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          中金:元宇宙系列之?dāng)?shù)字孿生——行業(yè)應(yīng)用篇:空間再造、虛實(shí)交互

          2024-12-13 09:53| 發(fā)布者: Jorliman 1075 12

          摘要: 在《元宇宙系列之建模引擎:數(shù)字孿生之基,虛實(shí)交融之紐》中,我們提出數(shù)字孿生技術(shù)的行業(yè)應(yīng)用處于發(fā)展關(guān)鍵時期,多領(lǐng)域廠商在積極布局。數(shù)字孿生技術(shù)應(yīng)用落地需與各行業(yè)對應(yīng)發(fā)展需求、數(shù)據(jù)特征、技術(shù)要求等相適配, ...

                中金:元宇宙系列之?dāng)?shù)字孿生——行業(yè)應(yīng)用篇:空間再造、虛實(shí)交互-442

                在《元宇宙系列之建模引擎:數(shù)字孿生之基,虛實(shí)交融之紐》中,我們提出數(shù)字孿生技術(shù)的行業(yè)應(yīng)用處于發(fā)展關(guān)鍵時期,多領(lǐng)域廠商在積極布局。數(shù)字孿生技術(shù)應(yīng)用落地需與各行業(yè)對應(yīng)發(fā)展需求、數(shù)據(jù)特征、技術(shù)要求等相適配,本篇報告將重點(diǎn)分析數(shù)字孿生在城市、自然資源管理領(lǐng)域的技術(shù)及趨勢、主要應(yīng)用、發(fā)展趨勢,并對龍頭技術(shù)廠商進(jìn)行梳理。


                摘要


                數(shù)字孿生城市:再造現(xiàn)實(shí)世界,走向虛實(shí)互動。數(shù)字孿生城市是城市的物理空間在數(shù)字空間中的映射,數(shù)字城市與物理城市數(shù)據(jù)同步、交互協(xié)同。在構(gòu)建過程中,其通過數(shù)據(jù)匯總、建模渲染,將城市從物理空間映射到數(shù)字空間;在實(shí)際應(yīng)用上,通過仿真模擬、交互控制,解決城市規(guī)劃、管理、服務(wù)等問題。我們認(rèn)為數(shù)字孿生城市、數(shù)字孿生自然資源管理的理想目標(biāo),是實(shí)現(xiàn)物理維度和數(shù)據(jù)維度的同步運(yùn)行、虛實(shí)互動。


                技術(shù):數(shù)據(jù)為基,建模為體,仿真為用。數(shù)字孿生城市主要技術(shù)包括:數(shù)據(jù)獲取、建模渲染、仿真分析、交互控制。數(shù)據(jù)的采集及生產(chǎn)涉及地理信息、建筑信息、物聯(lián)傳感等多種數(shù)據(jù),現(xiàn)階段,采集方式從航空攝影向傾斜攝影、激光掃描、物聯(lián)感知演進(jìn);數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)化、語義化重要性日漸提升。數(shù)字孿生城市初期應(yīng)用主要為滿足可視化需求,建模渲染方面,廠商多采用渲染效果優(yōu)秀的游戲引擎,或空間分析能力突出的GIS引擎,兩類引擎目前呈相互借鑒、融合發(fā)展的趨勢。隨數(shù)字孿生城市演進(jìn),其應(yīng)用已不局限于可視化,仿真、分析、交互成為重要發(fā)展方向。


                應(yīng)用:城市治理、資源管理,應(yīng)用廣泛。城市數(shù)字孿生案例豐富,但各城市建設(shè)需要不同,在最終形式和應(yīng)用上有較大差別。既可以用于城市統(tǒng)計監(jiān)控、智慧管理,也可以用于城市場景還原、情景模擬。走出城市,數(shù)字孿生亦可助力自然資源管理,在水利、電力、環(huán)境等不同行業(yè)均有應(yīng)用。


