文/VR陀螺

近幾年科技界的江湖風(fēng)云，變幻莫測。云計(jì)算、5G、腦機(jī)接口、Web3.0、元宇宙、數(shù)字孿生等相關(guān)技術(shù)發(fā)展迅速，正在全面加速數(shù)字世界與真實(shí)世界的融合進(jìn)程。

4月26日-28日，第六屆數(shù)字中國建設(shè)峰會(huì)在福建省福州市舉行，峰會(huì)以“加快數(shù)字中國建設(shè)，推進(jìn)中國式現(xiàn)代化”為主題，由國家網(wǎng)信辦、國家發(fā)改委、科技部、工信部、國務(wù)院國資委、福建省人民政府共同主辦，福州市人民政府和相關(guān)單位承辦。

期間，華為云河圖KooMap高峰論壇上，來自政府、企業(yè)以及院校的相關(guān)嘉賓出席并發(fā)表主題演講，共同探討數(shù)字孿生城市為智慧城市建設(shè)提供的關(guān)鍵要素及核心價(jià)值。

圖源：華為云河圖KooMap高峰論壇

數(shù)字孿生作為中國數(shù)字化產(chǎn)業(yè)建設(shè)的基礎(chǔ)底座，如今正在智慧城市規(guī)劃治理中發(fā)揮重大作用。         

 數(shù)字孿生技術(shù)：智慧城市建設(shè)的必經(jīng)之路 

自《數(shù)字中國建設(shè)整體布局規(guī)劃》發(fā)布后，數(shù)字經(jīng)濟(jì)和“數(shù)字中國”成為了時(shí)下的熱議話題，其中提到“整體提升應(yīng)用基礎(chǔ)設(shè)施水平，加強(qiáng)傳統(tǒng)基礎(chǔ)設(shè)施數(shù)字化、智能化改造。”下一波熱潮將出現(xiàn)在智慧城市、數(shù)字孿生等領(lǐng)域。

城市是國家發(fā)展的集中體現(xiàn)，構(gòu)建智慧城市少不了關(guān)鍵的技術(shù)核心底座，即城市信息模型（CIM）。它以建筑信息模型（BIM）、地理信息系統(tǒng)（GIS）、物聯(lián)網(wǎng)（IoT）、數(shù)字孿生（Digital Twin）等技術(shù)為基礎(chǔ)，整合全時(shí)空對物理城市的映射、運(yùn)營管理、模擬分析等，構(gòu)建起三維數(shù)字空間的城市信息有機(jī)綜合體，并依此規(guī)劃、建造、管理城市。

在構(gòu)建龐大的智慧城市資源系統(tǒng)的過程中，CIM作為數(shù)字孿生城市構(gòu)建的關(guān)鍵要素，在推動(dòng)智慧城市數(shù)字化升級中發(fā)揮重要作用。

要達(dá)到數(shù)字空間與現(xiàn)實(shí)空間的精準(zhǔn)映射、深度交互及相互作用，以實(shí)現(xiàn)在工業(yè)生產(chǎn)、文化旅游、融合媒體、教育培訓(xùn)、體育健康、商貿(mào)創(chuàng)意、演藝娛樂、安全應(yīng)急、殘障輔助、智慧城市等領(lǐng)域的數(shù)字化升級，都離不開數(shù)字孿生的技術(shù)體系。

《數(shù)字孿生城市白皮書（2022年）》（圖源：中國通信院）

《關(guān)于加快推進(jìn)新型城市基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的指導(dǎo)意見》和“十四五”規(guī)劃發(fā)布以來，全國各省級行政區(qū)自2021年起陸續(xù)在基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)三年行動(dòng)計(jì)劃和十四五規(guī)劃中提及“數(shù)字孿生城市”或概念相關(guān)建設(shè)內(nèi)容，數(shù)字孿生作為需突破的信息領(lǐng)域關(guān)鍵技術(shù)列入多地科技創(chuàng)新規(guī)劃。

數(shù)字孿生的發(fā)展道路逐漸清晰，與此同時(shí)吸引了更多企業(yè)加入。目前的產(chǎn)業(yè)主體主要以地理信息新型測繪、數(shù)字建模、數(shù)據(jù)融合與可視化為主，隨著數(shù)字孿生城市新引擎新底座的出現(xiàn)，未來將有大量的人工智能、大數(shù)據(jù)、仿真推演、算力服務(wù)的企業(yè)進(jìn)入到這條大賽道。

數(shù)字孿生城市持續(xù)釋放數(shù)據(jù)潛能，提升數(shù)據(jù)價(jià)值，是新型智慧城市建設(shè)發(fā)展的必經(jīng)之路。

