淺析 智慧城市“數字孿生”IOC應用(yòng)

重點推文(wén)

近年來，數字孿生技(jì )術已被業界公(gōng)認為(wèi)未來戰略性颠覆性先導性技(jì )術，其應用(yòng)場景廣泛，已深入到城市治理(lǐ)、智慧園區(qū)、工(gōng)業制造、醫(yī)療健康等各行各業；随着“新(xīn)基建”政策的推進，以5G通訊、IoT、雲計算、大數據、人工(gōng)智能(néng)為(wèi)代表的新(xīn)一代信息技(jì )術蓬勃發展，推動着各行業管理(lǐ)向數字化、網絡化、智能(néng)化轉變。

“數字孿生城市”寫入“十四五”規劃

智慧城市是數字城市發展的高級階段，數字孿生是構建智慧城市的重要技(jì )術手段，尤其是，“探索建設數字孿生城市”已寫入國(guó)家《國(guó)民(mín)經濟和社會發展第十四個五年規劃和2035年遠(yuǎn)景目标綱要》，從打造數字經濟新(xīn)優勢到加快數字社會建設步伐，從提高數字政府建設水平再到營造良好數字生态，勾畫出了未來五年數字中(zhōng)國(guó)建設新(xīn)圖景，為(wèi)數字孿生技(jì )術應用(yòng)指明方向。

提煉自“十四五”規劃和2035遠(yuǎn)景目标綱要

從國(guó)内的實踐來看，城市“數字孿生”具(jù)備哪些技(jì )術特征？數字孿生技(jì )術能(néng)夠發揮哪些業務(wù)價值？數字孿生技(jì )術的實際應用(yòng)效能(néng)如何？

圍繞這些問題，本文(wén)聚焦城市數字化轉型、城市賦能(néng)和價值創造，結合數字冰雹在可(kě)視化數字孿生領域十餘年的實施經驗，進行簡單的分(fēn)析闡述。

城市“數字孿生”的技(jì )術特征

1全要素 全量 城市數據融合、高效接入

具(jù)備強大的數據兼容性和多(duō)數據标準高效接入能(néng)力，是城市“數字孿生”的技(jì )術特征之一。數字孿生技(jì )術平台，作(zuò)為(wèi)最終行業智能(néng)應用(yòng)的基礎平台，要接入的數據包括但不限于：地圖數據、三維景觀、地理(lǐ)要素、建築要素、空間要素、傳感器數據、時空分(fēn)析數據、業務(wù)系統數據等，并能(néng)夠與各類型數據平台、數據庫無縫集成。

城市“數字孿生”的核心是在數字空間構建與物(wù)理(lǐ)城市高度一緻的城市孿生體(tǐ)，并以數據資源代替物(wù)理(lǐ)資源，賦能(néng)城市各類應用(yòng)。因此，城市“數字孿生”必須要能(néng)夠對城市全量數據進行高效接入，将多(duō)類型數據整合到一個三維可(kě)視化空間，進行高度融合與挖掘分(fēn)析，在最大限度利用(yòng)現有(yǒu)信息化建設成果的基礎上，構建智慧管理(lǐ)相關應用(yòng)，輔助用(yòng)戶對各類監測對象做出快速、準确的判斷，為(wèi)管理(lǐ)決策提供有(yǒu)力支撐，最終實現“一網彙聚、一庫治理(lǐ)、互聯共享、一圖融合”。

全要素數據融合

2雲渲染技(jì )術架構、端/流兼容 
随着5G、物(wù)聯網、雲計算等新(xīn)一代信息技(jì )術的發展和廣泛應用(yòng)，雲渲染技(jì )術架構是當下主流的發展趨勢，“純雲架構、端/流兼容”是城市“數字孿生”的技(jì )術特征之一。