                未來展望:助力元宇宙基礎(chǔ)構(gòu)建,概念引領(lǐng)技術(shù)升級。數(shù)字孿生應(yīng)用有利于元宇宙技術(shù)、規(guī)則積累;元宇宙則對技術(shù)提出更高要求,并為數(shù)字孿生應(yīng)用提供前沿指引。我們認(rèn)為未來數(shù)字孿生行業(yè)應(yīng)用建設(shè)要點(diǎn)包括:1)數(shù)據(jù)處理階段,對空間數(shù)據(jù)進(jìn)行單體化語義化處理,并建立數(shù)據(jù)融合的統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn);2)建模渲染階段,平衡數(shù)據(jù)分析和視覺效果;3)應(yīng)用階段,提高應(yīng)用的精度和深度,實(shí)現(xiàn)對具體設(shè)備、豐富場景的仿真分析、反向控制。


                風(fēng)險


                技術(shù)發(fā)展不及預(yù)期,下游應(yīng)用落地進(jìn)度不及預(yù)期。


                正文


                數(shù)字孿生城市:再造現(xiàn)實(shí)世界,走向虛實(shí)互動


                數(shù)字孿生源于航天、工業(yè),其后應(yīng)用于工程建設(shè)、自然資源管理、城市治理等領(lǐng)域。隨著數(shù)字孿生與城市治理技術(shù)的發(fā)展和融合,數(shù)字孿生這一概念被應(yīng)用于智慧城市建設(shè),產(chǎn)生了當(dāng)前數(shù)字孿生城市的技術(shù)與應(yīng)用。根據(jù)信通院的定義,數(shù)字孿生城市將城市的物理空間映射到數(shù)字空間,通過模擬、監(jiān)控、診斷、預(yù)測和控制等方式,解決城市問題,實(shí)現(xiàn)城市物理維度和數(shù)據(jù)維度的同步運(yùn)行、虛實(shí)互動[1]。


                數(shù)字孿生城市存在自身的發(fā)展路徑和應(yīng)用場景,其建設(shè)具備必要性。城市管理中存在對建筑、交通等數(shù)字化建模以支持分析決策的需求,元宇宙概念出現(xiàn)之前,CIM、實(shí)景三維等建設(shè)已處于發(fā)展進(jìn)程之中。CIM基礎(chǔ)平臺由住建部主導(dǎo),更強(qiáng)調(diào)建筑物BIM模型和感知數(shù)據(jù)的接入;實(shí)景三維中國由自然資源部主導(dǎo),其建設(shè)目標(biāo)包括整合地形級和城市級的地理信息[2]。盡管技術(shù)路線有所不同,但CIM與實(shí)景三維均強(qiáng)調(diào)數(shù)字空間與現(xiàn)實(shí)空間實(shí)時關(guān)聯(lián)互通,為空間分析和城市管理應(yīng)用提供基礎(chǔ)。


                數(shù)字孿生城市的發(fā)展為元宇宙奠定基礎(chǔ),元宇宙概念的提出促進(jìn)數(shù)字孿生城市升級。上海市發(fā)布《上海市培育“元宇宙”新賽道行動方案(2022—2025年)》,將數(shù)字孿生城市列為8大重點(diǎn)工程之一,提出通過城市基礎(chǔ)設(shè)施數(shù)字孿生,對城市空間數(shù)據(jù)進(jìn)行收集、管理和運(yùn)營,進(jìn)而在觀光、交通等領(lǐng)域打造行業(yè)解決方案。我們認(rèn)為數(shù)字孿生城市包含大量的三維場景,其建設(shè)本身,也為元宇宙的發(fā)展積累了初期經(jīng)驗,數(shù)字孿生城市建設(shè)中積累的數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)、場景素材和應(yīng)用方案也可以復(fù)用到元宇宙中;而元宇宙提出了相對前沿的概念、更高的技術(shù)要求,其注重真實(shí)性、交互性、豐富性等特征或?qū)酉嚓P(guān)技術(shù)、產(chǎn)業(yè)發(fā)展,繼而作用于數(shù)字孿生城市。


                數(shù)字孿生城市的主要技術(shù)包括數(shù)據(jù)獲取、建模渲染、仿真分析、交互控制等部分。數(shù)據(jù)獲取環(huán)節(jié),廠商通常使用遙感和物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備采集數(shù)據(jù),再對城市時空大數(shù)據(jù)進(jìn)行處理和融合。建模和渲染將城市的地理信息和其他多源數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為逼真的3D模型。仿真分析環(huán)節(jié),通常是對城市的運(yùn)行情況進(jìn)行模擬或監(jiān)測,以輔助城市規(guī)劃和運(yùn)營。交互控制則建立在模擬分析的基礎(chǔ)上,根據(jù)分析結(jié)果對現(xiàn)實(shí)世界進(jìn)行自動控制,實(shí)現(xiàn)城市的智能化管理。


