2023年初，中國信息通信研究院發(fā)布了《數(shù)字孿生城市產業(yè)圖譜研究報告(2022)》，報告中提出我國數(shù)字孿生產業(yè)四階段體系，2020年到2030年是我國數(shù)字孿生產業(yè)增長期，當前數(shù)字孿生市場需求和技術均處于高速發(fā)展階段。

在大背景下，數(shù)字孿生產業(yè)發(fā)展還沒有進入到理想化的元宇宙階段，數(shù)字孿生技術已經不再是單一的技術體系，而是以積木式組裝結合了物聯(lián)網、大數(shù)據(jù)、人工智能、BIM、GIS等多項前沿技術的聚合技術。《“十四五”國家信息化規(guī)劃》《“十四五”數(shù)字經濟規(guī)劃》等文件也提出要強化數(shù)字孿生技術戰(zhàn)略研究布局和技術融通創(chuàng)新。

結合當前產業(yè)發(fā)展進程，易知微聯(lián)合數(shù)字孿生世界企業(yè)聯(lián)盟與眾多行業(yè)專家共同編寫《數(shù)字孿生世界白皮書(2023)》(以下簡稱《白皮書》)，通過對于數(shù)字孿生技術和行業(yè)解決方案的深度剖析與成果分享，為數(shù)字孿生應用在千行百業(yè)中落地生根提供借鑒，以助力更多單位與企業(yè)建設數(shù)字孿生應用。

主編單位：杭州易知微科技有限公司

參編單位：杭州玳數(shù)科技有限公司、浙江宇視科技有限公司、北京中創(chuàng)碳投科技有限公司、安世亞太科技股份有限公司、浙江卓見云科技有限公司、數(shù)巒云(杭州)科技有限公司、深圳市瑞云科技有限公司、杭州微盟時空科技有限公司

編寫指導(排名按姓名拼音首字母)：

陳為 浙江大學計算機學院教授

鄧貴德 中國特種設備研究院 正高級工程師

楊秦敏 浙江大學控制科學與工程學院教授

周偉華 浙江大學數(shù)據(jù)分析和管理國際研究中心主任

免費領取「數(shù)字孿生世界白皮書2023」電子版：https://fs80.cn/f101t3

數(shù)字孿生：數(shù)智視融合，構建數(shù)字孿生產業(yè)生態(tài)鏈

數(shù)字孿生具有多學科交叉會聚、多技術跨界融合的典型特征，在當前數(shù)字孿生技術高速發(fā)展階段該特征尤為突出。而高速發(fā)展也逐步的暴露出數(shù)字孿生“流于形式”，數(shù)字孿生城市建設探索“有表無里”等問題。從當前數(shù)字孿生應用的建設實踐來看，數(shù)字孿生需要在數(shù)字化和孿生可視化層面兩手抓。

l 數(shù)字孿生高速發(fā)展，成為數(shù)字經濟熱點

《白皮書》中指出我國數(shù)字孿生城市初創(chuàng)企業(yè)多處在快速成長期，隨著應用場景的持續(xù)探索，數(shù)字孿生城市將實現(xiàn)多輪爆發(fā)并維持較高增長。數(shù)字孿生技術是符合當前數(shù)字產業(yè)化趨勢的前沿和關鍵數(shù)字技術，也是新型智慧城市和數(shù)字鄉(xiāng)村建設、產業(yè)園區(qū)數(shù)字化建設、工業(yè)數(shù)字化轉型、新型智慧水利建設、能源數(shù)字化升級等各個重點產業(yè)數(shù)字化領域應用融合創(chuàng)新的基礎設施之一。

l 打造“數(shù)智視融合、虛實人聯(lián)動”的數(shù)字孿生世界

隨著物聯(lián)網、5G、云計算、大數(shù)據(jù)和AGI等基礎技術的不斷發(fā)展，數(shù)字孿生世界也將進入到“數(shù)智視融合，虛實人聯(lián)動”的新階段，為不同行業(yè)帶來更有價值的應用，讓每一個組織和個體從看見到受益于數(shù)字化。

