鐘添榮，仇巍巍

（1. 福州閩地勘測(cè)規(guī)劃有限公司，福州 350000；2.自然資源部信息中心，北京 100830）

0 引言

CIM是數(shù)字孿生城市的基礎(chǔ)核心[1]，利用其可擴(kuò)展性可以接入人口、房屋、住戶水電燃?xì)狻卜谰瘎?wù)、交通、旅游資源、公共醫(yī)療等諸多城市公共系統(tǒng)的信息資源，實(shí)現(xiàn)跨系統(tǒng)應(yīng)用集成、跨部門信息共享，支撐數(shù)字孿生城市的決策分析。

本文從3個(gè)方面廣義理解數(shù)字孿生城市的概念。（1）建筑信息模型（BIM）數(shù)據(jù)就是城市單一實(shí)體的數(shù)據(jù)，是城市的細(xì)胞。（2）GIS作為所有數(shù)據(jù)的載體，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行融合。（3）通過物聯(lián)網(wǎng)（IoT）為CIM平臺(tái)帶來實(shí)時(shí)呈現(xiàn)，呈現(xiàn)客觀世界的所有狀態(tài)。

數(shù)字孿生一詞最早誕生于工業(yè)界，但在智慧城市方面的應(yīng)用則來源于2018年通過的《雄安規(guī)劃綱要》，雄安新區(qū)提出“堅(jiān)持?jǐn)?shù)字城市與現(xiàn)實(shí)城市同步規(guī)劃、同步建設(shè)”，明確“數(shù)字孿生城市”概念。以城市復(fù)雜適應(yīng)系統(tǒng)理論為認(rèn)知基礎(chǔ)，以數(shù)字孿生技術(shù)為實(shí)現(xiàn)手段，通過構(gòu)建實(shí)體城市與數(shù)字城市相互映射、協(xié)同交互的智慧城市孿生平臺(tái)，能夠?qū)⒊鞘邢到y(tǒng)的“隱秩序”顯性化，更好地尊重和順應(yīng)城市發(fā)展的自組織規(guī)律。它不是智慧城市的N·0版本，而是數(shù)字時(shí)代城市實(shí)踐的全新探索（1·0版），是雄安新區(qū)探索面向未來的城市發(fā)展新模式的重要?jiǎng)?chuàng)新[2]。

近年來，在城市建設(shè)過程中，以建筑信息模型（BIM）、地理信息系統(tǒng)、大數(shù)據(jù)、云計(jì)算、物聯(lián)網(wǎng)（IoT）、人工智能（AI）等技術(shù)為基礎(chǔ)的城市信息模型（CIM）[3]同步形成與實(shí)體城市“孿生”的數(shù)字城市，實(shí)現(xiàn)城市從規(guī)劃、建設(shè)到管理的全方位、全要素、全過程的在線化、數(shù)字化和智能化，改變城市面貌，重塑城市基礎(chǔ)設(shè)施。

1 總體框架

以CIM智慧孿生技術(shù)為智慧城市體系架構(gòu)的核心技術(shù)，建立城市智慧中樞，實(shí)現(xiàn)城市全要素的數(shù)字化、虛擬化及時(shí)空可視化，打造物理空間和虛擬空間的孿生互動(dòng)，為智慧城市各領(lǐng)域的應(yīng)用提供交互引擎、業(yè)務(wù)場(chǎng)景和數(shù)據(jù)共享平臺(tái)?？傮w框架如圖1所示。