 華為提出數(shù)字孿生三大階段 

 河圖KooMap為智慧城市持續(xù)創(chuàng)造新動(dòng)能 

在剛剛結(jié)束的第六屆數(shù)字中國建設(shè)峰會(huì)華為云河圖KooMap高峰論壇上，華為云aPaaS服務(wù)產(chǎn)品部部長、河圖云業(yè)務(wù)部負(fù)責(zé)人胡建軍以及華為2012實(shí)驗(yàn)室/黎曼實(shí)驗(yàn)室孫明偉，基于相關(guān)應(yīng)用案例帶來了其對于數(shù)字孿生城市的發(fā)展路徑觀點(diǎn)、策略規(guī)劃，及華為云河圖KooMap關(guān)鍵技術(shù)成果。

圖源：華為云河圖KooMap高峰論壇

胡建軍以《共話數(shù)字孿生，共創(chuàng)城市新動(dòng)能》為主題進(jìn)行了分享。其認(rèn)為，數(shù)字孿生的發(fā)展將經(jīng)歷三個(gè)階段：從虛實(shí)孿生到虛實(shí)融生，最后到虛實(shí)共生。

“數(shù)字孿生，更顯著的特征是把物理城市相關(guān)信息通過精準(zhǔn)的方式，在數(shù)字世界進(jìn)行呈現(xiàn)，包括衛(wèi)星影像、實(shí)景三維、BIM，里面技術(shù)是通過數(shù)據(jù)加工、數(shù)據(jù)生成實(shí)現(xiàn)，同時(shí)通過可視化、輕量化方式把相關(guān)數(shù)據(jù)很容易地展現(xiàn)出來。”

以華為在東莞松山湖小鎮(zhèn)的案例為例，胡建軍講述了數(shù)字孿生階段所呈現(xiàn)出來的效果。通過大規(guī)模高精度高效的實(shí)景三維重建，接入、處理、融合時(shí)空及第三方數(shù)據(jù)，構(gòu)建數(shù)字孿生城市數(shù)據(jù)底座，為邁進(jìn)“虛實(shí)共生”的城市智治階段持續(xù)探索并拓展多元化應(yīng)用場景。

華為松山湖（圖源：華為云河圖KooMap高峰論壇）

“在虛實(shí)孿生基礎(chǔ)之上進(jìn)行‘虛實(shí)融生’，更多的是把城市的業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)、生產(chǎn)數(shù)據(jù)和數(shù)字世界結(jié)合，不光要實(shí)現(xiàn)物理世界的精準(zhǔn)映射，同時(shí)包括時(shí)空、專題、視頻、IoT等相關(guān)數(shù)據(jù)要進(jìn)行融合，包括物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、地理信息技術(shù)、地圖相關(guān)技術(shù)進(jìn)行融合，通過這種方式，能夠把數(shù)字世界跟物理世界，和物理世界相關(guān)的業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)打通，通過這種方式能夠?qū)崿F(xiàn)‘虛實(shí)融生’。”

數(shù)字孿生不僅可以支撐大規(guī)模的城市全域感知及規(guī)劃治理，單棟建筑物也同樣受益，胡建軍繼續(xù)用數(shù)字孿生最小單元介紹了“數(shù)字融生”所呈現(xiàn)的效果。針對獨(dú)立的建筑體，CIM平臺基于BIM建模能力，還能夠把建筑相關(guān)信息通過數(shù)字化方式進(jìn)行呈現(xiàn)。包括市場的大客流情況、高空拋物、災(zāi)害逃生、商場業(yè)務(wù)情況都可以通過CIM平臺高效作用。 

針對最后的“虛實(shí)共生”階段，胡建軍認(rèn)為，數(shù)字城市和物理城市實(shí)現(xiàn)交相呼應(yīng)，相互作用，不僅是CIM的應(yīng)用，同時(shí)實(shí)現(xiàn)數(shù)字與物理世界的經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)、社交系統(tǒng)、身份系統(tǒng)有機(jī)融合，真正實(shí)現(xiàn)城市智治。其中的關(guān)鍵技術(shù)包括數(shù)據(jù)生產(chǎn)、數(shù)據(jù)融合、應(yīng)用使能、XR技術(shù)及AI大模型，達(dá)到無處不在、無時(shí)無刻、無人不曉的數(shù)字孿生城市階段。

基于清晰的數(shù)字孿生城市發(fā)展路徑，華為針對性地優(yōu)化了河圖KooMap的產(chǎn)品架構(gòu)。其核心服務(wù)包括時(shí)空數(shù)據(jù)生產(chǎn)、時(shí)空數(shù)據(jù)融合及時(shí)空應(yīng)用使能，涵蓋衛(wèi)星影像生產(chǎn)、實(shí)景三維重建、BIM、AR地圖生產(chǎn)、時(shí)空計(jì)算引擎、時(shí)空存儲引擎、AR地圖運(yùn)行、可視化等16大能力，能夠支撐城市IOC、水利、土地規(guī)劃、工業(yè)、交通、應(yīng)急救援、數(shù)字招商、AR商圈、AR園區(qū)等數(shù)字孿生關(guān)鍵場景的落地。

