數(shù)字孿生場景標(biāo)準(zhǔn)分級L1-L5，歷經(jīng)四年迎來重磅升級！
2018年，51WORLD首創(chuàng)了AES（All Element Scene）全要素場景，融合視覺真實、地理信息、物理模擬及自由交互等要素，推動數(shù)字孿生技術(shù)賦能各行各業(yè)數(shù)字化升級，并將對物理世界的不同精度還原，劃分為L1-L5五個視覺精度等級，形成了被廣泛采用的數(shù)字孿生場景分級標(biāo)準(zhǔn)。
▲51WORLD EC3大會全要素場景發(fā)布現(xiàn)場
近年來，隨著51WORLD對數(shù)字孿生行業(yè)理解的不斷加深，公司的研發(fā)能力和落地實踐能力也在持續(xù)高速提升。
今天，51WORLD再次升級了AES從L1到L5的五大分級場景，并首次提出了W1-W5五個具體應(yīng)用階段，以行業(yè)需求為出發(fā)點，結(jié)合豐富的具體業(yè)務(wù)經(jīng)驗，融合多源數(shù)據(jù)、物理參數(shù)、紋理精度等要素，形成了全新的場景分級標(biāo)準(zhǔn)，為數(shù)字孿生技術(shù)發(fā)展和具體業(yè)務(wù)落地提供了更精細、更可靠的數(shù)字孿生底座。
01
一切基于數(shù)據(jù)，既是虛擬也是真實
現(xiàn)實世界由山川、河流、樹木等自然元素，以及建筑、道路、車輛等人為創(chuàng)造的萬物組合而成，包羅萬象。而這一切，在虛擬世界中，統(tǒng)統(tǒng)由數(shù)據(jù)組成。
想通過AES將現(xiàn)實世界復(fù)刻到虛擬世界中，首先要明確一個關(guān)鍵問題——什么是AES？
AES是我們對世間萬物的數(shù)字化表達，雖然都由虛擬數(shù)據(jù)組成，但卻具備超寫實的表現(xiàn)能力。簡單得說，就是將現(xiàn)實物理世界的一切，全部呈現(xiàn)在虛擬世界中，而不同數(shù)據(jù)精度還原現(xiàn)實的程度就是L1-L5場景分級，分別對應(yīng)為L1城市級、L2區(qū)域級、L3場景級、L4構(gòu)件級、L5零件級。
那么，AES具備哪些能力？憑什么能復(fù)刻現(xiàn)實世界？
既然是“復(fù)刻”，那一切數(shù)據(jù)來源就都要基于真實世界。
AES基于其多源數(shù)據(jù)兼容能力，可實現(xiàn)對GIS、OSGB、DOM / DEM、BIM、CAD等多源數(shù)據(jù)的接入與處理。來自真實世界的地形、建筑、道路、水域等一切物理要素，都可以通過AES根據(jù)海量數(shù)據(jù)進行動態(tài)調(diào)整，重構(gòu)世間萬物。
數(shù)字孿生場景中，最重要的就是通過超大規(guī)模的數(shù)據(jù)疊加超高效的動態(tài)加載能力，把現(xiàn)實物理世界中的各種要素都集合管理起來，并通過實時渲染提供可交互式的操作系統(tǒng)，從而形成一個與現(xiàn)實世界無異的動態(tài)虛擬世界。
這種構(gòu)建全仿真三維動態(tài)場景的能力由以下八項基礎(chǔ)能力構(gòu)成：
基于衛(wèi)星正射和GIS數(shù)據(jù)自動化生成：根據(jù)衛(wèi)星正拍影像和采集到的GIS數(shù)據(jù)，AI算法可以自動生成城市場景。
基于OSGB數(shù)據(jù)重構(gòu)生成：根據(jù)傾斜攝影/激光雷達掃描，計算機語義識別算法自動輕量化重建
基于BIM數(shù)據(jù)自動生成：基于BIM模型自動轉(zhuǎn)化生成，并保留所有構(gòu)件和零件目錄與屬性
程序化生成特定場景：基于程序算法快速生成特定場景，如輸電站和輸電網(wǎng)
基于HD Map高精地圖生成：基于高精地圖點云模型重構(gòu)生成高精度道路場景
基于海量數(shù)字資產(chǎn)庫構(gòu)建：基于海量數(shù)字資產(chǎn)庫特征匹配快速搭建場景
基于照片拓撲重建生成：基于照片實拍的3D拓撲重建生成模型
