01、數字孿生基本概念
數字孿生指將物理實體鏡像映射到虛擬空間,生成一個“數字雙胞胎”(digital twin)。
在虛擬空間中的克隆體可以通過物聯網實現數據實時雙向互聯互通,反映對應物理實體的全生命周期過程,在整合底層數據信息的基礎上進行仿真預測,為優化決策賦能。
數字孿生受益于數字經濟、工業互聯網發展、政策落地、技術突破、下游需求增長,當前行業步入快速增長期;數字孿生關鍵技術包括建模、渲染、仿真及物聯網。
02、數字孿生市場概覽
2022年中國數字孿生市場規模超100億元,預計2025年將達375億元。
當前全球學術領域對數字孿生研究熱度活躍,中國論文發布數量領先。
03、數字孿生行業架構
行業發展的基礎是投融資方面,目前數字孿生行業融資熱度逐步回暖,城市賽道景氣度最高。數字孿生行業玩家可分為:
技術服務商(如CIM、BIM、可視化平臺廠商等)
集成方案廠商(如運營商、互聯網大廠等)
技術、業務、資源三方面筑造數字孿生廠商競爭壁壘。
04、數字孿生應用場景:
數字孿生與各行業融合加深,本文主要介紹數字孿生技術在城市管理(智慧交通、零碳園區以及城市應急)、智慧工業(流程型工業、離散型工業)、自動駕駛測試以及醫療場景(智慧醫院、精準醫療及藥物研發)的應用,通過數字孿生技術賦能各行業應用場景。
05、數字孿生技術框架
數字孿生通過構建數字孿生體并對其全生命周期進行模擬分析,為優化決策提供依據,這需要數據能力與建模能力作為底層支持。數字孿生通過傳感器等媒介,采集人、物等物理實體的數據,通過物聯網技術傳輸實時狀態數據,最終在內部進行數據標記與管理,構成底層數據池。具有底層數據做支撐后,數字孿生將基于現實世界建模,構建一個與現實世界基本一致的數字世界,再通過仿真等技術模擬物理世界的規律,實現狀態預測、問題診斷等功能,反饋現實世界決策。
06、數字孿生的關鍵技術
數字孿生過程中涉及多種技術,可大體分為前端設備層及技術層,本頁所談論的核心技術并不涉及傳感器等前端設備。建模、渲染、仿真是數字孿生的關鍵技術。他們分別負責構建模型,讓模型更貼近現實,讓模型適用現實世界物理法則。
除此,數字孿生體需要和物理實體保持全生命周期狀態的同步更新,要求數據實時同步,因此大數據、云計算以及網絡成為必不可少的底層技術支持,保證數據流通、實時交互。
在數字孿生建設中,實景三維技術提供的三維建模和渲染功能以及webgis提供的交互功能很關鍵。
實景三維是通過激光掃描、攝影測量等技術手段獲取現實世界物體的三維幾何信息,并將其轉化為數字化的三維模型。
建模、渲染、仿真是數字孿生的關鍵技術,因此實景三維技術是建設數字政府、數字經濟重要的戰略性數據資源和生產要素。
而如果要實現管理和交互,則需要WebGIS開發通過Web端技術實現的地圖空間可視化,將地理信息與互聯網相結合,并且允許用戶通過瀏覽器等方式訪問地理空間數據并進行空間分析。
三維GIS開發可以與實景三維和數字孿生相結合,通過在線地圖、模型展示和數據集成等方式,為用戶提供更直觀、交互式的地理信息服務。