圖1 基于CIM的智慧城市孿生應(yīng)用平臺(tái)總體框架

2 平臺(tái)功能

2.1 物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備感知

通過各種信息傳感器、射頻識(shí)別技術(shù)、全球定位系統(tǒng)、紅外感應(yīng)器、激光掃描器等各種裝置與技術(shù)，實(shí)時(shí)采集任何需要監(jiān)控、連接、互動(dòng)的物體或過程，采集其聲、光、熱、電、力學(xué)、化學(xué)、生物、位置等所需信息，通過各類網(wǎng)絡(luò)接入，結(jié)合CIM數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)基礎(chǔ)設(shè)施感知、軌跡追溯、智能發(fā)現(xiàn)、設(shè)備管理、遠(yuǎn)程操控、態(tài)勢(shì)感知等應(yīng)用，建立物與物、物與人的泛在連接，實(shí)現(xiàn)對(duì)物品和過程的智能化感知、識(shí)別、管理和控制[4]。

2.1.1 基礎(chǔ)設(shè)施感知

通過傳感器與城市管網(wǎng)、閥門井室、古樹名木、下穿隧道、路燈燈桿等公共基礎(chǔ)設(shè)施融合，實(shí)現(xiàn)基礎(chǔ)設(shè)施“被感知”。

2.1.2 軌跡追溯

通過車輛、人員、資源等位置及移動(dòng)軌跡等歷史數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、追溯版本索引建立、數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)等方法，實(shí)現(xiàn)車輛、人員、資源等位置及移動(dòng)軌跡追溯。

2.1.3 智能發(fā)現(xiàn)

基于AI設(shè)備，實(shí)現(xiàn)環(huán)境污染、違法停車、垃圾滿溢、井蓋異動(dòng)等城市運(yùn)行狀態(tài)及市容秩序“智能發(fā)現(xiàn)”。

2.1.4 設(shè)備管理

通過感知設(shè)備管理平臺(tái)對(duì)城市管網(wǎng)、閥門井室、古樹名木、下穿隧道、路燈燈桿等公共基礎(chǔ)設(shè)施的海量設(shè)備和數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)一管理。

2.1.5 遠(yuǎn)程操控

通過對(duì)物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備進(jìn)行遠(yuǎn)程操控，實(shí)現(xiàn)數(shù)字城市對(duì)物理城市的反向控制；針對(duì)具有一定運(yùn)算和處理能力的設(shè)備，實(shí)現(xiàn)智能干預(yù)。

2.1.6 態(tài)勢(shì)感知

支持多制式設(shè)備協(xié)同、海量物聯(lián)數(shù)據(jù)匯聚分析，物理規(guī)律和機(jī)理分析；支持在海量數(shù)據(jù)積累的基礎(chǔ)上，與云計(jì)算、深度學(xué)習(xí)等技術(shù)融合，推演城市環(huán)境中不同管理要素的變化規(guī)律，實(shí)現(xiàn)態(tài)勢(shì)感知。

2.2 數(shù)字化展示

通過空天、地面、地下、水下不同層面和不同級(jí)別的數(shù)據(jù)采集，結(jié)合新型測(cè)繪技術(shù)，對(duì)城市進(jìn)行全要素?cái)?shù)字化和語義化建模，實(shí)現(xiàn)由粗到細(xì)、從宏觀到微觀、從室外到室內(nèi)等不同粒度、不同精度的城市孿生還原，形成全空間一體化且相互關(guān)聯(lián)的城市CIM數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)場(chǎng)景圖層展示、實(shí)體模型展示等數(shù)字空間與物理空間一一映射應(yīng)用，為數(shù)字孿生城市可視化展現(xiàn)、智能計(jì)算分析、仿真模擬和智能決策等提供數(shù)據(jù)基礎(chǔ)，共同支撐城市智慧應(yīng)用[5]。

2.2.1 場(chǎng)景圖層展示

實(shí)現(xiàn)地形層、道路層、建筑層、綠化層、水域?qū)蛹俺鞘兄卫矸矫娴娜丝趯?、產(chǎn)業(yè)層、部件層、公共服務(wù)資源層等多類圖層展示。

2.2.2 實(shí)體模型展示

針對(duì)城市實(shí)體單體建模以及不同應(yīng)用領(lǐng)域?qū)?shí)體對(duì)象精細(xì)程度的需求，多尺度、分層次在數(shù)字空間呈現(xiàn)實(shí)體，涵蓋建筑、交通、植被、水系、城市設(shè)施、管線等全要素地理實(shí)體類型。

