
數字孿生可視化平臺
建設方案
數字孿生可視化遵循高起點規劃、高標準建設、高質量管理運維的原則,為用戶提供一種身臨其境的現場信息體驗模式。通過實景拍攝制作模型,直觀且真實地還原現場風貌;通過模型加載和漫游,使用戶沉浸于現場體驗;同時,通過開發集成業務數據和流程,可實現在真實場景下的規劃、建設及精細化管理。本著統籌 規劃、分步實施、大平臺建設、資源共享的理念,以設施物聯化、網絡泛在化、數據可視化、管理服務智能化為切入點,重點建設用戶網絡基礎設施、數據中心、數字孿生平臺、物聯網平臺、大數據平臺等基礎項目,形成全面感知、數據融合、服務創新的智能化體系。


系統架構圖
平臺由數據層、服務層及應用層構成。
數據層,支持存儲和管理三維實景模型數據、基礎地理信息數據、專題信息數據,以及多種屬性信息、業務信息、管理信息等數據內容。
服務層,提供三維數據的數據交換服務、基于三維的計算分析服務,以及與空間信息相關的業務數據與功能服務等內容。
應用層,通過標準的三維引擎SDK開發接口,實現三維場景可視化展示、瀏覽操作,以及多種業務功能的疊加與集成應用。
系統旨在挖掘用戶全域大數據資產價值,以數字孿生與AR等方式呈現相關場景,直觀地智能管控網絡、物聯網、業務平臺等相關設施、軟硬系統與設備。系統核心是數據,通過智慧物聯相關建設,在人、空間、活動三個維度積累了豐富的數據,這些數據為建立數字用戶奠定基礎。
利用新一代時空信息技術搭建數字孿生可視化系統,通過將整個用戶情況三維建模1:1映射到虛擬空間。融合人工智能技術、大數據技術、物聯網技術、人臉識別技術等技術,集成各業務子系統、物聯網數據、視頻監控等信息,通過系統直觀快速展示在三維虛擬用戶上,實時監測用戶安全、運維、環境、資產、能源等變化,全面提高用戶在安全管理、環境建設、能耗監測等方面的管理水平,提升用戶決策能力。
數字孿生服務通過雙引擎混合渲染方案,基于真實的地理信息構建從地球、到省、市、區縣、用戶,再到重點建筑的逐級可視。實現對地理信息底圖、道路、建筑、水系、重點建筑等的三維可視。提供時空開放接口,可接收政府部門管轄的各類對象和數據,并進行三維展現和交互。支持不同時間的光照效果展現,可與真實時間同步。支持多種不同種類天氣效果,可與真實天氣同步。自帶建筑白模(LOD-1),并支持多種光影效果。可批量生成與目標建筑風格近似的中精度建筑模型(LOD-2/2.5)。

建模效果對比示意圖
初精度
基于GIS數據,包括衛星影像、高程數據等生成底輪廓和高度模型,包括地形地貌、道路面、水體和建筑體。還原大類屬性、外部輪廓及其空間定位、基礎道路(不支持天氣變化時的路面變化)、水體(岸與水的分界線位置基本準確)。
中精度
還原城市地形地貌,建筑物、地面貼圖、水體,路網、植被,還原物理空間的細類屬性和空間位置,形成城市骨架,還原城市三維空間形態。依據GIS信息生成底輪廓和高度模型,生成的底輪廓和高度的模型(具有建筑外立面材質)、簡單道路支持(分支道路大致匹配)、寫實鋪裝路面材質、布置植被、水岸基本結構還原(反映水體材質)、體現山地地形高差等。
將復雜數據進行可視化處理,用以清晰快速地獲取各類信息,包括信息分類、信息對比等。支持各種城市評價體系及城市體檢數據的可視化圖表生成和展示。支持基礎圖表可視化、數據指標可視化、業務流程可視化、業務主題可視化等。
