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傳說中，大禹用土壤、石頭、樹脂等按比例堆積制出“天下水系圖”，按圖治水；2000多年前，秦漢先民用米、沙堆成地形、山川、河流的模型，分析天下形勢……而今天，人們正通過數(shù)字孿生技術(shù)構(gòu)建虛擬世界，在虛擬空間中創(chuàng)造具備真實感的道路、橋梁、樓房乃至城市等所有現(xiàn)實世界中存在的事物。數(shù)字孿生，這個脫胎于航空航天與工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域的概念，正逐漸從構(gòu)想走向現(xiàn)實，愈演愈烈。

“發(fā)展自主可控的GIS軟件，深耕全空間GIS技術(shù)，為數(shù)字孿生提供時空底座級支撐，助推數(shù)字產(chǎn)業(yè)發(fā)展！”4月13日，在第四屆中國空間數(shù)據(jù)智能學術(shù)會議（SpatialDI 2023）上，中地數(shù)碼副董事長吳亮教授就空間數(shù)據(jù)智能在虛實世界融通領(lǐng)域交叉研究的理論、技術(shù)和應(yīng)用與領(lǐng)域內(nèi)專家學者展開交流探討，分享了全空間GIS平臺技術(shù)創(chuàng)新及數(shù)字孿生應(yīng)用的研發(fā)成果。

數(shù)字孿生對全空間GIS平臺的新需求

數(shù)字孿生是綜合運用感知、計算、建模等信息技術(shù)，通過軟件定義，對物理空間進行描述、診斷、預(yù)測、決策，進而實現(xiàn)物理世界與數(shù)字空間的交互映射。全空間GIS與虛幻引擎、大數(shù)據(jù)、人工智能、BIM等信息技術(shù)的融合為構(gòu)建全空間一體化的數(shù)字孿生世界帶來了可能。

吳亮教授從全空間交互建模與共生演進方法、全空間大數(shù)據(jù)歸一化與關(guān)聯(lián)融合、全空間復雜場景可視仿真與模擬等三個維度全方位剖析全空間GIS理論與方法。他認為，從全空間GIS的角度來看，數(shù)字孿生的核心是對地理信息、物聯(lián)網(wǎng)感知以及各類的運行態(tài)勢數(shù)據(jù)進行融合，對數(shù)字世界進行快速精準的建模和表達，實現(xiàn)物理空間與數(shù)字空間的虛實交融、智能操控的映射關(guān)系，記錄仿真、預(yù)測對象全生命周期的運行軌跡，實現(xiàn)系統(tǒng)內(nèi)信息資源、物質(zhì)資源的最優(yōu)化配置。

“GIS平臺是實景三維中國、CIM基礎(chǔ)平臺、數(shù)字孿生城市等數(shù)據(jù)平臺共同的時空數(shù)字底座。”吳亮教授介紹，為了更好地支撐和滿足新的需求，中地數(shù)碼加快全空間GIS平臺關(guān)鍵技術(shù)的研發(fā)，持續(xù)迭代GIS平臺技術(shù)和產(chǎn)品。目前，MapGIS已經(jīng)實現(xiàn)了全空間實體數(shù)據(jù)模型與三維建模、全空間數(shù)據(jù)融合與處理、全空間可視化與分析等技術(shù)方向的創(chuàng)新。在大數(shù)據(jù)智能GIS方面，MapGIS取得了時空大數(shù)據(jù)分布式分析、基于知識圖譜的智能知識服務(wù)、基于深度學習的目標識別與檢測等技術(shù)的突破進展。

全空間GIS平臺豐富數(shù)字孿生應(yīng)用場景

作為虛實融通的橋梁，數(shù)字孿生已逐漸普及應(yīng)用至各領(lǐng)域，全空間GIS平臺技術(shù)更是豐富了數(shù)字孿生的應(yīng)用場景，讓其深入應(yīng)用至更為專業(yè)的領(lǐng)域。吳亮教授表示，基于全空間GIS技術(shù)的創(chuàng)新，MapGIS已經(jīng)落地了三維全景分析、透明地下空間、智能規(guī)劃選址、公共安全態(tài)勢監(jiān)管、園區(qū)物聯(lián)感知等一系列數(shù)字孿生應(yīng)用場景。

以三維全景分析為例，通過數(shù)字孿生對深圳市福田區(qū)全空間一體化展示，可以直觀地了解該區(qū)域全空間范圍的現(xiàn)狀，剝離了地上建筑物和地下地質(zhì)的信息后，地鐵、地下管廊、地下構(gòu)筑物等一一呈現(xiàn)在眼前，讓我們了解平時看不到的地下情況，為透明城市提供強大的技術(shù)支撐。

在透明地下空間方面，廣東省礦產(chǎn)資源儲量四維動態(tài)管理系統(tǒng)為礦區(qū)構(gòu)建一個數(shù)字孿生體，全面整合礦產(chǎn)資源調(diào)查利用管理數(shù)據(jù)，融合礦產(chǎn)資源空間數(shù)據(jù)，形成礦產(chǎn)資源全空間“一張圖”，直觀呈現(xiàn)礦區(qū)礦山全生命周期情況，實現(xiàn)礦產(chǎn)資源智能化管理。