2.3 三維可視化

通過圖形引擎多層次實(shí)時(shí)渲染呈現(xiàn)數(shù)字孿生體的能力，實(shí)現(xiàn)CIM數(shù)據(jù)的渲染，既可以渲染宏大開闊的城市場(chǎng)景，又可展示地理信息局部特征，實(shí)現(xiàn)城市全貌大場(chǎng)景到城市細(xì)節(jié)，再到城市實(shí)時(shí)視頻的多層次渲染，真實(shí)展現(xiàn)城市樣貌、自然環(huán)境、城市細(xì)節(jié)、城市實(shí)時(shí)交通等各種場(chǎng)景，實(shí)現(xiàn)三維實(shí)體、大數(shù)據(jù)、業(yè)務(wù)邏輯、應(yīng)用場(chǎng)景等可視化，實(shí)現(xiàn)大屏端、桌面端、網(wǎng)頁端、移動(dòng)端、 XR設(shè)備端多終端一體化展示，滿足不同業(yè)務(wù)和應(yīng)用場(chǎng)景需求。

（1）三維實(shí)體可視化。根據(jù)物理實(shí)體的幾何、顏色、紋理、材質(zhì)等本體屬性以及光照、溫度、濕度的環(huán)境屬性進(jìn)行可視化。

（2）大數(shù)據(jù)可視化。針對(duì)特定數(shù)據(jù)屬性，定向分析數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)結(jié)論，提供數(shù)據(jù)的系統(tǒng)表現(xiàn)能力，以數(shù)據(jù)視圖形式動(dòng)態(tài)呈現(xiàn)數(shù)據(jù)、指標(biāo)等變化情況，也可針對(duì)多類型數(shù)據(jù)進(jìn)行單一化趨勢(shì)、變化、狀態(tài)呈現(xiàn)。

（3）業(yè)務(wù)邏輯可視化。針對(duì)特定行業(yè)，提供業(yè)務(wù)管理與業(yè)務(wù)流程的可視化渲染，根據(jù)行業(yè)研究經(jīng)驗(yàn)與行業(yè)業(yè)務(wù)類型進(jìn)行業(yè)務(wù)流程邏輯拆分。

（4）應(yīng)用場(chǎng)景可視化。根據(jù)業(yè)務(wù)需求、場(chǎng)景范圍等條件，呈現(xiàn)具體場(chǎng)景渲染效果，主要包括超大場(chǎng)景動(dòng)態(tài)縮放加載渲染、自然現(xiàn)象效果渲染等。

2.4 數(shù)據(jù)融合應(yīng)用

以城市多源、多類型CIM數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，以城市時(shí)空數(shù)據(jù)為主要索引，構(gòu)建多層次時(shí)空數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)、數(shù)據(jù)模型融合框架，形成以政務(wù)數(shù)據(jù)為主干、基礎(chǔ)地理和自然資源數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)、社會(huì)數(shù)據(jù)為補(bǔ)充的全空間、全要素、全過程、一體化的多時(shí)空自然資源大數(shù)據(jù)體系[6]。

2.4.1 數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)

以管理對(duì)象（實(shí)體模型對(duì)象）為關(guān)聯(lián)標(biāo)識(shí)，將城市各種原始、離散的業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)疊加在統(tǒng)一的三維空間、一維時(shí)間之中，通過對(duì)管理對(duì)象的各種屬性信息、業(yè)務(wù)狀態(tài)信息進(jìn)行多維關(guān)聯(lián)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)與業(yè)務(wù)集成。