                圖表1:數(shù)字孿生城市的運(yùn)行機(jī)理

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                資料來源:信通院《數(shù)字孿生城市白皮書2021》(2021),高艷才、陳麗等著《數(shù)字孿生城市——虛實(shí)融合開啟智慧之門》(2019),中金公司研究部


                技術(shù):數(shù)據(jù)為基,建模為體,仿真為用



                數(shù)據(jù):采集方式多樣化,數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)化、語義化重要性提升


                數(shù)據(jù)涵蓋宏觀、中觀、微觀三級,數(shù)據(jù)類型豐富


                數(shù)字孿生城市所需要的數(shù)據(jù)橫跨多個部門,具備不同的顆粒度和更新頻率。根據(jù)華為《數(shù)字孿生城市白皮書》,數(shù)字孿生城市的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)框架依據(jù)顆粒度可分為宏觀、中觀、微觀三層[3]。城市宏觀數(shù)據(jù)主要為地理信息,主要包括:基于衛(wèi)星遙感的靜態(tài)城市地理信息,和基于新型測繪手段對地理信息的增量更新。市中觀數(shù)據(jù)通常按照地理實(shí)體對信息進(jìn)行分類,并將地理信息和城市中特有的專題數(shù)據(jù)結(jié)合,包括城區(qū)及建筑物數(shù)據(jù)、政府信息系統(tǒng)的業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)、通信運(yùn)營商數(shù)據(jù)等。城市微觀數(shù)據(jù)包含各類物聯(lián)網(wǎng)場景。地理信息等主要為描述城市情況的靜態(tài)數(shù)據(jù),但數(shù)字孿生城市要達(dá)到實(shí)時映射、虛實(shí)互現(xiàn),還需要大量的動態(tài)數(shù)據(jù),其收集往往通過物聯(lián)網(wǎng)實(shí)現(xiàn)。


                圖表2:數(shù)字孿生城市數(shù)據(jù)體系架構(gòu)

                中金:元宇宙系列之?dāng)?shù)字孿生——行業(yè)應(yīng)用篇:空間再造、虛實(shí)交互-7191

                資料來源:億歐智庫,華為《數(shù)字孿生城市白皮書》(2021),中金公司研究部


                多源數(shù)據(jù)采集:從航空攝影向傾斜攝影、激光掃描、物聯(lián)感知演進(jìn)


                數(shù)字孿生城市涉及的數(shù)據(jù)層次、類型多樣,采集方式亦在不斷升級。衛(wèi)星和航空攝影測量、傾斜攝影、激光雷達(dá)、物聯(lián)網(wǎng)終端數(shù)據(jù)采集等是主要的數(shù)據(jù)采集方式,衛(wèi)星和航空攝影測量優(yōu)勢在于覆蓋范圍廣、數(shù)據(jù)分辨率高,能夠快速獲取數(shù)據(jù),但用這種方式進(jìn)行三維建模可能存在嚴(yán)重的遮擋問題。傾斜攝影測量相比傳統(tǒng)的垂直攝影測量,可以額外獲得建筑物頂面和側(cè)面的紋理,以及房屋的外框和高程信息[4]。激光雷達(dá)能生成高密度、高精度的點(diǎn)云,能夠準(zhǔn)確計算采集對象的三維坐標(biāo)[5]。物聯(lián)網(wǎng)終端則輔助接入大量的動態(tài)數(shù)據(jù)。目前數(shù)字孿生城市的數(shù)據(jù)采集方式呈現(xiàn)出從航空攝影向傾斜攝影、激光掃描、物聯(lián)感知演進(jìn)的趨勢。


                圖表3:數(shù)字孿生城市所涉及的各類數(shù)據(jù)收集方式一覽

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                資料來源:《地理信息系統(tǒng)教程(第二版)》(2007),中金公司研究部