支持多維度地圖及孿生模型上疊加可視化數據展示,如熱力、標點、路網、交通態勢、行政區劃、擴散環、收縮、標注圓圈、報警定位、車輛、樓宇、人員、遷徙效果、落點效果等多種三維場景效果。
實現對三維場景內對象和動作的控制,支持三維地球縮放、漫游、選擇等操作,通過鼠標滾動和拖動實現三維地球/地圖的放大縮小、上下左右的平移和任意角度旋轉等互動操作,進行360度瀏覽地球,可以全方位、多視角、立體化地觀察場景及信息。
建設智能化設施管理平臺,通過用戶在前端部署攝像機、門禁、智能水電表、各類傳感器、信息發布終端、溫濕度及氣體探測等物聯網終端,實現對用戶各類數據的全面感知。構建大數據平臺、數字孿生平臺等集成管理平臺,實現數據融合、智能管控、智能分析決策等功能,通過整合各類平臺數據創新管理服務模式。
為搭建數字孿生可視化平臺,需要采用多種現代化的數據采集手段完成用戶衛星影像、地形數據、矢量地圖數據以及周邊用戶三維實景模型數據,之后對以上數據進行規范化整理,完成平臺搭建的基礎數據準備工作。同時亦可以利用已建系統所建設的數據,接入數據服務。
分析現有智慧用戶管理的各項業務需求,結合實際需求對業務中的數據進行梳理,制定數據存儲和交換標準規范,依照相關標準集成安防監控系統、電子圍欄系統、消防監控系統等用戶業務管理系統數據。
在統一的規范標準下,選擇先進的數據組織架構和數據庫管理引擎,完成數據的建設,不斷完善覆蓋各類管理信息系統及基礎數據庫。
可采用數據庫系統或文件管理系統。對于采用數據庫管理的方式,宜通過數據表及其關系反應模型的分層、分區和分類的信息,對于采用文件系統管理的方式,宜通過目錄層級反應模型分層、分區和分類的信息的管理方式。
數字孿生建設支撐技術包括傾斜攝影、模型重建、環境仿真模擬、數據集成與組織、時空可視化等技術步驟。通過數據全域標識、狀態精準感知、數據實時分析、模型科學決策、智能精準執行,構建企業級數據閉環賦能體系,對數字用戶時空大數據進行自動識別、數據挖掘及三維重建,能夠為數據賦予空間特性及用途;
1.傾斜攝影:通過在飛行平臺上搭載多臺傳感器,同時從一個垂直、四個傾斜等五個不同的角度采集影像,將用戶引入了符合人眼視覺的真實直觀世界。
2.模型重建:對三維物體建立適合計算機表示和處理的數學模型,是在計算機環境下對其進行處理、操作和分析其性質的基礎,也是在計算機中建立表達客觀世界的虛擬現實的關鍵技術。
3.虛擬仿真:可以根據真實時間24小時反映晝夜狀態下的用戶的動態變化。同時增加了透視功能,便于觀察用戶情況變化。
4.數據集成與組織:把不同來源、格式、特點性質的數據在邏輯上或物理上有機地集中,從而為用戶提供全面的數據共享。
5.時空可視化:通過豐富的圖表探索庫和專業的地理信息可視化探索庫,實現智能化時空數據探索分析。
融合用戶各信息系統數據資源,支持基于時間、空間、數據等多個維度,為各類焦點事件建立閾值告警觸發規則,自動監控各類焦點事件的發展狀態,對來自不同部門和不同系統的告警信息進行關聯分析,結合預警模型進行風險研判,確定告警信息的風險級別,提前進行可視化預警告警。
對用戶內人員、重點場所、報警事件、監控視頻等要素進行實時監測,重點統計周界入侵、陌生人、人群聚集、吸煙檢測、打架斗毆、體溫異常等異常告警數據,利用告警數據趨勢圖和告警狀態統計圖(已上報、未處理、已消除)輔助管理者提升用戶安全管控效力。