2.4.2 數(shù)據(jù)模型融合

以業(yè)務(wù)運(yùn)行模型為基礎(chǔ)，通過節(jié)點(diǎn)（實(shí)體模型對(duì)象）及節(jié)點(diǎn)之間邏輯關(guān)系，構(gòu)建物理實(shí)體之間關(guān)聯(lián)關(guān)系、指標(biāo)關(guān)系、空間關(guān)系等，從而快速形成數(shù)據(jù)模型及知識(shí)圖譜，通過統(tǒng)一的數(shù)據(jù)模型及知識(shí)圖譜融通相關(guān)數(shù)據(jù)資源，主要包括物理對(duì)象屬性、物理對(duì)象活動(dòng)運(yùn)行、物理對(duì)象關(guān)系等數(shù)據(jù)。

2.5 數(shù)據(jù)共享服務(wù)

面對(duì)物理實(shí)體產(chǎn)生的不同類型、不同形態(tài)、不同來源的海量CIM數(shù)據(jù)，在保證數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)性與質(zhì)量要求前提下，以數(shù)據(jù)共享服務(wù)方式供給行業(yè)機(jī)理模型、數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)模型，實(shí)現(xiàn)數(shù)字孿生更精確、全面的呈現(xiàn)和表達(dá)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)目錄、數(shù)據(jù)權(quán)限控制、數(shù)據(jù)接口服務(wù)、服務(wù)管理等功能。

（1）數(shù)據(jù)目錄。與智慧城市類似，數(shù)字孿生城市應(yīng)支持統(tǒng)一的政務(wù)數(shù)據(jù)、基礎(chǔ)地理、自然資源數(shù)據(jù)、社會(huì)數(shù)據(jù)等數(shù)據(jù)服務(wù)目錄功能。

（2）數(shù)據(jù)權(quán)限控制。基于數(shù)據(jù)服務(wù)目錄形成各類數(shù)據(jù)消費(fèi)接口的數(shù)據(jù)組裝能力，實(shí)現(xiàn)快速數(shù)據(jù)接口定義、發(fā)布及數(shù)據(jù)接口權(quán)限控制。

（3）數(shù)據(jù)接口服務(wù)。支持實(shí)時(shí)和歷史數(shù)據(jù)接口服務(wù)，以滿足對(duì)數(shù)字孿生城市實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)和歷史數(shù)據(jù)的消費(fèi)場(chǎng)景需求。

（4）服務(wù)管理。支持界面化的數(shù)據(jù)接口服務(wù)管理、向?qū)Ｊ胶湍_本模式生成API、界面化編輯接口腳本，實(shí)現(xiàn)API的創(chuàng)建。

2.6 空間分析應(yīng)用

基于數(shù)字孿生CIM城市三維模型，結(jié)合時(shí)空網(wǎng)格技術(shù)、北斗定位服務(wù)等[7]，針對(duì)具體業(yè)務(wù)需求，進(jìn)行空間數(shù)據(jù)相關(guān)計(jì)算、分析、查看、展示，實(shí)現(xiàn)空間測(cè)量、時(shí)空分析、空間路徑規(guī)劃、空間統(tǒng)計(jì)分析等應(yīng)用功能。

2.6.1 空間測(cè)量

提供距離測(cè)量、面積測(cè)量、體積測(cè)量等測(cè)量功能，可在三維場(chǎng)景中進(jìn)行線段長(zhǎng)度測(cè)量、閉合圖形面積與周長(zhǎng)的測(cè)量。

2.6.2 時(shí)空分析

提供疊加分析、序列分析、預(yù)測(cè)分析和可視域分析等時(shí)空分析功能。以可視域分析為例，可基于某個(gè)觀察點(diǎn)展示一定的水平視角、垂直視角及指定范圍半徑內(nèi)區(qū)域所有通視點(diǎn)的集合，可以幫助了解城市空間內(nèi)任一點(diǎn)的可見區(qū)域情況。

