新型測繪：快速采集地理信息

國際上實景三維建模工具發(fā)展的比較成熟，比較常見的有Bentley 公司的ContextCapture、Skyline 公司的Photomesh、Airbus 的街景工廠等產(chǎn)品。國內(nèi)三維實景重建研究起步略晚，隨著國內(nèi)相關(guān)的研究機構(gòu)和商業(yè)單位積極投入新型測繪三維建模軟件的技術(shù)研究和軟件研發(fā)，涌現(xiàn)一大批基于攝影測量的快速三維建模軟件，如泰瑞數(shù)創(chuàng)的SmartEarth 遙感像素工廠、武漢天際航的Infinite3D、中測智繪的Mirauge3D 等。國內(nèi)產(chǎn)品目前普遍還存在功能不完整、性能不穩(wěn)定、效率不夠高等問題。

微軟亞洲研究院正在進行的“城市計算”項目，利用人們的移動特性和地理數(shù)據(jù)，發(fā)掘城市的功能區(qū)域類型和分布，對制定合理的城市規(guī)劃有著及其重要的意義。

北京市測繪設(shè)計研究院立足傳統(tǒng)測繪數(shù)據(jù)優(yōu)勢，結(jié)合不同類型的社會屬性數(shù)據(jù)，如互聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)（導(dǎo)航數(shù)據(jù)、社交網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)等）、移動設(shè)備數(shù)據(jù)（手機信令、手環(huán)數(shù)據(jù)等）、傳感器數(shù)據(jù)（位移傳感器、速度傳感器等）、社會調(diào)查數(shù)據(jù)（調(diào)查問卷、在線調(diào)查等）等，通過研發(fā)空間大數(shù)據(jù)分析模型，分析了北京市詳細的建筑量與人口分布等信息，并將分析結(jié)果成功應(yīng)用于多場景的城市現(xiàn)狀評估和未來決策中，為城市體檢、規(guī)劃等重要工作提供決策依據(jù)。

重慶市勘測院針對越來越豐富的測繪地理信息大數(shù)據(jù)，結(jié)合自然、人文、經(jīng)濟、規(guī)劃等數(shù)據(jù)，對測繪地理信息大數(shù)據(jù)在城鄉(xiāng)規(guī)劃中的應(yīng)用進行了探索，形成了一個三維地理空間環(huán)境城市用地豎向解決方案，從中發(fā)現(xiàn)城市用地變化、城市擴展方向等信息，對城市資源配置作定量定性分析，為城市發(fā)展和規(guī)劃提供知識服務(wù)。

上海市測繪院針對海量遙感影像數(shù)據(jù)的管理和服務(wù)應(yīng)用，研發(fā)了基于云計算架構(gòu)的“遙感影像云服務(wù)平臺”。該平臺采用云計算技術(shù)，將海量遙感影像數(shù)據(jù)分布式存儲在云盤，實現(xiàn)共享交換和下載；通過云計算的資源調(diào)度分配，可根據(jù)用戶在線影像處理服務(wù)的需求，提供遙感影像的動態(tài)裁剪、拼接以及復(fù)雜遙感影像分析模型的服務(wù)。

寧波市測繪設(shè)計研究院充分結(jié)合寧波市市情，在第一次地理國情普查的基礎(chǔ)上，建設(shè)了“寧波市地理市情普查與監(jiān)測平臺”。該平臺整合了多尺度的國情普查數(shù)據(jù)、社會經(jīng)濟數(shù)據(jù)以及行業(yè)數(shù)據(jù)等，提供了實時數(shù)據(jù)支持、動態(tài)監(jiān)測和歷史數(shù)據(jù)時空分析等服務(wù)，以滿足市政府行政決策和民生服務(wù)的需要。

圖1 L1-L5 場景渲染標準

協(xié)同計算：高效處理海量數(shù)據(jù)

