year_built)self.material = material  # 建筑材料self.dedicated_to = dedicated_to  # 纪念对象def to_dict(self) -> Dict:"""扩展基类的to_dict方法"""base_dict = super().to_dict()base_dict.update({"material": self.material,"dedicated_to": self.dedicated_to})return base_dictclass Bridge(BaseLandmark):"""桥梁类，继承自地标基类"""def __init__(self, name: