数字孪生的思考 01 - 简述一下数字孪生项目的实现路线

一直在知乎上写点东西，决定把知乎的内容往这边迁移迁移。

一、目前国内的数字孪生项目，能够比较成熟落地的，也就是说市场有资金，能够立项招标的，主要是还是集中在智慧城市、园区、场馆等基建领域，还有一些智慧概念的项目（智慧城市、智慧园区、智慧机场、智慧港口、智慧交通、智慧工厂、智慧水务……脑补吧）。

二、技术路线主要有两种，一种是基于三维引擎开发和封装的，另一个是基于GIS软件进行开发的，也就是说采用的渲染平台不同（比如，UE4、U3D、Arcgis、Skyline、还有自研，等等吧）。

三、实现路线

以数字孪生城市为例，简单介绍一下。

(1) 通过GIS地理信息数据，包括矢量数据、高程数据、影像数据等多源异构数据，构建一个城市的数字孪生底板（底座、平台、底图等等吧），底板的特点是范围大，主要还原城市的建筑、道路、水域、绿化（卫片）等。但是模型精度相对较差，有点类白模（例如，地图导航软件那种楼房的立方块，有高度，但是没有材质和结构）。用CIM的标准大概能到CIM2，因为CIM1的标准就是个卫片。一般都是通过各个公司自己的技术，通过程序自动生成，然后进行适当的人工优化（如有必要）。然后，在白模的基础上，对建筑进行自动贴图（同一类样式的贴图，表现建筑的外立面，有点像售楼处那种楼盘模型的外立面，大概能到CIM2）。这样，再通过基于游戏引擎或GIS软件的渲染（打个天光等），一个城市的底板就实现了。

目前，类似这种数字孪生城市的底板技术实现成本并不是很高，很多企业也基于这种技术，开发类似基于服务的应用平台（如PAAS平台等），支持用户自己开发。

(2) 对于城市比较关注的区域，一般会采用斜扫的方式（倾斜摄影、实景还原等）。这个非常考验数字孪生公司的技术实力，一个是斜扫数据的质量（数据质量不好，那个楼就是歪的、糊的、扭曲的），另一个是斜扫数据的处理实力（斜扫数据可理解为一张皮，一个面，需要单体化），还有就是三维引擎或GIS软件支持斜扫的能力（三维引擎或GIS软件处理不好，加载的帧数会非常底，大场景会卡顿）。斜扫模型的特点就是还原城市建筑的结构和贴图，每栋建筑无需人工建模（但是人工得修），就可以表现真实的效果，用CIM的标准差不多CIM3。斜扫技术对于文物古迹的还原还是非常有意义的（还是省人工的）。

(3) 对于重点关注的区域，需要采用高精度模型还原，例如BIM模型、CAD+拍照还原等，主要是表现出效果（人工建模渲染出来的效果还是非常不错的），这个大家比较熟悉，就不再赘述了，大概CIM4、CIM5，好像再往上就是建筑内部构件了吧（如果拆楼按楼层展示也算……）

(4) 数字孪生城市的底板根据表现效果、表现范围的不同，可以分为城市全局（白模实现）、一般关注（斜扫实现）、重点关注（人工建模实现，BIM）。基于数字孪生城市底板，可以嫁接业务，一般来说，就是接入城市运行的数据（经济、民生、运营、管理、应急等等），进行数据展示，表现城市发展、运行、地下管网等的；或者接视频或物联网设备运行状态，设备落图，管理上图；或者，跟踪管理流程；或者，应急预案、应急指挥；或者……一般部署的时候，大屏左右两侧是数据展示，根据大屏尺寸，有的是左右两侧各一列数据指标，有的是左右两侧各两列数据指标；中间是孪生场景，用户可以交互，移动啊、旋转啊、缩放啊、定位啊、点击啊……

做一个小总结，以上是以数字孪生城市为例，展开了一下，园区、场馆等等，都差不多，基本上就是一个底座+数据+应用的模式，可能园区内部还有物联网、楼控设备接入之类，这里就不再赘述了。

目前数字孪生企业做这个都比较成熟，技术不存在代差，主要是表现效果和交付能力，已然进入红海阶段。如何才能脱颖而出，感觉还是应该跳出孪生的表现层，因为说到底，目前还是看得比较多，用起来反正给人用是不太合适。