國內(nèi)外ICT 服務(wù)商、電信運營商和行業(yè)企業(yè)都在積極布局邊緣計算市場，形成中心云和邊緣云分布式一體化部署。

亞馬遜、微軟、阿里、華為等ICT 服務(wù)商利用云計算市場先發(fā)優(yōu)勢，將云計算能力向邊緣側(cè)拓展。如亞馬遜推出AWS IoT Greengrass，可將AWS 無縫擴展至邊緣設(shè)備；微軟推出Azure IoT Edge，將AI和分析工作負荷遷移到網(wǎng)絡(luò)邊緣；阿里推出物聯(lián)網(wǎng)邊緣計算平臺，用戶可以將阿里云的邊緣計算能力部署在各類計算節(jié)點或智能設(shè)備中，打造云邊端一體化的協(xié)同計算體系；華為推出智能邊緣平臺，支持用戶海量邊緣節(jié)點接入和邊緣應(yīng)用全生命周期管理，提供完整的云邊協(xié)同一體化的計算解決方案。

中國移動、中國電信、中國聯(lián)通等電信運營商結(jié)合5G 建設(shè)，加快部署MEC（移動邊緣計算）。如中國移動在10 省近30 個地市現(xiàn)網(wǎng)開展MEC 應(yīng)用試點，并基于5G 規(guī)模試驗打造MEC 商用能力，致力于分場景靈活部署MEC；中國電信發(fā)布了基于分布式開放平臺的邊緣計算MEC 平臺，支持用戶業(yè)務(wù)下沉、應(yīng)用本地部署等服務(wù)及應(yīng)用，并通過MEC 邊緣CDN 的部署，為相關(guān)廠商提供邊緣CDN 資源和環(huán)境；中國聯(lián)通推出Edge-Cloud平臺，在網(wǎng)絡(luò)邊緣側(cè)融合網(wǎng)絡(luò)、計算、存儲、應(yīng)用、加速資源，并在15 個省市進行規(guī)模試點及試商用建設(shè)。

?？低?、超圖、樹根互聯(lián)等行業(yè)企業(yè)基于業(yè)務(wù)場景需求，加快邊緣計算在本行業(yè)內(nèi)應(yīng)用。如?？低曂瞥鯝ICloud 架構(gòu)，從視頻監(jiān)控邊緣域到云中心提供計算池化能力；超圖為應(yīng)對海量空間數(shù)據(jù)的分析和處理，發(fā)布了邊緣計算產(chǎn)品SuperMap iEdge 9D，提供邊緣GIS能力；樹根互聯(lián)推出根云平臺，通過根云T-Box車載物聯(lián)盒、根云Gateway、根云物聯(lián)代理開放平臺、大數(shù)據(jù)工坊等一系列產(chǎn)品，為各行業(yè)企業(yè)提供云邊協(xié)同計算能力。

圖2 城市語義化建模表達

全要素表達：精準“描繪”城市前世今生

隨著數(shù)字孿生城市興起，目前在城市全要素建模領(lǐng)域也涌現(xiàn)出一批創(chuàng)新能力強、業(yè)務(wù)產(chǎn)品突出的企業(yè)，從自動參數(shù)化建模，到實景三維建模，再到語義化建模都有不俗表現(xiàn)的代表性產(chǎn)品。

51VR 公司基于自動化建模技術(shù)實現(xiàn)數(shù)字孿生城市還原，通過靜態(tài)時空數(shù)據(jù)和動態(tài)天氣、光照等物理仿真，約6 小時即可實時渲染構(gòu)建數(shù)千平方公里的L2 級別數(shù)字孿生城市。

由超圖公司牽頭起草，自然資源部信息中心、國家基礎(chǔ)地理信息中心等12 家單位參與起草的《空間三維模型數(shù)據(jù)格式》團體標準日前正式發(fā)布。該標準定義了一種開放式可擴展的三維地理空間數(shù)據(jù)格式——Spatial 3D Model（S3M），對傾斜攝影模型、人工建模數(shù)據(jù)、BIM、點云、三維管線、二維/三維點線面等各類數(shù)據(jù)進行整合，適用于海量、多源異構(gòu)三維地理空間數(shù)據(jù)和Web 環(huán)境下的傳輸與解析，也為不同終端、不同應(yīng)用系統(tǒng)間的三維數(shù)據(jù)共享和互操作提供開放、標準、通用的數(shù)據(jù)格式基礎(chǔ)，兼容多種軟硬件環(huán)境，鼎立支撐實景三維中國和數(shù)字孿生城市建設(shè)。

泰瑞數(shù)創(chuàng)目前已經(jīng)具有從三維語義建模到語義模型管理到語義模型應(yīng)用的全流程的技術(shù)方案，并已參與到上海公安、天津濱海城市大腦、上海臨港城市大腦等智慧城市建設(shè)中。