地圖底座的構(gòu)建作為數(shù)字城市新基建的基礎(chǔ)，其相關(guān)技術(shù)是連接人與物、時(shí)間與空間，實(shí)現(xiàn)虛實(shí)融合的關(guān)鍵技術(shù)之一。        、

華為黎曼實(shí)驗(yàn)室主任，地圖科學(xué)家孫明偉對華為云河圖KooMap關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行了細(xì)致介紹。

華為云河圖KooMap時(shí)空數(shù)據(jù)生產(chǎn)服務(wù)，主要提供高精度的衛(wèi)星影像生產(chǎn)（構(gòu)建全球幾何與色彩基準(zhǔn)特征庫，實(shí)現(xiàn)衛(wèi)星遙感地圖的自動(dòng)化處理）、搭載華為顯式輻射場技術(shù)（城市級規(guī)模的1:1照片級還原效果）的實(shí)景三維重建及BIM建模服務(wù)。

其中衛(wèi)星地圖可實(shí)現(xiàn)云上全自動(dòng)處理，不需要任何人工干預(yù)，基于全球幾何與色彩基準(zhǔn)庫能夠把標(biāo)準(zhǔn)的地圖產(chǎn)品構(gòu)建出來。這套方案可有效降低算力需求，提高生產(chǎn)效率，做到“即點(diǎn)即用”。

顯式輻射場技術(shù)（圖源：華為云河圖KooMap高峰論壇）

而顯式輻射場技術(shù)還可真正做到“降本增效”，自動(dòng)生成的實(shí)景三維模型經(jīng)過顯式輻射場處理后不需要人工編輯處理顏色問題，能節(jié)省一平方公里上萬元的人工成本。

華為目前在自動(dòng)化建模領(lǐng)域也取得了一些進(jìn)展。據(jù)介紹，其研發(fā)的自動(dòng)算法通過BIM和AI技術(shù)一是可解決數(shù)據(jù)簡化的問題，能將10個(gè)G的數(shù)據(jù)簡化成1G，并在此基礎(chǔ)上做仿真模型。二是解決建筑物的結(jié)構(gòu)建模難點(diǎn)，一般的建筑物，像商場、寫字樓等普通建筑物建模達(dá)到了自動(dòng)化搭建的程度，后續(xù)處理細(xì)節(jié)的難度將大幅下降。

目前河圖KooMap在各省市的不同行業(yè)推動(dòng)相關(guān)技術(shù)落地，并與政府、相關(guān)業(yè)務(wù)系統(tǒng)協(xié)同，以提供更高效的服務(wù)，華為希望能與更多合作伙伴共同“面向數(shù)字孿生三個(gè)階段，尤其是面向融生和共生階段，一起攜手，共建、共創(chuàng)、共享相關(guān)技術(shù)，推進(jìn)產(chǎn)業(yè)數(shù)字化發(fā)展，共創(chuàng)數(shù)字中國新動(dòng)能。”

 CIM平臺是新城建的核心底座 

 支撐智慧城市高質(zhì)量發(fā)展 

本次論壇上，華為的多個(gè)合作伙伴也帶來了精彩的分享，深入交流了新技術(shù)帶來的產(chǎn)業(yè)機(jī)遇與挑戰(zhàn)。

清華大學(xué)建筑學(xué)院副教授、智慧人居環(huán)境與空間規(guī)劃治理技術(shù)創(chuàng)新中心副主任楊滔，以《面向場景迭代的城市信息模型CIM》為主題進(jìn)行了演講。

圖源：華為云河圖KooMap高峰論壇

楊滔認(rèn)為，CIM與數(shù)字孿生城市相輔相成，傳統(tǒng)的城市規(guī)劃設(shè)計(jì)是布局設(shè)計(jì)，交互場景往往是從場景角度去設(shè)計(jì)的，虛擬城市本質(zhì)上是從算法角度來設(shè)計(jì)的。場景在某種程度上推動(dòng)了算法本身。

他表示：“雄安新區(qū)、北京城市副中心、廣州、南京、廈門等地都進(jìn)行了各種探索，我們總結(jié)了一個(gè)共識，一是規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)本身的制定是最核心的，特別是數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)，才能打通各個(gè)行業(yè)、企業(yè)之間的壁壘；二是數(shù)據(jù)庫建立，這是多元的，也是不斷發(fā)展的；三是系統(tǒng)運(yùn)營，要用場景迭代本身去推動(dòng)發(fā)展。”