數(shù)字化是數(shù)字孿生的基礎前提，智能化是數(shù)字孿生的關鍵變量，可視化是數(shù)字孿生的交互界面。將數(shù)字化、智能化和可視化等技術相結合，可以進一步打造“數(shù)智視融合”的新型數(shù)字孿生應用。每個人可以通過數(shù)字孿生應用實現(xiàn)對虛擬世界的參與和互動，也可以通過虛擬世界對物理世界進行協(xié)同感知和控制，實現(xiàn)“虛實人聯(lián)動”。

l 持續(xù)推進數(shù)字孿生世界“多跨”數(shù)智場景建設

數(shù)字孿生相較于數(shù)據(jù)可視化有著更為繁雜的架構。在傳統(tǒng)數(shù)據(jù)可視化的展示價值基礎上，數(shù)字孿生增加了業(yè)務運營價值，尤其在可視管理、模擬演練等場景里價值明顯。比如面向復雜體、隱蔽體、綜合體的業(yè)務運營層面效果突出，所以在數(shù)字政府、數(shù)字城市等領域應用廣泛。

中國信通院《數(shù)字孿生城市白皮書(2022年)》也指出，未來數(shù)字孿生城市“多跨”應用場景將加速推進，有力支撐中國式現(xiàn)代化發(fā)展模式。數(shù)字孿生世界企業(yè)聯(lián)盟基于此提出4P應用場景和數(shù)字孿生五層工程技術體系，4P應用場景分別是科學規(guī)劃(Plan)、可視管理(Present)、輔助決策(Predict)、干預演練(Preact)，五層工程技術體系主要包含地理信息要素層、實時感知控制層、數(shù)據(jù)智能層、全真模型層、可視化交互層。

(數(shù)字孿生城市工程技術體系)

進入易知微官網，立即免費試用：https://easyv.cloud/?t=fgmt

數(shù)字孿生應用架構B/S與C/S的探索

在第二章中，《白皮書》主要針對于數(shù)字孿生應用架構選型與實踐探索進行了對比和建設經驗分享。

B/S架構的數(shù)字孿生場景渲染，常見有以下三種技術路線：基于WebGL封裝的渲染庫直接進行開發(fā);基于支持H5的3D游戲引擎進行開發(fā)，開發(fā)完成后打包成WebGL;基于WebGL封裝的渲染庫開發(fā)適用于數(shù)字孿生項目的融合渲染引擎，再基于自研的引擎的進行開發(fā)，例如EasyTwin數(shù)字孿生融合渲染引擎。

C/S架構的數(shù)字孿生場景渲染，常見的有以下兩種技術路線：基于游戲引擎直接進行開發(fā)，例如Unity3D、Unreal Engine;基于游戲引擎封裝的適用于數(shù)字孿生項目的融合渲染引擎，再基于自研的渲染引擎的進行開發(fā)。

免費領取數(shù)字孿生世界白皮書2023電子版：https://fs80.cn/f101t3

數(shù)字孿生核心技術加速發(fā)展和融合應用

數(shù)字孿生技術的向前發(fā)展和融合應用，使得數(shù)字孿生在城市、流域、工廠等數(shù)字化場景的建設中得到了廣泛的應用，為現(xiàn)實世界的數(shù)字化和虛擬化提供了堅實的技術支持。

《白皮書》中主要圍繞數(shù)字孿生世界建設7大核心能力，物理世界感知能力、數(shù)據(jù)治理能力、地理信息數(shù)據(jù)應用能力、數(shù)字孿生高效建模能力、數(shù)字孿生場景渲染能力、數(shù)字仿真能力、虛實交互能力進行展開描述。

l 物理世界感知能力

物理世界感知能力是數(shù)字孿生應用建設架構中的底層基礎，是物理世界信息輸入的基礎，是實現(xiàn)物理對象與其數(shù)字孿生應用間全要素、全業(yè)務、全流程精準映射與實時交互的重要一環(huán)。