基于MapGIS數(shù)字孿生的城市智慧規(guī)劃應(yīng)用，以三維地理場景為基礎(chǔ)，以人-地-房空間關(guān)聯(lián)大數(shù)據(jù)為核心，計算學位壓力、床位壓力、車位壓力等，分析公共配套設(shè)施需求，開展地塊篩選和合規(guī)性審查，模擬公共服務(wù)建設(shè)成效，實現(xiàn)智能化規(guī)劃選址。

在城市公共安全方面，依托全空間GIS平臺，接入多渠道安全感知數(shù)據(jù)，全面掌握城市安全相關(guān)信息，實現(xiàn)公共安全事件的可視化指揮調(diào)度與應(yīng)急處置，同時，結(jié)合大數(shù)據(jù)研判分析、人臉識別、大數(shù)據(jù)比對分析、AR實景指揮等多種手段提升公共安全管控智慧化水平。

在智慧園區(qū)領(lǐng)域，北京亦莊基于MapGIS全空間GIS技術(shù)構(gòu)建了一個數(shù)字化支撐平臺，建設(shè)園區(qū)樓宇、設(shè)施二三維空間數(shù)據(jù)體系，為園區(qū)所有業(yè)務(wù)系統(tǒng)、物聯(lián)感知系統(tǒng)提供統(tǒng)一的空間技術(shù)底座，實現(xiàn)園區(qū)基礎(chǔ)設(shè)施與服務(wù)的可視、可管、可控。

自主可控國產(chǎn)GIS，夯實數(shù)字孿生之基

數(shù)字孿生技術(shù)是當今世界最重要的科技發(fā)展趨勢之一，目前，世界各國都高度重視數(shù)字孿生技術(shù)的發(fā)展。在國際上，2015年以來，一些發(fā)達國家已經(jīng)把數(shù)字孿生上升為國家戰(zhàn)略。我國《“十四五”信息通信行業(yè)發(fā)展規(guī)劃》《“十四五”信息化和工業(yè)化深度融合發(fā)展規(guī)劃》《“十四五”水安全保障規(guī)劃》等多個部委文件明確提出，加強數(shù)字孿生領(lǐng)域的戰(zhàn)略研究布局和技術(shù)融通創(chuàng)新，并加強與傳統(tǒng)行業(yè)深度融合發(fā)展；自2021年來，共有28個省份出臺158份文件提及“數(shù)字孿生”，數(shù)字孿生被列入北京、上海、重慶等多個地方科技創(chuàng)新規(guī)劃。

作為戰(zhàn)略科技之一，數(shù)字孿生技術(shù)的自主可控既是國家發(fā)展的現(xiàn)實需要，也是用戶自身信息安全的必然選擇。“以國際領(lǐng)先+自主可控，持續(xù)提升科技創(chuàng)新能力，強化關(guān)鍵核心技術(shù)攻關(guān)，實現(xiàn)國產(chǎn)化GIS軟件自主創(chuàng)新；以全空間GIS+數(shù)字孿生，深耕全空間一體化融合，創(chuàng)新數(shù)字孿生應(yīng)用場景，助推數(shù)字產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展。”吳亮教授深度闡述了自主可控全空間GIS平臺建設(shè)的理念，為數(shù)字孿生提供時空底座級支撐。

據(jù)了解，近年來在該理念的牽引下，MapGIS核心技術(shù)創(chuàng)新能力持續(xù)提升，形成了創(chuàng)新引領(lǐng)型發(fā)展，實現(xiàn)了自主可控、國際領(lǐng)先的關(guān)鍵技術(shù)突破和核心產(chǎn)品，與國產(chǎn)化芯片、操作系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫、中間件、云平臺、整機等開展一系列產(chǎn)品兼容認證，完成了國產(chǎn)GIS軟件從“可用”到“好用”的進化。同時，MapGIS深耕全空間GIS技術(shù)，探索數(shù)字化轉(zhuǎn)型路徑，形成從數(shù)據(jù)生產(chǎn)、平臺建設(shè)到應(yīng)用創(chuàng)新的全鏈條數(shù)字孿生解決方案。

國產(chǎn)化 數(shù)智化

當前，國產(chǎn)GIS技術(shù)創(chuàng)新發(fā)展現(xiàn)狀如何？有何發(fā)展趨勢？將如何推動數(shù)字孿生進一步落地應(yīng)用？即將到來的五月，又一重磅論壇將帶來答案。5月18日，“國產(chǎn)化 數(shù)智化——2023自主可控GIS技術(shù)創(chuàng)新與應(yīng)用發(fā)展論壇”將在深圳拉開帷幕，論壇將凝聚政產(chǎn)學研用各界智慧，聚焦國產(chǎn)GIS技術(shù)自主創(chuàng)新和數(shù)字孿生技術(shù)典型應(yīng)用，謀求加快推進創(chuàng)新技術(shù)產(chǎn)品應(yīng)用落地，賦能數(shù)字中國建設(shè)，推動數(shù)字經(jīng)濟高質(zhì)量發(fā)展。屆時論壇也將通過網(wǎng)絡(luò)平臺同步直播，敬請關(guān)注！