关于“城市超脑DIGITAL TWIN”的一些保姆级干货

开局一张图：）

大家上午好，今天Diesel老师想要跟大家分享的主题是“城市超腦DIGITAL TWIN”，准备好了吗，接下来是满满的干货...

我先挑战一个高难度，目前数字孪生提了很多，也有很多诠释，我先试图解释一下什么是数字孪生，因为这个含义太多了，所以我选择一个相对基础的解释——现实世界的数字镜像，那么这句话是什么意思呢？

就是在物理世界一对一的在计算机里面建立他的孪生体，而这个孪生体的集合就是数字世界，而数字世界就是现实世界的镜像。

既然是镜像，他们之间就有联系，那这些实时数据的对接，建立他们之间的联系，他们相互感知，相互控制。So，我们用一句话我们解决了什么是数字孪生。那么我们再说一下，为什么我们要去建这个数字世界呢？为什么我们要建这个数字孪生呢？因为它能让你成为数字世界里的上帝，让你更飒，更厉害，让你轻而易举的开疆拓土，让你的管理成本极低。你如果建立了这个数字世界，你就可以是这个数字世界的总统。这里头有点厉害啊，当然我们也可以总结出很多。

今天要分享的内容总共三大块内容，分别是数字化的政策背景（十四五规划与2020-2021各个省的红头分析，工业化4.0时代的到来）；打造城市数化的翻译大师（设计如何赋能城市大脑；开发中遇到问题和解决方案；数据可视化展现交互形式；智能/辅助设计工具分享；如何建立可复用资产物料包）；数字孪生城市当前主要问题与数字孪生可视化推进策略（方向，标准规范与建设指引）。

一、数字化的政策背景

先了解一下政策背景吧，2021十四五规划背景与2020中国信通院白皮书分析，我从数字孪生的发展态势与数字孪生的九大核心能力来讲讲。发展态势：1.从2017年到2018的概念培育期，2019年的技术方案架构期，2020年正式步入到建设实施落地期。2.政策方面：坚定不移的建设制造强国，质量强国，网络强国，数字中国，必须加快数字化发展。3.新基建有利促进数字孪生城市的加速落地，数字孪生技术纳入国家和地方战略体系。

二、打造城市/园区数化的翻译大师

1.设计如何赋能城市大脑?

最开始我们获取的只是数据中台这些产品，但分析后发现数据中台背后是有一些物理实体产线和载体(如下图)。我们就可以选择有形物，使用孪生可视的方向去制作它。

STEP1构建数字孪生空间，也就是全要素数字化表达。实质上是物理实体的三维模型表达。

主要的建模方式有两种，一种是结构化建模，一种是非结构化建模。非结构化建模包括传统手工建模，倾斜摄影建模，激光扫描建模。这些模型优点是具备物理实体的几何结构和纹理贴图。可以真实反应实体属性。但不具备空间分析和空间数据挖掘等结构分析计算，应用场景受限。结构建模则为BIM模型，不仅有结构数据，还有拓扑装配关系，但扩展性能较差，不具备空间地理信息，不适合大范围城市园区制作。（如下图）

不同的是，我们不仅仅基于物理世界和数据世界直接复制，而是我们要把他们直接重复串联的连带关系以及背后的数据源(如下图)，还有之间的关联算法进行接入，使我们后续的这些产线它不仅仅是一个单纯的视效，不然我们直接去搞视频了，而是要把数据接入变成有数据基础的产线。未来才可以往数字孪生去发展。

STEP2就是业务场景开发应用。实际上是对实体场景产线还原，实现数据驱动。基于3D场景开发物联网可视化应用。使用开发平台（ThreeJS、U3D、UE4,或其他大厂的一些0代码产品化交付工具,比如ThingJs，DataV等开发引擎）。