隨著計算機算力的大規(guī)模發(fā)展及算法的不斷突破，AI得到了快速發(fā)展，為物理世界全域感知和管理監(jiān)測等技術的研發(fā)和創(chuàng)新提供了強大的工具。構建一體化感知網能夠實現(xiàn)感知范圍全域覆蓋，在擴大物理世界實時在線監(jiān)測范圍的同時，提升監(jiān)測能力，幫助使用人員以科技之眼實時掌握現(xiàn)場情況，實現(xiàn)全面感知、科學決策與智慧管理。

l 數(shù)據(jù)治理能力

數(shù)據(jù)從業(yè)務中產生，在數(shù)據(jù)應用中承載。以數(shù)據(jù)應用核心，數(shù)據(jù)治理平臺工具為支撐，在數(shù)據(jù)治理組織/制度保障下，不斷通過數(shù)據(jù)治理手段，推動實現(xiàn)數(shù)據(jù)標準化及業(yè)務標準化，實現(xiàn)業(yè)務、技術、管理、平臺的有效聯(lián)動。只有構筑一套數(shù)據(jù)治理綜合體系，明確關鍵數(shù)據(jù)資產的業(yè)務管理責任，依賴規(guī)范的制度流程機制，構建有效的管理平臺及工具，數(shù)據(jù)的價值才能真正發(fā)揮出來。

l 地理信息數(shù)據(jù)應用能力

在數(shù)字孿生應用的建設階段，地理信息數(shù)據(jù)是數(shù)字孿生應用的輸入，能夠通過各種傳感器和設備進行收集和傳送，并通過云計算和大數(shù)據(jù)技術處理和存儲，為數(shù)字孿生應用提供多方面、多層次、多來源的數(shù)據(jù)，并通過機器學習和算法進行智能分析。在數(shù)字孿生應用的展示階段，地理信息數(shù)據(jù)是數(shù)字孿生的輸出，它能夠有效展示數(shù)字孿生的結果和效果，為用戶進行決策、控制、反饋提供途徑。

《白皮書》中主要介紹了矢量數(shù)據(jù)、柵格數(shù)據(jù)以及常見地圖坐標系的應用。矢量數(shù)據(jù)用于表示地圖上的點、線、面等幾何要素和屬性信息，例如道路、建筑物、地名等;柵格數(shù)據(jù)用于表示地圖上的圖像信息，例如衛(wèi)星影像、地形圖、天氣圖等。

l 數(shù)字孿生高效建模能力

創(chuàng)建高保真的數(shù)字孿生體虛擬模型是構建數(shù)字孿生應用的重要步驟之一，需要真實的再現(xiàn)物理實體的幾何圖形、屬性、行為和規(guī)則等。數(shù)字孿生體模型不僅要在幾何結構上與物理實體保持一致，更重要的是要能模擬物理實體的時空狀態(tài)、行為、功能等。針對高效建模流程，《白皮書》中主要介紹手工建模與程序化建模。

數(shù)字孿生領域中，手工建模是較常采用的建模方式，可以靈活適應不同數(shù)字孿生場景需求，根據(jù)項目需求進行靈活修改和迭代，且更容易進行數(shù)字孿生可視化展示和交互操作，性能上也更具有優(yōu)勢?；谑止つＰ椭谱鞯臄?shù)字孿生建模方法主要介紹了利用傾斜攝影等方式進行數(shù)據(jù)采集和處理、BIM模型輕量化的處理流程、PBR建模流程。

程序化建模是指根據(jù)計算機圖形學原理設定模型生成的規(guī)則，利用程序實現(xiàn)模型或貼圖的創(chuàng)建，建模人員可以通過調節(jié)參數(shù)快速生成具有多樣性和靈活性的模型，幫助建模人員大幅提高建模效率。與傳統(tǒng)建模方式相比，程序化建模的優(yōu)點不僅是快速生成各種模型結果，還可以與游戲引擎對接形成高效的生產管線?！栋灼分兄饕榻B了Houdini和CityEngine兩種程序化建模方式。

免費領取「數(shù)字孿生世界白皮書2023」電子版：https://fs80.cn/f101t3

l 數(shù)字孿生場景渲染能力

目前大多數(shù)數(shù)字孿生城市項目在三維渲染引擎的技術選型上通常是2種方案，一種是基于C/S架構的主流游戲引擎技術路線(Unreal Engine、Unity3D等)，另外一種是基于B/S架構的WebGL技術路線。

《白皮書》中核心剖析了基于WebGL純代碼開發(fā)、支持H5的游戲引擎打包WebGL、自研B/S低代碼融合渲染引擎三大WebGL數(shù)字孿生開發(fā)技術路線，以及基于游戲引擎的數(shù)字孿生場景渲染效果，和云渲染的實現(xiàn)方式。