“純雲架構”可(kě)以實現任意浏覽器終端、無需安(ān)裝(zhuāng)即可(kě)秒(miǎo)級開啓 數字孿生應用(yòng)乃至編輯器；

“端/流兼容”,“端”即“端渲染”，通過浏覽器端的 WebGL 技(jì )術實時渲染場景，供用(yòng)戶操作(zuò)訪問，具(jù)備任意終端都能(néng)獲得優秀的渲染效果、對服務(wù)器負擔小(xiǎo)、帶寬要求低、并發數量高等優勢；

“流”即“流渲染”， 基于雲端渲染服務(wù)器，生成可(kě)交互視頻流，供用(yòng)戶實時操作(zuò)訪問，具(jù)備頂級渲染效果、超高性能(néng)、支持預加載，啓動快、訪問終端配置要求低等優勢。兩種可(kě)視化渲染技(jì )術都是基礎的技(jì )術平台，數字孿生技(jì )術廠商(shāng)應該做到全部兼容，提供全面的實施服務(wù)能(néng)力。

純雲架構、端/流兼容

3全粒度城市場景 精(jīng)細化渲染、頂級視效 

數字孿生應用(yòng)常作(zuò)為(wèi)智慧化建設的集中(zhōng)成果，高性能(néng)的使用(yòng)體(tǐ)驗、高效果的視覺體(tǐ)驗也是必不可(kě)少的。其實體(tǐ)驗好，本質(zhì)上是最大限度的利用(yòng)計算機圖形學(xué)的最新(xīn)發展成果，最大程度釋放數據和應用(yòng)的價值，也屬于戰鬥力的重要組成部分(fēn)，總結起來重點就是如下兩方面：

（1）高性能(néng)：超大範圍，全要素/全範圍/全精(jīng)度 實時渲染，最大限度還原全量數據。

（2）高效果：影視級視效渲染，寫實/信息化風格，适應不同情境需求，助力提升使用(yòng)體(tǐ)驗。

全粒度城市場景精(jīng)細化渲染

4全流程開發工(gōng)具(jù)鏈 持續賦能(néng)

城市“數字孿生”的建設，絕不僅僅是建立一個業主最終看到的應用(yòng)就結束了，數字孿生平台本身，對于業主來說，也面臨着長(cháng)期的維護工(gōng)作(zuò)，更新(xīn)/擴充/定制 的長(cháng)期賦能(néng)是非常必要的基礎要求。

構建城市“數字孿生”，要能(néng)夠交付全流程工(gōng)具(jù)鏈，真正為(wèi)用(yòng)戶完整業務(wù)應用(yòng)賦能(néng)，确保未來靈活擴展定制。

無論最終用(yòng)戶或者是集成商(shāng)，不僅要關注數字孿生應用(yòng)最終呈現出來的效果和能(néng)力，也應高度重視基礎技(jì )術平台的完整性，這就涉及到數字孿生應用(yòng)構建過程中(zhōng)非常重要的三個環節：數字孿生場景構建、數字孿生場景二次開發托管、數字孿生應用(yòng)開發，為(wèi)用(yòng)戶交付完善的産(chǎn)品配置工(gōng)具(jù)和深度定制能(néng)力，賦能(néng)用(yòng)戶更為(wèi)靈活、自主、高質(zhì)高效地構建個性化數字孿生應用(yòng)，是數字孿生技(jì )術平台更廣泛落地應用(yòng)的必備能(néng)力。

（1）數字孿生場景構建

（2）數字孿生場景二次開發、雲托管

（3）數字孿生應用(yòng)開發

5内核自研，确保技(jì )術自主可(kě)控

數字孿生技(jì )術作(zuò)為(wèi)政府及企業數字化轉型的重要基礎技(jì )術，自主可(kě)控是國(guó)家政策要求，也将是用(yòng)戶自身信息安(ān)全的必然選擇。數字孿生技(jì )術服務(wù)客戶群體(tǐ)特殊，多(duō)為(wèi)政府部門或行業主管機構，技(jì )術選型必須慎重。在當今中(zhōng)美直接、長(cháng)期對抗的時代大背景下，安(ān)全可(kě)控凸顯的尤為(wèi)重要。美國(guó)政府 2018 年就試圖把“數據可(kě)視化” 技(jì )術列入禁運清單，我們不應抱任何幻想，選用(yòng)國(guó)外渲染引擎，既有(yǒu)安(ān)全風險，還有(yǒu)禁運風險，内核國(guó)産(chǎn)自研是唯一出路，技(jì )術核心，不應該，也不允許讓西方卡住脖子。