这其实是个舞台

STEP3 接入数据，在已开发的引擎应用中对接业务数据，配置数据配置，制作UI界面和图表，百度Echart，等数据格式。

STEP4 在线发布或局域网离线部署项目。

可视化项目流程总结

2.数据可视化展现交互形式

此阶段拿到需求，分析需求并构思内容要素梳理交互逻辑关系。（如下图）

3.开发中遇到问题和解决方案

Q：3D开发和前端如何配合？（三维引擎开发和前端如何配合）

基于U3D/UE4引擎开发环境下前端和3D分别开发各自模块；两者都开发完成后，前端页面嵌入到3D当中，如果3D模块中有点击事件调用某个前端页面时，需要前端给3D工程师提供页面路由。前端和3D互相传参：前端向3D传参时，前端调用某个方法后需要打印日志。

Q：数据可视化的web前端开发采用什么样的架构比较合适？（开发架构向）

建议使用封装好的物联网可视化开发平台，支持3D插件导入精模，无缝衔接DataV，百度Echarts图表开发且有更好的图表展示方案，支持现在发布或者离线部署。

Q：3D设计师如何制作不同风格的模型对象？（场景美术向）

重点区域采用手动建模，根据航拍或相机拍摄对场景进行数字映射。大范围使用Shp数据在QGis里转换数据并配合CityEngine高度数据与NASA地理空间数据大批量生产场景模型。重点贴图材质前期在Subtancepainter或Quixel Mixer里绘制纹理贴图，大范围则CityEngine规则库生产建筑纹理贴图（可替换写实，科幻，轻科技风格）。

目前虚幻更新Cesium For Unreal可实时高效的做出孪生地球展示。

4.智能/辅助设计工具分享

工具链接在文尾

5.建立可复用的设计资产物料包

借鉴分析阿里云Visbar、优锘CampusBuilder行业中可复用资产库。

前期参与多次智慧园区或可视化项目设计师们回溯自己设计的方案与设计资产时，会发现很多场景风格和表现力其实是没有特别大的差异性，我们团队在拉会查看设计资产会议上发现有85%-90%的重复，如果我们把这些内容产品化，结构化，解决方案化以后我们可以省下很多设计工作量且第一时间知道客户需求与解决方案。

分析后结构化

拿到需求，分析对应资产快速封装

另一个维度是客户什么都没有，同时我们也没有做过此类项目且没有设计资产沉淀。那我们就得从能力向来从做过的项目中匹配客户的项目。

数据可视这件事情，真正落到数字产品当中，绝对不是一个设计角色就能完成，我们做的不仅仅是一个酷炫的交互视频，而我们是要做数据驱动的，我要打好一个基础，所以我们从数据层，展示层，体验层，终端层，开发层，我们和技术开发会有非常多的这种连联动，这个时候设计更像是一个桥梁，我们出设计解决方案，我们需要哪些协同团队，才能够把它落地出来。

同理，优锘的CampusBuilder孪生可视搭建工具也是集成项目中常用的资产加以整合封装结构化，帮助我们交付已有的行业。

所以我们务必打造自己可复用的设计资产平台以及组件库。切勿东拼西凑！否则最后只是一盘散沙。

整个过程是将数字化组装成解决方案化最后集成到产品化。

6.数据可视化组件库分类以及插件技术文档

分别是三维模型库，效果库，图表库，场景控件库，配饰库，标题库以及各大资源网站等等等。这里不一一解释。

这些资产有归集完整的链接，文末有福利哦~

三、数字孪生当前主要问题

①方向走偏，概念不清，蹭热度，脱离实际业务需求和应用场景，盲目跟风，追求表面酷炫画质，但缺乏对业务逻辑的深层理解，忽视数字孪生管控的支撑。

②目前市场缺乏规范的建设指引。

③数据通融标准缺失，政务数据，物联网等多源数据的融合处理存在一定困难。

四、数字孪生可视化推进策略建议

①厘清数字孪生发展方向，目标导向和需求导向统一。

②建立高低多种配置版本，实现不同孪生颗粒度。

③建立相关数据标准以及城市级海量数据的实时接入服务标准。

文中图片来自本人已上线项目与网络图片

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