                圖表4:航空攝影測量、傾斜攝影、激光雷達(dá)原理示意圖

                中金:元宇宙系列之?dāng)?shù)字孿生——行業(yè)應(yīng)用篇:空間再造、虛實(shí)交互-4257

                資料來源:Wingtra官網(wǎng),云端地球,中金公司研究部


                數(shù)據(jù)融合:數(shù)據(jù)語義化、結(jié)構(gòu)化處理重要性日漸提升


                數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)化、語義化重要性提升。雖然使用傾斜攝影、激光雷達(dá)等技術(shù)可以快速得到大規(guī)模的三維地圖,但從城市計算和智能分析的角度上看,這些模型仍屬于非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù),計算機(jī)無法識別,繼而限制數(shù)字孿生城市實(shí)現(xiàn)復(fù)雜分析功能。因此,需要利用語義化技術(shù),對各類數(shù)據(jù)進(jìn)行結(jié)構(gòu)提取、屬性掛接,具體技術(shù)主要涉及:多模態(tài)多尺度空間數(shù)據(jù)智能提取技術(shù)、語義化技術(shù)、深度學(xué)習(xí)技術(shù)等。


                圖表5:數(shù)據(jù)進(jìn)行單體化、語義化處理之后用于操作

                中金:元宇宙系列之?dāng)?shù)字孿生——行業(yè)應(yīng)用篇:空間再造、虛實(shí)交互-3286

                資料來源:超圖研究院《SuperMap傾斜攝影白皮書》(2019),中金公司研究部


                數(shù)據(jù)編碼需要統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn),目前相關(guān)的數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)正處在研制過程中。物理實(shí)體需要唯一編碼以實(shí)現(xiàn)與數(shù)字世界的一一對應(yīng),為確保不同廠商的編碼可以相互兼容、避免重復(fù)建設(shè),統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)的重要性上升。數(shù)據(jù)類標(biāo)準(zhǔn)是數(shù)字孿生城市的重要一環(huán),其約定了城市數(shù)字孿生中數(shù)據(jù)的表達(dá)、處理、應(yīng)用、服務(wù)[6]。目前,在數(shù)據(jù)融合板塊,已有部分標(biāo)準(zhǔn)對數(shù)據(jù)的編碼、采集、共享進(jìn)行了規(guī)范;但在數(shù)據(jù)資源、管理、服務(wù)方面的規(guī)范仍在研制過程中。我們認(rèn)為,數(shù)據(jù)編碼標(biāo)準(zhǔn)以及數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)化語義化的技術(shù),讓數(shù)字孿生城市從人眼可讀轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)器可分析,盡管這些技術(shù)目前仍在開發(fā)和研究的階段,但受重視程度正不斷提升。


                圖表6:城市數(shù)字孿生數(shù)據(jù)類標(biāo)準(zhǔn)明細(xì)

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                資料來源:全國信標(biāo)委智慧城市標(biāo)準(zhǔn)工作組《城市數(shù)字孿生標(biāo)準(zhǔn)化白皮書(2022版)》,中金公司研究部



                建模渲染:游戲引擎重視覺效果,GIS引擎重空間分析,二者呈融合趨勢


                建模屬于廣義上數(shù)據(jù)生產(chǎn)的一環(huán),模型的融合和渲染是數(shù)字孿生搭建平臺提供的主要功能。1)建模階段:較大尺度的地形模型可以由計算機(jī)制圖或遙感影像處理得到;較小尺度的建筑物及城市設(shè)施的模型來源多樣,既可以通過對傾斜攝影、激光點(diǎn)云等三維數(shù)據(jù)進(jìn)行單體化、語義化處理建立,也可以由CAD或BIM數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換而來,或是通過參數(shù)化建模的方式實(shí)現(xiàn);2)融合階段:不同來源的模型根據(jù)地理位置定位,融合成城市三維模型;3)渲染階段:向三維模型增加紋理、色彩、光影信息,輸出城市3D圖像。目前的數(shù)字孿生平臺,包括GIS軟件、游戲引擎、可視化軟件,均提供模型融合和渲染的功能,但因稟賦不同而各有側(cè)重。


                圖表7:城市三維建模可視化的流程

                中金:元宇宙系列之?dāng)?shù)字孿生——行業(yè)應(yīng)用篇:空間再造、虛實(shí)交互-353

                資料來源:張正峰,付金強(qiáng),張發(fā)瑜.《虛擬建筑群三維建模與可視化實(shí)現(xiàn)》.中國工程科學(xué),2007,中金公司研究部