智慧城市"數字孿生"IOC的能(néng)力階段

數字孿生核心價值是為(wèi)用(yòng)戶實際業務(wù)決策賦能(néng)，忽視了落地的業務(wù)價值，數字孿生技(jì )術就會變成空中(zhōng)樓閣，或者是裝(zhuāng)點門面的擺設，無法真正發揮價值。

智慧城市數字孿生IOC（Intelligent OperationsCenter）往往是建立在各個智慧應用(yòng)系統之上的系統，通過對行業各部門的業務(wù)信息共享與整合，賦能(néng)實際業務(wù)應用(yòng)，提升運維管理(lǐ)水平。随着 IOT/5G/雲計算/大數據/AI 五大基礎技(jì )術成熟，建設“數字孿生IOC——智能(néng)孿生體(tǐ)”目前已經成為(wèi)各行業數字化轉型的一種趨勢。

對于智慧城市“數字孿生”IOC的業務(wù)能(néng)力，主要涵蓋兩個階段：

1初級階段：從 好看 到 可(kě)控

數字孿生IOC，是業務(wù)管理(lǐ)決策的“神經中(zhōng)樞”，基于數字孿生技(jì )術，能(néng)夠幫助用(yòng)戶建立從基礎數據，到視覺交互，再到業務(wù)控制的完整閉環。

展示級：針對現實世界中(zhōng)的實體(tǐ)對象，在數字化世界中(zhōng)構建完全一緻的對應模型，從而建立了數字孿生基礎。

監視級：打通了實時數據，動态驅動仿真模型組态、行為(wèi)邏輯、業務(wù)流程、狀态變化等，實現在數字世界對物(wù)理(lǐ)實體(tǐ)的狀态和行為(wèi)進行全面呈現、精(jīng)準表達。

監測級：初步建立了孿生和業務(wù)的相互規則，基于豐富的曆史和實時數據，以及專業的算法模型，可(kě)以高效地在數字世界對物(wù)理(lǐ)對象的狀态和行為(wèi)進行模拟試驗和分(fēn)析預測。

監控級：進行指令發送，為(wèi)業務(wù)決策提供高效支撐，就個體(tǐ)的業務(wù)對象，建立了完整的智能(néng)化閉環。

2進階階段：從局部打通，到全局運維

在實現初級階段的基礎上，進階階段數字孿生應用(yòng)的能(néng)力将大幅提升。不僅僅是具(jù)體(tǐ)業務(wù)對象可(kě)知，可(kě)控，還要跳出效果展示的“舒适區(qū)”，全面擁抱業務(wù)。

建立“智能(néng)預警-智能(néng)感知-智能(néng)派發-智能(néng)處置-智能(néng)考評-智能(néng)改進”的全流程一體(tǐ)化業務(wù)流程閉環，将用(yòng)戶的整體(tǐ)業務(wù)/業務(wù)的執行機構/業務(wù)的治理(lǐ)對象，可(kě)以理(lǐ)解為(wèi)主體(tǐ)/客體(tǐ) 以及相互作(zuò)用(yòng)的事件的過去/當下/未來，全部和數字孿生體(tǐ)按照業務(wù)流程進行綁定和關聯，徹底讓數字孿生融入業務(wù)，打造 城市/行業強運維的“孿生智能(néng)體(tǐ)”。

