企业抢滩数字孪生城市

新型测绘：快速采集地理信息

国际上实景三维建模工具发展的比较成熟，比较常见的有Bentley 公司的ContextCapture、Skyline 公司的Photomesh、Airbus 的街景工厂等产品。国内三维实景重建研究起步略晚，随着国内相关的研究机构和商业单位积极投入新型测绘三维建模软件的技术研究和软件研发，涌现一大批基于摄影测量的快速三维建模软件，如泰瑞数创的SmartEarth 遥感像素工厂、武汉天际航的Infinite3D、中测智绘的Mirauge3D 等。国内产品目前普遍还存在功能不完整、性能不稳定、效率不够高等问题。

微软亚洲研究院正在进行的“城市计算”项目，利用人们的移动特性和地理数据，发掘城市的功能区域类型和分布，对制定合理的城市规划有着及其重要的意义。

北京市测绘设计研究院立足传统测绘数据优势，结合不同类型的社会属性数据，如互联网数据（导航数据、社交网络数据等）、移动设备数据（手机信令、手环数据等）、传感器数据（位移传感器、速度传感器等）、社会调查数据（调查问卷、在线调查等）等，通过研发空间大数据分析模型，分析了北京市详细的建筑量与人口分布等信息，并将分析结果成功应用于多场景的城市现状评估和未来决策中，为城市体检、规划等重要工作提供决策依据。

重庆市勘测院针对越来越丰富的测绘地理信息大数据，结合自然、人文、经济、规划等数据，对测绘地理信息大数据在城乡规划中的应用进行了探索，形成了一个三维地理空间环境城市用地竖向解决方案，从中发现城市用地变化、城市扩展方向等信息，对城市资源配置作定量定性分析，为城市发展和规划提供知识服务。

上海市测绘院针对海量遥感影像数据的管理和服务应用，研发了基于云计算架构的“遥感影像云服务平台”。该平台采用云计算技术，将海量遥感影像数据分布式存储在云盘，实现共享交换和下载；通过云计算的资源调度分配，可根据用户在线影像处理服务的需求，提供遥感影像的动态裁剪、拼接以及复杂遥感影像分析模型的服务。

宁波市测绘设计研究院充分结合宁波市市情，在第一次地理国情普查的基础上，建设了“宁波市地理市情普查与监测平台”。该平台整合了多尺度的国情普查数据、社会经济数据以及行业数据等，提供了实时数据支持、动态监测和历史数据时空分析等服务，以满足市政府行政决策和民生服务的需要。

图1 L1-L5 场景渲染标准

协同计算：高效处理海量数据

国内外ICT 服务商、电信运营商和行业企业都在积极布局边缘计算市场，形成中心云和边缘云分布式一体化部署。

亚马逊、微软、阿里、华为等ICT 服务商利用云计算市场先发优势，将云计算能力向边缘侧拓展。如亚马逊推出AWS IoT Greengrass，可将AWS 无缝扩展至边缘设备；微软推出Azure IoT Edge，将AI和分析工作负荷迁移到网络边缘；阿里推出物联网边缘计算平台，用户可以将阿里云的边缘计算能力部署在各类计算节点或智能设备中，打造云边端一体化的协同计算体系；华为推出智能边缘平台，支持用户海量边缘节点接入和边缘应用全生命周期管理，提供完整的云边协同一体化的计算解决方案。

中国移动、中国电信、中国联通等电信运营商结合5G 建设，加快部署MEC（移动边缘计算）。如中国移动在10 省近30 个地市现网开展MEC 应用试点，并基于5G 规模试验打造MEC 商用能力，致力于分场景灵活部署MEC；中国电信发布了基于分布式开放平台的边缘计算MEC 平台，支持用户业务下沉、应用本地部署等服务及应用，并通过MEC 边缘CDN 的部署，为相关厂商提供边缘CDN 资源和环境；中国联通推出Edge-Cloud平台，在网络边缘侧融合网络、计算、存储、应用、加速资源，并在15 个省市进行规模试点及试商用建设。

海康威视、超图、树根互联等行业企业基于业务场景需求，加快边缘计算在本行业内应用。如海康威视推出AICloud 架构，从视频监控边缘域到云中心提供计算池化能力；超图为应对海量空间数据的分析和处理，发布了边缘计算产品SuperMap iEdge 9D，提供边缘GIS能力；树根互联推出根云平台，通过根云T-Box车载物联盒、根云Gateway、根云物联代理开放平台、大数据工坊等一系列产品，为各行业企业提供云边协同计算能力。