                數(shù)字孿生城市所用的建模渲染引擎主要可分為游戲引擎、GIS引擎、工業(yè)引擎三類。目前,在城市數(shù)字孿生領(lǐng)域主要使用的建模渲染引擎大致可分幾類——GIS引擎?zhèn)戎赜诘乩硇畔⒌奶幚恚湫桶咐秊镃esium等;游戲引擎?zhèn)戎赜阡秩拘Ч奶嵘頌閁E、Unity等;工業(yè)建模平臺著重于進(jìn)行仿真和模擬分析,如達(dá)索3D. EXPERIENCE等。相比工業(yè)和娛樂領(lǐng)域,城市數(shù)字孿生的獨(dú)特性在于其對地理信息和BIM數(shù)據(jù)的需求。目前數(shù)字孿生城市的建設(shè)案例中,游戲引擎和GIS引擎使用較多,而這兩類引擎也呈現(xiàn)出融合發(fā)展的趨勢。


                圖表8:主要數(shù)字孿生可視化引擎對比

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                資料來源:各公司官網(wǎng),中金公司研究部


                游戲引擎:實(shí)時渲染能力優(yōu)秀、配套資源豐富、對各類數(shù)據(jù)支持度提升


                虛幻引擎(Unreal engine, UE)是數(shù)字孿生城市構(gòu)建中使用較多的引擎,其優(yōu)勢在于逼真的實(shí)時渲染能力,可以實(shí)現(xiàn)對城市及建筑外形的逼真還原。UE是Epic Games旗下的游戲引擎,除在游戲領(lǐng)域,在建筑、交通、模擬訓(xùn)練等領(lǐng)域也有大量應(yīng)用。據(jù)CGarchitect的調(diào)查,2020年,52%的建筑師會使用虛幻引擎制作實(shí)時項目。UE在數(shù)字孿生領(lǐng)域的主要應(yīng)用集中在城市、園區(qū)、機(jī)場的數(shù)字孿生中,UE在建筑可視化領(lǐng)域中具備以下幾方面技術(shù)優(yōu)勢:


                ?出色的渲染效果、豐富的配套資源。UE具出色的渲染效果,虛擬微多邊形幾何體Nanite,可以導(dǎo)入高度細(xì)節(jié)化的CAD模型,甚至可以導(dǎo)入城市規(guī)模的掃描數(shù)據(jù)。動態(tài)全局光照解決方案Lumen,能實(shí)時渲染場景和光照變化,達(dá)到類似視覺效果所需的時間僅為離線渲染的幾分之一。此外,具豐富的配套資源,其3D掃描應(yīng)用RealityScan,方便開發(fā)者掃描建立自己所需的三維模型,擴(kuò)充建模和UV工具集,并允許開發(fā)者在UE引擎中調(diào)整導(dǎo)入的模型,比如改變樓梯的長度、高度和階數(shù)。


                ? 支持各類數(shù)據(jù)接入,對GIS的支持程度增強(qiáng)。Datasmith插件可以將位于3ds Max、Revit、SketchUp Pro、Rhino、Cinema 4D,或是其他CAD、BIM和DCC解決方案中的模型導(dǎo)入虛幻引擎,并可以在引擎中繼續(xù)進(jìn)行修改。UE4.25 正式支持點(diǎn)云導(dǎo)入,并提供編輯、碰撞分析等功能。對GIS的支持程度也有所提高,頂尖的GIS廠商如超圖、ESRI等均推出了自己的Unreal插件。


                ? 支持協(xié)作與共享。虛幻引擎支持多種文件格式,以便于整合不同來源和作者的設(shè)計數(shù)據(jù)。支持多用戶編輯系統(tǒng),在協(xié)作評審時與其他利益相關(guān)方分享設(shè)計,實(shí)現(xiàn)更快的迭代。同時,提供VR、視頻、全景照片、360度視頻等多種不同的展示方式,為數(shù)字孿生城市作的宣傳提供了便捷多樣的方法。