智慧城市"數字孿生"IOC案例分(fēn)享

那麽城市“數字孿生”技(jì )術的實際應用(yòng)效能(néng)如何？下面就以數字冰雹實際交付的部分(fēn)項目案例，對智慧城市“數字孿生”IOC的業務(wù)價值作(zuò)進一步具(jù)象的闡述。

1典型案例：蘇州工(gōng)業園智慧城市IOC

以數字冰雹為(wèi)蘇州工(gōng)業園區(qū)提供的智慧城市運營管理(lǐ)中(zhōng)心系統應用(yòng)為(wèi)例，系統有(yǒu)效集成了5G、IoT、GIS、人工(gōng)智能(néng)、大數據、融合通信等先進技(jì )術，彙聚了園區(qū)31個部委辦(bàn)局及相關單位共計43個信息系統數據。

結合園區(qū)的實際業務(wù)開發了21類AI能(néng)力以及16類物(wù)聯感知能(néng)力，實現了違法捕撈、藍藻檢測、垃圾暴露、無照遊商(shāng)、違章停車(chē)等50餘種城市治理(lǐ)場景的智能(néng)發現，日均自動處置3000多(duō)個工(gōng)單事項，對39類業務(wù)全部工(gōng)單數據進行全流程自動考評，實現了事件感知、智能(néng)研判、及時預警、指令下發、現場處置、情況反饋、複盤推演等全流程可(kě)視、可(kě)追溯，真正為(wèi)用(yòng)戶實際業務(wù)決策賦能(néng)。

蘇州工(gōng)業園項目的成功應用(yòng)，預示着數字孿生技(jì )術已經從展示和基礎建設階段，最終過渡到與業務(wù)深度融合、持續運維的新(xīn)階段，并将在更廣泛的行業應用(yòng)中(zhōng)發揮更大效能(néng)。

2各行業落地案例集錦

随着 IOT/5G/雲計算/大數據/AI 五大基礎技(jì )術成熟，“智能(néng)孿生體(tǐ)”目前已經成為(wèi)一種趨勢。數字冰雹深耕可(kě)視化數字孿生領域十餘載，在智慧城市/智慧園區(qū)/公(gōng)共安(ān)全/智能(néng)制造等領域，已經成功交付了數百個實際案例。基于自主研發的數字孿生可(kě)視化産(chǎn)品平台，不僅實現了項目的高效建設，還可(kě)根據用(yòng)戶業務(wù)需求進行靈活配置，确保了項目的高品質(zhì)交付，獲得了客戶的一緻好評。

（數據已脫敏 部分(fēn)項目照片集錦）

3标準 城市/園區(qū) 數字孿生IOC

随着交付經驗的積累，我們基于數字孿生的技(jì )術平台，結合各個行業細分(fēn)領域的業務(wù)需求，歸納了成體(tǐ)系的主題庫 / 指标庫 / 業務(wù)決策卡片庫 / 業務(wù)孿生對象庫，并形成了完整的行業産(chǎn)品，以及配套的咨詢定制服務(wù)體(tǐ)系。

一個标準的智慧城市數字孿生IOC，應具(jù)備：全要素場景對象集成、多(duō)數據源數據融合、多(duō)類型地圖數據融、超大場景全尺度細節渲染、全要素對象交互控制等基本能(néng)力。在這些基本能(néng)力之上，數字冰雹交付的數字孿生系統正着力從初級階段到進階階段的提升，并在用(yòng)戶的實際業務(wù)中(zhōng)發揮效能(néng)。

數字冰雹"行業數字孿生解決方案"

數字冰雹深耕可(kě)視化數字孿生領域十餘載，已成功落地數字孿生IOC項目數百個。基于數字冰雹成熟完善的可(kě)視化産(chǎn)品平台，不僅實現了項目的高效建設，還實現了高度的靈活性，能(néng)夠根據用(yòng)戶的業務(wù)需求變化便捷高效地進行修改調整，修改操作(zuò)所見即所得，确保了項目高效、高品質(zhì)交付，獲得了客戶的一緻好評，在業内樹立了良好口碑。