2.6.3 空間路徑規(guī)劃

提供路徑規(guī)劃、全景圖定制及場(chǎng)景標(biāo)注等功能。以空間路徑規(guī)劃為例，可結(jié)合CIM數(shù)據(jù)，根據(jù)真實(shí)世界中的路網(wǎng)分布，實(shí)現(xiàn)起始點(diǎn)與目的地之間的最短路徑規(guī)劃、繪制、場(chǎng)景標(biāo)注及全景圖展示等。

2.6.4 空間統(tǒng)計(jì)分析

提供空間區(qū)域分析、疊加分析、序列分析、預(yù)測(cè)分析和可視域分析等時(shí)空分析統(tǒng)計(jì)功能。以空間區(qū)域分析為例，可以通過制定特定空間區(qū)域，快速定位搜索對(duì)象，快速統(tǒng)計(jì)空間中的對(duì)象數(shù)據(jù)等。

2.7 模擬仿真應(yīng)用

基于CIM通過數(shù)據(jù)建模、事態(tài)擬合，實(shí)現(xiàn)空間模擬、流程模擬、綜合模擬等仿真應(yīng)對(duì)，對(duì)某些特定事件進(jìn)行評(píng)估、計(jì)算、推演，為管理方案和設(shè)計(jì)方案提供反饋參考。

2.7.1 空間模擬仿真

涉及體積、容積、距離、面積、碰撞、遮擋、強(qiáng)度、剛度等空間矢量參數(shù)的模擬仿真，常用在可視域分析、日照時(shí)長(zhǎng)計(jì)算、深度計(jì)算、水體氣體淹沒與擴(kuò)散、無人車訓(xùn)練、產(chǎn)品設(shè)計(jì)等典型場(chǎng)景。

2.7.2 流程模擬仿真

涉及父子級(jí)關(guān)系、前后拓?fù)潢P(guān)系、串聯(lián)并聯(lián)、節(jié)點(diǎn)分散、流轉(zhuǎn)效率等流程參數(shù)的模擬仿真，常用在應(yīng)急事件流程推算、工廠生產(chǎn)流程搭配、物流倉儲(chǔ)接駁、交通流量管理等場(chǎng)景。

2.7.3 綜合模擬仿真

融合前兩類的要素并疊加復(fù)雜的數(shù)學(xué)計(jì)算，常用在應(yīng)急預(yù)案方案評(píng)估、人群疏散推演、產(chǎn)業(yè)政策調(diào)整效果預(yù)估、港口翻箱優(yōu)化場(chǎng)景、工廠產(chǎn)線單元布置、無人車訓(xùn)練、智能駕駛?cè)藱C(jī)交互、大型復(fù)雜綜合交通態(tài)勢(shì)仿真推算等。

2.8 虛實(shí)融合應(yīng)用

針對(duì)具體對(duì)象或業(yè)務(wù)，實(shí)現(xiàn)視頻虛實(shí)融合、VR、AR等數(shù)字空間與物理空間的互操作與雙向互動(dòng)，既能在數(shù)字空間再現(xiàn)與影響現(xiàn)實(shí)世界，也可在現(xiàn)實(shí)世界中進(jìn)入虛擬空間，二者滿足實(shí)時(shí)、動(dòng)態(tài)、自動(dòng)、互動(dòng)等屬性。涉及數(shù)字孿生場(chǎng)景的自動(dòng)實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)演變、數(shù)字孿生運(yùn)行態(tài)勢(shì)自動(dòng)實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)還原、數(shù)字孿生系統(tǒng)反向干預(yù)物理世界、物理世界多入口觸達(dá)數(shù)字孿生系統(tǒng)等多種需求。

（1）視頻虛實(shí)融合。通過多路鏡頭重建三維立體空間，在三維數(shù)字孿生模型中實(shí)現(xiàn)鏡頭的聚焦、縮放、切換、視野調(diào)整，而非簡(jiǎn)單的視頻貼圖。

（2）VR與AR。針對(duì)人員無法進(jìn)入或還沒有物理實(shí)現(xiàn)的特殊場(chǎng)景，通過遠(yuǎn)程VR控制及AR方式，輔助人員在物理場(chǎng)景下進(jìn)行決策。