                圖表9:虛幻引擎實(shí)時圖形能力、豐富配套資源展示

                中金:元宇宙系列之?dāng)?shù)字孿生——行業(yè)應(yīng)用篇:空間再造、虛實(shí)交互-1668

                資料來源:Unreal官網(wǎng),中金公司研究部


                GIS引擎:空間數(shù)據(jù)接入、處理能力突出,可視化能力不斷提升


                Cesium等三維GIS引擎在應(yīng)用于數(shù)字孿生城市開發(fā)時,具有優(yōu)異的空間數(shù)據(jù)的處理能力。Cesium由航空軟件公司AGI于2012年發(fā)布,如今已經(jīng)成為最流行的三維GIS開源項目之一,部分GIS廠商的前端三維版本也是基于Cesium引擎開發(fā)。作為GIS引擎,Cesium可以接入并且處理影像、地形、矢量等不同格式的數(shù)據(jù),還可以進(jìn)行三維空間分析,比如測算設(shè)計模型的挖方和填方體積等。Cesium創(chuàng)建了專門用于3D地理空間數(shù)據(jù)傳輸和渲染的數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)——3D Tiles[7]。可視化方面,Cesium在網(wǎng)頁端進(jìn)行實(shí)時渲染,視覺效果相對較差,但是可以通過Cesium for Unreal插件導(dǎo)入UE引擎構(gòu)造更精美的真實(shí)世界模擬。


                圖表10:Cesium引擎在數(shù)字孿生城市領(lǐng)域的功能展示

                中金:元宇宙系列之?dāng)?shù)字孿生——行業(yè)應(yīng)用篇:空間再造、虛實(shí)交互-2770

                資料來源:Cesium官網(wǎng),中金公司研究部


                從Cesium和UE的發(fā)展可以看出,在數(shù)字孿生城市領(lǐng)域,GIS引擎和游戲引擎呈現(xiàn)相互融合的趨勢。


                ?游戲引擎對城市等大場景渲染進(jìn)行了優(yōu)化。1)大型世界坐標(biāo)(LWC)功能,支持64位浮點(diǎn)精度,擴(kuò)大了可支持的場景范圍;2)地理參考插件允許開發(fā)者將UE中物體的位置與物理空間中的位置關(guān)聯(lián);3)世界分區(qū)系統(tǒng)將世界劃分為網(wǎng)格,這都為創(chuàng)建城市規(guī)模的項目奠定了基礎(chǔ)。


                ?GIS引擎推出插件增強(qiáng)以提高視覺效果,擴(kuò)展數(shù)據(jù)格式加強(qiáng)交互。許多GIS引擎推出了UE插件,以Cesium for Unreal為例,這一插件置于UE引擎,可以把Cesium中3D Tiles格式的三維數(shù)據(jù)導(dǎo)入UE引擎進(jìn)行可視化,導(dǎo)入的模型也可以與UE引擎中的其他物體交互;同時,Cesium宣布對3D Tiles數(shù)據(jù)格式進(jìn)行擴(kuò)展,未來的3D Tiles Next標(biāo)準(zhǔn)高度語義化,將允許模擬更智能地與其環(huán)境展開交互。


                圖表11:Cesium數(shù)據(jù)傳輸示意

                中金:元宇宙系列之?dāng)?shù)字孿生——行業(yè)應(yīng)用篇:空間再造、虛實(shí)交互-2433

                資料來源:Cesium官網(wǎng),中金公司研究部



                仿真:仿真計算、數(shù)據(jù)挖掘輔助城市運(yùn)行決策


                仿真計算是指通過仿真分析和數(shù)值計算,模擬建模對象在真實(shí)世界中的物理特性。該技術(shù)早期主要應(yīng)用于特種和航空航天領(lǐng)域,目前已經(jīng)在工業(yè)生產(chǎn)、模擬測試等領(lǐng)域有了廣泛的應(yīng)用。對比與工業(yè)生產(chǎn)等領(lǐng)域,數(shù)字孿生城市中的仿真模擬有其自身特點(diǎn)[8]:1)大尺度,數(shù)字孿生城市并不僅針對于某個具體的物體或事件,而是需要在整個城市的尺度上,對各個領(lǐng)域的數(shù)據(jù)綜合分析,通過跨領(lǐng)域的因果交互分析對發(fā)展趨勢進(jìn)行推演;2)數(shù)據(jù)實(shí)時驅(qū)動,傳統(tǒng)的仿真實(shí)時性有限,往往是基于歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行推演,在當(dāng)前數(shù)字孿生城市中,廣泛的物聯(lián)網(wǎng)傳感器可以收集模型所需的實(shí)時數(shù)據(jù),基于此對仿真結(jié)果進(jìn)行動態(tài)優(yōu)化;3)云化,大尺度、多維度的數(shù)據(jù)模擬以及實(shí)時分析優(yōu)化,都需要更充足的算力支持,我們認(rèn)為數(shù)字孿生城市仿真的云化或成為發(fā)展趨勢。