從長遠(yuǎn)角度來說，CIM平臺本身不僅僅是建基礎(chǔ)設(shè)施，還要推動(dòng)5G、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)乃至于人工智能生成等方面的應(yīng)用。而前文提及的BIM則是實(shí)現(xiàn)城市CIM的重要支撐。

計(jì)算機(jī)軟件的出現(xiàn)推動(dòng)了建筑信息化升級。數(shù)字設(shè)計(jì)工具、計(jì)算機(jī)控制的制造、計(jì)算機(jī)控制的連接性和互連性的進(jìn)步已經(jīng)為設(shè)計(jì)和構(gòu)建過程帶來了新的階段。萬億建筑產(chǎn)業(yè)急需數(shù)字化升級。

圖源：華為云河圖KooMap高峰論壇

深圳迅維數(shù)字孿生技術(shù)有限公司CEO 鄭航提出了“存量建筑進(jìn)入到運(yùn)維時(shí)代，所有的建筑和數(shù)字實(shí)體都會(huì)成為社會(huì)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的一部分。”的觀點(diǎn)。

他表示：“我們認(rèn)為BIM的服務(wù)對象，未來不只是服務(wù)于人，它可以服務(wù)于整個(gè)計(jì)算機(jī)、互聯(lián)網(wǎng)、人工智能，提供理解物理空間的手段。我們認(rèn)為未來的仿真技術(shù)是真正能解決城市治理效率和決策的依據(jù)，所以我們希望未來模型的流轉(zhuǎn)和仿真、應(yīng)用管理能結(jié)合起來。”

技術(shù)向善，迅維數(shù)字認(rèn)為未來的CIM、BIM建模一定是大的趨勢和底座，需要讓更多建模人員參與進(jìn)來，帶動(dòng)一部分底層工作者參與到未來數(shù)字城市的建設(shè)。

有了強(qiáng)大的數(shù)字孿生數(shù)據(jù)底座支撐，未來的城市會(huì)發(fā)生怎樣的改變？

圖源：華為云河圖KooMap高峰論壇

福州規(guī)劃設(shè)計(jì)集團(tuán)權(quán)屬福州市勘測院有限公司黨委書記、董事長吳建進(jìn)行了《打造福元宇宙基礎(chǔ)設(shè)施 賦能產(chǎn)業(yè)加速發(fā)展》的主題演講，從“解決物體在空間上的運(yùn)輸”到“解決三維物體形態(tài)在不同空間上的傳輸與表達(dá)”，闡述元宇宙城市的基礎(chǔ)設(shè)施進(jìn)化歷程。

圖源：華為云河圖KooMap高峰論壇

吳建表示：“城市元宇宙基礎(chǔ)設(shè)施的內(nèi)涵是數(shù)字孿生，如果沒有這個(gè)基礎(chǔ)，我們將無法構(gòu)建最重要的現(xiàn)實(shí)空間與數(shù)字世界之間的連接。再加上精準(zhǔn)映射及更多的交互功能，就能就實(shí)現(xiàn)城市元宇宙基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)。”

他設(shè)想道：“我們打造好基礎(chǔ)設(shè)施，除了底層跟華為合作，還有專門推動(dòng)城市基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的，會(huì)有廣告商、應(yīng)用開發(fā)商、內(nèi)容提供者、終端智能設(shè)備提供者，最后跟消費(fèi)者一起完美融合，這就是我們打造的生態(tài)圈。就像5G基站鋪好以后，幾乎所有行業(yè)都要用，都會(huì)得到升級，甚至是升維。”

目前“福元宇宙”已在不同領(lǐng)域展開活動(dòng)推廣應(yīng)用落地，例如“三坊七巷元宇宙街區(qū)”“趣味AR尋寶”“福元宇宙1.0·RAR秀”“福元宇宙2.0·閩江之心AR游園會(huì)”等，為C端用戶帶來更豐富的數(shù)字生活體驗(yàn)。

 結(jié)語 

據(jù)艾瑞咨詢《2023年中國數(shù)字孿生行業(yè)研究報(bào)告》指出，2022年中國數(shù)字孿生市場規(guī)模超100億元，預(yù)計(jì)2025年將達(dá)375億元，數(shù)字孿生城市關(guān)鍵場景的實(shí)用性得到提升，市場機(jī)會(huì)明顯增多。

 圖源：艾瑞咨詢

除了關(guān)鍵技術(shù)體系的持續(xù)完善，戰(zhàn)略與機(jī)制、標(biāo)準(zhǔn)與評估體系、資金與商業(yè)模式等也是數(shù)字孿生城市持續(xù)發(fā)展的核心要素，由國家、政府牽引的數(shù)字孿生相關(guān)產(chǎn)業(yè)將獲得更多機(jī)遇，相關(guān)政策的出臺將指引行業(yè)走向標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范化的道路，支撐智慧城市高質(zhì)量發(fā)展，共創(chuàng)數(shù)字中國新動(dòng)能。