2.9 人工智能應(yīng)用

通過對(duì)城市數(shù)據(jù)進(jìn)行深度學(xué)習(xí)，利用計(jì)算機(jī)視覺、機(jī)器學(xué)習(xí)、知識(shí)圖譜等人工智能技術(shù)，實(shí)現(xiàn)城市運(yùn)行數(shù)據(jù)感知-圖像智能識(shí)別-知識(shí)圖譜構(gòu)建-數(shù)據(jù)深度學(xué)習(xí)-智能決策的循環(huán)，推動(dòng)智慧城市自我優(yōu)化運(yùn)行，滿足政府、企業(yè)、市民按需、即時(shí)和精準(zhǔn)決策需求[8]。

2.9.1 圖像識(shí)別

使用計(jì)算機(jī)模仿人類視覺系統(tǒng)，讓計(jì)算機(jī)擁有類似人類提取、處理、理解和分析圖像及圖像序列的能力，相關(guān)技術(shù)包括圖像分類、目標(biāo)跟蹤、語義分割?？稍诔鞘芯C合治理中快速識(shí)別異常車輛和人員。

2.9.2 機(jī)器學(xué)習(xí)

利用機(jī)器學(xué)習(xí)和知識(shí)圖譜技術(shù)，通過學(xué)習(xí)歷史事件、發(fā)現(xiàn)規(guī)律、提供優(yōu)化策略形成修正決策，進(jìn)而自動(dòng)優(yōu)化預(yù)案并執(zhí)行，有效提高城市運(yùn)行管理與服務(wù)效能。

2.10 工具集

通過CIM數(shù)據(jù)更新編輯、物聯(lián)感知數(shù)據(jù)處理、孿生應(yīng)用開發(fā)等，實(shí)現(xiàn)CIM與物理城市同生共長(zhǎng)，簡(jiǎn)化數(shù)字孿生城市和現(xiàn)實(shí)世界的對(duì)接，結(jié)合行業(yè)應(yīng)用場(chǎng)景構(gòu)建功能應(yīng)用擴(kuò)展眾創(chuàng)能力，實(shí)現(xiàn)數(shù)字孿生城市的更大應(yīng)用價(jià)值。

2.10.1 更新編輯工具

通過CIM數(shù)據(jù)更新編輯平臺(tái)，融合各類實(shí)體數(shù)據(jù)，吸引全社會(huì)用戶參與實(shí)體場(chǎng)景數(shù)據(jù)采集、實(shí)體場(chǎng)景建模、城市級(jí)模型加載引擎等方面工作，有力支撐CIM與物理城市同生共長(zhǎng)，實(shí)時(shí)同步更新且可編輯。

2.10.2 數(shù)據(jù)處理工具

通過對(duì)城市實(shí)時(shí)運(yùn)行數(shù)據(jù)等物聯(lián)感知數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，為數(shù)字孿生城市建設(shè)提供重要基礎(chǔ)。通過搭建標(biāo)準(zhǔn)化、統(tǒng)一的物聯(lián)網(wǎng)接入與調(diào)用平臺(tái)，提高物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)獲取的便捷性，簡(jiǎn)化數(shù)字孿生城市和現(xiàn)實(shí)世界的對(duì)接。

2.10.3 應(yīng)用開發(fā)工具

針對(duì)海量數(shù)字孿生應(yīng)用場(chǎng)景的城市運(yùn)營(yíng)管理和行業(yè)功能應(yīng)用開發(fā)需求，提供行業(yè)應(yīng)用擴(kuò)展開發(fā)工具集，賦能行業(yè)應(yīng)用開發(fā)者。結(jié)合行業(yè)應(yīng)用場(chǎng)景構(gòu)建功能應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)眾創(chuàng)擴(kuò)展能力。