                圖表12:城市級別仿真橫跨多個領(lǐng)域

                中金:元宇宙系列之?dāng)?shù)字孿生——行業(yè)應(yīng)用篇:空間再造、虛實(shí)交互-9649

                資料來源:信通院,中金公司研究部


                圖表13:實(shí)時仿真的工作模式

                中金:元宇宙系列之?dāng)?shù)字孿生——行業(yè)應(yīng)用篇:空間再造、虛實(shí)交互-6459

                資料來源:信通院,中金公司研究部


                對數(shù)字孿生城市中匯集的數(shù)據(jù)進(jìn)行挖掘,可以輔助城市運(yùn)行決策,支撐智慧城市的應(yīng)用。目前的部分?jǐn)?shù)字孿生城市更側(cè)重于對城市進(jìn)行三維建模,在很多實(shí)際案例中并不利用實(shí)時數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)測。但如果不進(jìn)行進(jìn)一步的分析預(yù)測,數(shù)字孿生城市中接入的三維數(shù)據(jù)和實(shí)時數(shù)據(jù)將面臨嚴(yán)重的浪費(fèi)。根據(jù)阿里云研究中心的統(tǒng)計,一個城市全部的攝像頭記錄的視頻數(shù)據(jù)量,相當(dāng)于1000億張圖片,一個人要看完大約需要100多年,海量視頻數(shù)據(jù)都在“沉睡”,能被監(jiān)管者查閱的不到10%。[9]正因為數(shù)據(jù)數(shù)量巨大、類型復(fù)雜,數(shù)字孿生城市分析需要應(yīng)用人工智能領(lǐng)域的數(shù)據(jù)挖掘、深度學(xué)習(xí)、自我優(yōu)化等技術(shù)。其中,計算機(jī)視覺、自然語言處理、生物特征識別等技術(shù),可以將語音、文字、圖片、視頻等非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)化,為后續(xù)分析進(jìn)行準(zhǔn)備。而知識圖譜技術(shù),可以提取數(shù)據(jù)與數(shù)據(jù)間的關(guān)聯(lián),以發(fā)現(xiàn)城市運(yùn)行規(guī)律、使深層次推理成為可能。


                圖表14:智能預(yù)測在數(shù)字孿生城市各個階段的用途舉例

                中金:元宇宙系列之?dāng)?shù)字孿生——行業(yè)應(yīng)用篇:空間再造、虛實(shí)交互-1326

                資料來源:阿里云研究中心,《城市大腦:探索“數(shù)字孿生城市——城市交通數(shù)字化轉(zhuǎn)型白皮書》(2018),中金公司研究部


                路過

                雷人

                握手

                鮮花

                雞蛋
                轉(zhuǎn)發(fā)了
                2024-12-13 11:44
                轉(zhuǎn)發(fā)了
                2024-12-13 11:31
                轉(zhuǎn)發(fā)了
                2024-12-13 11:23
                轉(zhuǎn)發(fā)了
                2024-12-13 11:11
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                2024-12-13 11:02
                轉(zhuǎn)發(fā)了
                2024-12-13 10:50
                轉(zhuǎn)發(fā)了
                2024-12-13 10:44
                金融機(jī)構(gòu)真不容易,既要上懂天文,下曉地理,中間還要懂科技、經(jīng)濟(jì)、文化、體育、工業(yè)、農(nóng)業(yè)、軍事、國防等,全能復(fù)合型!主要是會掙錢就行了。
                2024-12-13 10:38
                小篇在尋找散戶接盤
                2024-12-13 10:28
                元宇宙之?dāng)?shù)字孿生[玫瑰]
                2024-12-13 10:18
                數(shù)字孿生城市:再造現(xiàn)實(shí)世界,走向虛實(shí)互動。
                2024-12-13 10:05
                轉(zhuǎn)發(fā)了
                2024-12-13 09:59

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