在城市,用户通过手机摄像头,可以获得不一样的体验:不仅可以实现空间导航,而且还能点击相关建筑,了解详细信息,甚至还能看到上空的璀璨烟花。对于城市治理者来说,商圈的人流情况、应急通道、商场业务情况都可以用数字化的方式呈现。城市的最小单位,如每一个街区、每一栋楼、每一个单元都可以智能管理。
数字孪生城市的大门,正在徐徐开启。
数字孪生城市,是什么体验?
中国工程院院士李德仁这样定义数字孪生:数字孪生是虚实之间的双向映射、动态交互和实时连接。如果数字孪生用到城市中,就是通过对物理城市的人、物、事等数字化,水、电、气、交通的运行状态都可以采集,构建一个与之对应虚拟的城市,物理维度上的实体城市和信息维度上数字城市同生共存、虚实交融。
如此科幻般的数字孪生城市,显然实现起来颇为不易。不过,依托云服务,可以更快地迈向数字孪生城市。在今年数字中国建设成果展览会的华为云河图KooMap站台,就展现出众多的数字孪生城市应用。
在华为云河图KooMap的赋能下,数字孪生已经在城市规划设计、城市治理、城市民生等众多场景得到了应用。例如,此次展示的CIM平台,通过综合应用实景三维建模、BIM建模、高精细模型渲染、政务数据融合可视化等技术,借助卫星遥感影像数据处理以及AR地图构建服务,实现了“规、建、管、运”全生命周期的精细管理,助力城市全要素数字化、城市运行实时可视化、管理决策协同化和智能化。
在北京坊商区,基于华为云河图KooMap技术,打造出了AR智慧商圈。在这里,市民可以实现空间导航,迅速找到自己要去的目的地;商家可以在空间发红包,可以在空间的全息广告标牌上推广自己的店铺。AR技术赋能实体经济的数字化营销创新,让人与商家的联结从三维变多维,商家的运营范围从平方到立方,商圈进入到了空间化的新时代。
在“共话数字孪生,共创城市新动能”为主题的华为云河图KooMap高峰论坛上,华为云aPaaS服务产品部部长、河图云业务部负责人胡建军展现出数字孪生的三个阶段:虚实孪生、虚实融生和虚实共生。其中,在最高阶的虚实共生阶段,不仅要实现物理世界的精准映射,时空、视频、IoT等相关能力进行融合,还要实现数字与物理世界的经济系统、社交系统及身份系统的相融,最终实现数字世界和物理世界的数据打通、无缝接入、共生共融,带来无处不在、无时无刻、无人不晓的数字孪生世界。
数字孪生城市的体验,令人向往。
把简单留给客户,把复杂留给自己
数字孪生城市的体验很神奇,但背后的实现之路却非常不简单。
首先要实现物理和数字世界的精准映射,夯实数字孪生城市的数据底座,然后时空及第三方的多源数据融合,结合运行针对不同场景需求的应用使能服务,比如AR地图运行、分析、编码、可视化、AI大模型等空间计算,最终才能将实现数字与物理世界的交相呼应,相互作用。
所谓数字孪生,就是物理世界和数字世界里的景象就像是孪生似的一模一样。上述每一步如果没有做好,最后所呈现的都不是数字孪生。
华为云河图KooMap,之所以能推开数字孪生城市之门,与多年在地图数据技术、应用生态及行业资产的积累、演进密不可分。在数据采集阶段,河图KooMap汇聚了遥感全行业80+星、30PB+有效影像数据,而且通过多模态控制点匹配算法,可以大幅提升遥感光学影像自动加工效率。像素精度是一个重要衡量指标,当业界常用的卫星影像服务软件业只能取得2-5像素的几何精度时,河图KooMap的卫星影像可以做到2像素以内的精度。当采集更精准,最后呈现的自然更真实,最大化的辅助决策的高效精准。