(基于WebGL生成的數(shù)字孿生植被自然場景)

(基于游戲引擎實現(xiàn)的數(shù)字孿生天氣系統(tǒng)效果)

l 數(shù)字仿真能力

數(shù)字化模型的仿真技術是創(chuàng)建和運行數(shù)字孿生體、保證數(shù)字孿生體與對應物理實體實現(xiàn)有效閉環(huán)的核心技術。仿真是將包含了確定性規(guī)律和完整機理的模型轉化成軟件的方式來模擬物理世界的一種技術。仿真技術不僅建立物理對象的數(shù)字化模型，還要根據(jù)當前狀態(tài)，通過物理學規(guī)律和機理來計算、分析和預測物理對象的未來狀態(tài)。這種仿真不是對一個階段或一種現(xiàn)象的仿真，應是全周期和全領域的動態(tài)仿真。

《白皮書》中針對于設備實時的數(shù)字孿生模型構建通用技術方法與實現(xiàn)案例進行了詳細介紹。

(數(shù)字仿真模型構建通用技術方法路線)

l 虛實交互能力

隨著數(shù)字孿生可視化的市場需求迸發(fā)及行業(yè)的日益成熟，數(shù)字孿生駕駛艙的發(fā)展從“看得到”到“用起來”。數(shù)字孿生系統(tǒng)的虛實交互操作性，意味著在虛擬世界中的操作能夠在真實物理世界得到反饋，這樣的虛實交互、虛實聯(lián)動，是從看見數(shù)字化轉變到受益于數(shù)字化的關鍵，是構建數(shù)字孿生多跨協(xié)同、預案指揮的核心之一。

(易知微數(shù)字孿生聯(lián)動預案指揮體系架構圖)

新型技術成果：降低數(shù)字孿生應用建設門檻

數(shù)字孿生技術發(fā)展至今已經逐步成為物聯(lián)網、大數(shù)據(jù)、人工智能、BIM、GIS等多項前沿技術的聚合技術體，新型技術與數(shù)字孿生技術的融合賦能已經成為產業(yè)發(fā)展的重要路徑。

易知微數(shù)字孿生產品矩陣中的EasyTwin數(shù)字孿生融合渲染引擎、EasyV for Unreal數(shù)字孿生雙向通信插件、EasyMan數(shù)字孿生數(shù)字人分別在全方位融合渲染、游戲引擎以及AIGC技術領域進行實踐創(chuàng)新，助力數(shù)字孿生技術全方位多領域發(fā)展。

(易知微數(shù)字孿生產品矩陣)

進入易知微官網，立即免費試用：https://easyv.cloud/?t=fgmt

數(shù)字孿生世界：重點行業(yè)解決方案探索

目前我國已經進入"技術+應用”的數(shù)字孿生雙驅動時代，在市場需求和國家政策的推動下，各地因地制宜發(fā)展數(shù)字孿生技術，深入開展數(shù)字孿生應用建設。

白皮書總結了數(shù)字孿生技術應用的“園區(qū)、港口、工廠、水利、雙碳”五大行業(yè)場景，通過對于方案深度剖析和成果分享，希望能為數(shù)字孿生技術應用在千行百業(yè)中落地生根提供參考與借鑒!

免費領取「數(shù)字孿生世界白皮書2023」電子版：https://fs80.cn/f101t3

（免責聲明：本網站內容主要來自原創(chuàng)、合作伙伴供稿和第三方自媒體作者投稿，凡在本網站出現(xiàn)的信息，均僅供參考。本網站將盡力確保所提供信息的準確性及可靠性，但不保證有關資料的準確性及可靠性，讀者在使用前請進一步核實，并對任何自主決定的行為負責。本網站對有關資料所引致的錯誤、不確或遺漏，概不負任何法律責任。
任何單位或個人認為本網站中的網頁或鏈接內容可能涉嫌侵犯其知識產權或存在不實內容時，應及時向本網站提出書面權利通知或不實情況說明，并提供身份證明、權屬證明及詳細侵權或不實情況證明。本網站在收到上述法律文件后，將會依法盡快聯(lián)系相關文章源頭核實，溝通刪除相關內容或斷開相關鏈接。 ）