图2 城市语义化建模表达

全要素表达：精准“描绘”城市前世今生

随着数字孪生城市兴起，目前在城市全要素建模领域也涌现出一批创新能力强、业务产品突出的企业，从自动参数化建模，到实景三维建模，再到语义化建模都有不俗表现的代表性产品。

51VR 公司基于自动化建模技术实现数字孪生城市还原，通过静态时空数据和动态天气、光照等物理仿真，约6 小时即可实时渲染构建数千平方公里的L2 级别数字孪生城市。

由超图公司牵头起草，自然资源部信息中心、国家基础地理信息中心等12 家单位参与起草的《空间三维模型数据格式》团体标准日前正式发布。该标准定义了一种开放式可扩展的三维地理空间数据格式——Spatial 3D Model（S3M），对倾斜摄影模型、人工建模数据、BIM、点云、三维管线、二维/三维点线面等各类数据进行整合，适用于海量、多源异构三维地理空间数据和Web 环境下的传输与解析，也为不同终端、不同应用系统间的三维数据共享和互操作提供开放、标准、通用的数据格式基础，兼容多种软硬件环境，鼎立支撑实景三维中国和数字孪生城市建设。

泰瑞数创目前已经具有从三维语义建模到语义模型管理到语义模型应用的全流程的技术方案，并已参与到上海公安、天津滨海城市大脑、上海临港城市大脑等智慧城市建设中。

模拟仿真：在数字世界推演城市运行态势

就目前的发展阶段来看，对整个城市进行模拟仿真的软件产品还未出现，仿真软件的应用范围还是局限于部分细分领域，如用于交通仿真的SUMO、VISSIM、Carsim，水动力仿真的MIKE21、HEC、SWIMM，景观环境仿真的SITES 平台和物流固废仿真的Anylogic。国内仿真软件与国外相比还有较大差距，国外厂商掌握CAE 有限元算法和CAD 核心几何内核算法，国内企业只能通过授权经营方式使用国外几何内核，基本不具有自主知识产权，多数厂商主要基于国外产品进行二次开发。

随着国内仿真软件的快速发展，在交通等部分领域已形成一定优势。51VR 公司自主研发推出51Sim-One 无人驾驶仿真平台，通过自主研发的静态高精度场景数据编辑和自动化转换工具，既可对已采集场景的多种数据进行融合，将实体非结构化场景快速生成高拟真的结构化虚拟仿真场景，又可根据自动驾驶测试任务的需要从无到有构建仿真训练流程与评价体系，极大提升自动驾驶训练效率。百度公司2017年对外发布了Apollo（阿波罗）平台，其中的仿真平台可以提供贯穿自动驾驶研发迭代过程的完整解决方案，仿真服务拥有大量的实际路况及自动驾驶场景数据，基于大规模云端计算容量，打造日行百万公里的虚拟运行能力。中视典数字科技公司依托自主知识产权的虚拟现实平台软件，专门针对数字城市完全自主研发出产品：数字城市仿真平台（VRP-Digicity）、三维网络平台（VRPIE）、三维仿真系统开发包（VRP-SDK）等，能满足不同数字城市规划管理领域，不同层次客户对数字仿真的需求。

深度学习：推动城市自我学习智慧成长

深度学习模型和技术源流多来自西方人工智能科学家, 随着人工智能理论和技术日益成熟，应用范围不断扩大，人工智能产业正在逐步形成、不断丰富，相应的商业模式也在持续演进和多元化。

目前，数字孪生城市中较为成熟的深度学习产品目前有泰瑞数创CIM Generator 空间语义平台和商汤科技SenseEarth 平台。前者是一款融合了深度语义信息的AI PAAS 平台，它包含了一个强大的人工智能内核，可将各类数据自动解译生成城市语义模型。同时支持多数据源，包括遥感影像、航空影像、激光点云、建筑图纸等数据输入，并内置插件式AI 组件，包括深度学习算法框架，内插多组网络模型，支持分布式架构。SenseEarth 智能遥感影像解译平台是一款面向公众公开的遥感影像浏览及解译在线工具，具有强大的数据解析和洞察能力，可提供在线体验基于卫星影像的道路提取、舰船检测、土地利用分类等人工智能解译功能，并可支撑用户浏览历史影像，以月度为单位对不同时段的影像进行变化检测，快速感知城市的变迁与发展。