在实景建模阶段,华为自研的显式辐射场技术,可以实现大场景、超精细、高效率的实景三维建模。华为2012实验室/黎曼实验室主任、地图科学家孙明伟透露,华为的显式辐射场技术解决了传统实景三维建模的诸多痛点。例如,传统实景三维建模非常难以处理复杂、镂空的结构,而华为利用辐射场原理,和照片做拟合,可以做到像素级结构的表达。同样,显式辐射场技术解决了传统实景三维存在的颜色问题,且无需人工编辑。此外,华为还可以还原光照和材质效果,极具真实感。
一个例子可以从侧面看到这种能力:利用华为高性能、高精度、高逼真的三维建模技术,基于2500张照片,30分钟内,就能实现华为东莞松山湖园区5平方公里的溪流背坡村的超精细实景三维地图,具有1:1的照片级还原效果。
同样,低成本、多精度、自动化的AR地图生产能力,以及业界领先的空间计算能力(ECCV2022地图定位赛道Top1,定位精度98.1%)、AI场景理解能力,都是河图KooMap的核心竞争力,也为数字孪生城市提供了如AR移动可视化巡检等更多创新体验。
最近在福州上演的闽江之心AR游园会,就体现出河图KooMap的空间计算能力,在这样的特殊夜景、远景下,定位慢、定位差一直是行业痛点,河图KooMap基于分布式框架的增强型视觉特征技术,将夜景定位成功率增加了23%、定位时长降低了60%。
“把简单留给客户,把复杂留给自己”,是华为内部经常说的话,这用在河图KooMap上特别贴切。通过河图KooMap,华为将自己这么多年积累的技术和经验对外输出,使能数字孪生,赋能虚实互动,让数字孪生城市的未来已来。
后记:数字孪生城市星火燎原
李德仁院士说,数字孪生城市是数字城市、智慧城市的更高境界。
在城市治理者眼里,城市变成了实时可视化的智能体,可以实现城市实时状态的可视化和城市运作管理的智能化;在市民眼里,城市变成了一个可以点击的巨大桌面、一个可以探索的数字宝藏、一个可以涂鸦的智能画板。
这样的景象不再是梦想,在华为云河图KooMap这样的时空信息云服务的加持下,正在变成现实。
云服务真是一个好东西,它可以将复杂的技术变成服务,让更多的企业、机构不用重复造轮子,更快速、更简单地推开数字孪生城市之门。
在数字孪生城市的应用中,从0到1的先行者们值得点赞,因为它们将能为从1到N的规模复制探索和积累经验。比如,在这次数字中国建设峰会上,华为河图福建联合创新中心项目的揭牌就值得关注,该中心的设立将在推动区域元宇宙产业发展赋能、布局创新发展赛道、培育未来数字产业发展生态中发挥关键角色。
华为河图福建联合创新中心的背后,是福州市勘测院有限公司和华为云河图KooMap的深度合作,也是强强联合的佳话。福州市勘测院有限公司是全国地理信息百强企业,专业从事城市勘察测绘、空间数据加工、地理信息系统开发等项目工作,在测绘地理信息和智慧城市建设领域有丰富的经验。华为云河图KooMap和福州市勘测院堪称是推进数字孪生城市的“先行军”和“CP”。
双方联合打造的闽江之心元宇宙AR游园会就是这样:打开福元宇宙2.0 APP,扫描闽江之心区域内的建筑集群,你就能进入一个神奇的元宇宙世界:可以欣赏虚实融合的璀璨夜景,还能进行AR互动、寻五福抽大奖……。
正如福州规划设计集团权属福州市勘测院有限公党委书记、董事长吴建所说,城市基础设施历经传统基础设施、新型基础设施,现在到了需要构建包括数字孪生、XR等在内的城市元宇宙基础设施的时候了。
所以,数字孪生之于城市来说,是面向未来的基础设施,其重要性不言而喻。令人欣喜的是,华为云KooMap在这次数字中国建设峰会上点燃的数字孪生城市之火,正在技术赋能、应用拓展、强强联合、生态构建等举措的加持下,形成从1到N的燎原之势。
数字孪生城市更具想象力的未来,值得期待。