3 典型應(yīng)用案例及應(yīng)用場(chǎng)景

3.1 案例概述

基于CIM的智慧城市孿生應(yīng)用平臺(tái)具有精準(zhǔn)映射、虛實(shí)融合、模擬仿真等核心能力，由此衍生出城市風(fēng)險(xiǎn)自動(dòng)發(fā)現(xiàn)、城市運(yùn)行規(guī)律主動(dòng)洞察、人和物軌跡追蹤回溯、事件精準(zhǔn)定位管控、決策分析推演、預(yù)案仿真演練、預(yù)案優(yōu)化和執(zhí)行、要素資源高效配置等多種功能，將對(duì)構(gòu)建城市現(xiàn)代化治理體系和治理能力提供強(qiáng)有力的支撐。

3.2 典型場(chǎng)景

3.2.1 物聯(lián)網(wǎng)感知操控

通過傳感器與氣象監(jiān)測(cè)、社區(qū)及停車場(chǎng)車輛出入口、公共服務(wù)場(chǎng)所等公共基礎(chǔ)設(shè)施融合，實(shí)現(xiàn)基礎(chǔ)設(shè)施“被感知”，如圖2所示。

圖2 物聯(lián)網(wǎng)感知操控

3.2.2 三維可視化呈現(xiàn)

通過三維圖形引擎，多層次多角度渲染呈現(xiàn)數(shù)字孿生體。實(shí)現(xiàn)城市全貌大場(chǎng)景到城市細(xì)節(jié)，也可展示同一區(qū)域不同方案不同時(shí)段的三維可視化場(chǎng)景。

3.2.3 數(shù)據(jù)融合應(yīng)用

融合城市多源多類型CIM數(shù)據(jù)，建立時(shí)空數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)，實(shí)現(xiàn)多層次時(shí)空數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)、數(shù)據(jù)模型融合應(yīng)用。

3.2.4 空間分析應(yīng)用

針對(duì)具體業(yè)務(wù)需求，在三維場(chǎng)景中進(jìn)行線段長(zhǎng)度測(cè)量，閉合圖形面積與周長(zhǎng)的測(cè)量。

3.2.5 模擬仿真應(yīng)用

通過增加時(shí)間維度虛擬城市建設(shè)或工地施工進(jìn)度，隨時(shí)直觀快速地對(duì)城市建設(shè)進(jìn)度或工地施工計(jì)劃與實(shí)施進(jìn)展進(jìn)行對(duì)比，如圖3所示。

圖3 模擬仿真應(yīng)用

3.2.6 綜合場(chǎng)景應(yīng)用

城市擁有大量的攝像頭，通過攝像頭位置布局設(shè)點(diǎn)，利用“視頻+ CIM +人工智能”技術(shù)，將只能“看”的視頻圖像變成可查詢、采集、分析、搜索、追蹤、預(yù)警等的視頻地圖。

4 結(jié)束語

當(dāng)前，數(shù)字孿生城市涉及的新型測(cè)繪、標(biāo)識(shí)感知、協(xié)同計(jì)算、全要素表達(dá)、模擬仿真等多項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)自身發(fā)展和融合應(yīng)用還有待加強(qiáng)。海量數(shù)據(jù)加載、云邊計(jì)算協(xié)同、模擬仿真等技術(shù)成熟度不高；利用人工智能、邊緣計(jì)算對(duì)動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)快速分析處理能力不足；設(shè)計(jì)軟件大部分由國(guó)外企業(yè)主導(dǎo)，核心技術(shù)自主水平不足，基礎(chǔ)研究有待加強(qiáng)，通過構(gòu)建軟件開源生態(tài)，帶動(dòng)基礎(chǔ)軟件創(chuàng)新突破。GPU芯片、操作系統(tǒng)、驅(qū)動(dòng)中間件較國(guó)外存在一定差距，傳感器從技術(shù)到成本都不能滿足全域感知部署需求，需要靠市場(chǎng)進(jìn)行培育。