模擬仿真：在數(shù)字世界推演城市運行態(tài)勢

就目前的發(fā)展階段來看，對整個城市進行模擬仿真的軟件產(chǎn)品還未出現(xiàn)，仿真軟件的應(yīng)用范圍還是局限于部分細分領(lǐng)域，如用于交通仿真的SUMO、VISSIM、Carsim，水動力仿真的MIKE21、HEC、SWIMM，景觀環(huán)境仿真的SITES 平臺和物流固廢仿真的Anylogic。國內(nèi)仿真軟件與國外相比還有較大差距，國外廠商掌握CAE 有限元算法和CAD 核心幾何內(nèi)核算法，國內(nèi)企業(yè)只能通過授權(quán)經(jīng)營方式使用國外幾何內(nèi)核，基本不具有自主知識產(chǎn)權(quán)，多數(shù)廠商主要基于國外產(chǎn)品進行二次開發(fā)。

隨著國內(nèi)仿真軟件的快速發(fā)展，在交通等部分領(lǐng)域已形成一定優(yōu)勢。51VR 公司自主研發(fā)推出51Sim-One 無人駕駛仿真平臺，通過自主研發(fā)的靜態(tài)高精度場景數(shù)據(jù)編輯和自動化轉(zhuǎn)換工具，既可對已采集場景的多種數(shù)據(jù)進行融合，將實體非結(jié)構(gòu)化場景快速生成高擬真的結(jié)構(gòu)化虛擬仿真場景，又可根據(jù)自動駕駛測試任務(wù)的需要從無到有構(gòu)建仿真訓(xùn)練流程與評價體系，極大提升自動駕駛訓(xùn)練效率。百度公司2017年對外發(fā)布了Apollo（阿波羅）平臺，其中的仿真平臺可以提供貫穿自動駕駛研發(fā)迭代過程的完整解決方案，仿真服務(wù)擁有大量的實際路況及自動駕駛場景數(shù)據(jù)，基于大規(guī)模云端計算容量，打造日行百萬公里的虛擬運行能力。中視典數(shù)字科技公司依托自主知識產(chǎn)權(quán)的虛擬現(xiàn)實平臺軟件，專門針對數(shù)字城市完全自主研發(fā)出產(chǎn)品：數(shù)字城市仿真平臺（VRP-Digicity）、三維網(wǎng)絡(luò)平臺（VRPIE）、三維仿真系統(tǒng)開發(fā)包（VRP-SDK）等，能滿足不同數(shù)字城市規(guī)劃管理領(lǐng)域，不同層次客戶對數(shù)字仿真的需求。

深度學(xué)習(xí)：推動城市自我學(xué)習(xí)智慧成長

深度學(xué)習(xí)模型和技術(shù)源流多來自西方人工智能科學(xué)家, 隨著人工智能理論和技術(shù)日益成熟，應(yīng)用范圍不斷擴大，人工智能產(chǎn)業(yè)正在逐步形成、不斷豐富，相應(yīng)的商業(yè)模式也在持續(xù)演進和多元化。

目前，數(shù)字孿生城市中較為成熟的深度學(xué)習(xí)產(chǎn)品目前有泰瑞數(shù)創(chuàng)CIM Generator 空間語義平臺和商湯科技SenseEarth 平臺。前者是一款融合了深度語義信息的AI PAAS 平臺，它包含了一個強大的人工智能內(nèi)核，可將各類數(shù)據(jù)自動解譯生成城市語義模型。同時支持多數(shù)據(jù)源，包括遙感影像、航空影像、激光點云、建筑圖紙等數(shù)據(jù)輸入，并內(nèi)置插件式AI 組件，包括深度學(xué)習(xí)算法框架，內(nèi)插多組網(wǎng)絡(luò)模型，支持分布式架構(gòu)。SenseEarth 智能遙感影像解譯平臺是一款面向公眾公開的遙感影像瀏覽及解譯在線工具，具有強大的數(shù)據(jù)解析和洞察能力，可提供在線體驗基于衛(wèi)星影像的道路提取、艦船檢測、土地利用分類等人工智能解譯功能，并可支撐用戶瀏覽歷史影像，以月度為單位對不同時段的影像進行變化檢測，快速感知城市的變遷與發(fā)展。