基于PaaS平臺快速搭建：基于PaaS平臺的場景二次編輯
02
五個等級，準(zhǔn)確還原所需場景AES分為L1-L5五個級別，根據(jù)從宏觀到微觀的不同需求，級別越高，三維場景的視覺、地理、物理真實度越高。1.城市級
城市級根據(jù)精度劃分為初級仿真場景，主要基于GIS數(shù)據(jù)還原地形地貌、山川湖泊、城市布局等大范圍畫面，坐標(biāo)精度在5米內(nèi)，可還原上萬平方公里的大型場景。
區(qū)域級為中級仿真場景，能夠比城市級更細致地還原出城市建筑、道路細節(jié)、車流人流，以及地表綠植等物體，坐標(biāo)精度在5米內(nèi)，可還原上千平方公里的大型場景。
L3級別是現(xiàn)階段應(yīng)用最普遍的場景級，可通過GIS、衛(wèi)星遙感等數(shù)據(jù)高度還原建筑細節(jié)、動態(tài)車流，甚至光影變化，其坐標(biāo)精度達到了1米內(nèi)，能夠精細還原上百平方公里的中型場景。
構(gòu)件級就是所謂的超仿真場景，精細到厘米級的坐標(biāo)精度，能夠?qū)⒊鞘兄械缆窐?biāo)線、交通信號燈，甚至車輛和行人的細節(jié)完美還原出來，適用于城市內(nèi)街道區(qū)域中一平方公里內(nèi)的小型場景。
零件級達到了真正的全要素仿真，比構(gòu)件級的還原精度更高，即使是近距離特寫也能實現(xiàn)虛實難辨的效果，就連花草樹木的紋理細節(jié)、實時光照的微弱變化也能完全同步，可用于實時數(shù)據(jù)動態(tài)驅(qū)動孿生設(shè)備模型構(gòu)件。
03
實際應(yīng)用，凸顯技術(shù)能力了解了AES的L1-15場景分級，那么它們又能應(yīng)用在哪些具體場景中呢？
這里就不得不提到AES的五個應(yīng)用階段——W1-W5。
51WORLD將AES的應(yīng)用劃分為W1可視呈現(xiàn)、W2數(shù)據(jù)融合、W3數(shù)據(jù)驅(qū)動、W4模擬仿真、W5智能決策五大階段。經(jīng)過長期的技術(shù)打磨和落地實踐，51WORLD根據(jù)不同使用需求，在各個階段都有成功案例落地。
下面，我們就通過具體應(yīng)用來一一了解，W1-W5應(yīng)用各有什么優(yōu)勢。1.可視呈現(xiàn)
能通過實時渲染實現(xiàn)場景內(nèi)全要素的高質(zhì)量三維可視化，以極具真實感的場景帶來如真實世界一般的體驗。這一階段的應(yīng)用非常廣泛，包括在元宇宙場景中的一系列應(yīng)用，比如元宇宙年會、元宇宙會議、元宇宙面試等各類大小需求。
數(shù)據(jù)融合：這一階段的應(yīng)用十分貼合政企事業(yè)用戶的需求，可以將多種業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)進行匯聚融合，統(tǒng)一呈現(xiàn)在時空模型中，為業(yè)務(wù)管理人員提供高效便捷的管理能力，讓城市、園區(qū)...實現(xiàn)“一張圖管理”，一切信息，盡在掌握。?
關(guān)鍵就在于，化靜態(tài)為動態(tài)，實現(xiàn)數(shù)據(jù)驅(qū)動仿真，使虛擬世界完全與現(xiàn)實世界同步。比如智慧交通場景中，車流的實時變化數(shù)據(jù)就要同步在數(shù)字孿生場景中發(fā)生動態(tài)變化，一切要素都能所見即所得。
模擬仿真：通過對海量現(xiàn)實數(shù)據(jù)的學(xué)習(xí)和分析，可以準(zhǔn)確模擬現(xiàn)實世界的物體發(fā)生變化，甚至可以預(yù)測變化趨勢。模擬仿真普遍應(yīng)用于智慧工廠、智慧碼頭、地鐵仿真平臺等場景中，為工廠、碼頭的作業(yè)和地鐵運行提供優(yōu)化建議。
智能決策：目前更多用于自動駕駛仿真測試中，基于仿真環(huán)境與海量案例庫，可以訓(xùn)練AI智能決策。通過海量數(shù)據(jù)分析，可以在仿真環(huán)境中預(yù)測不同要素發(fā)生改變時現(xiàn)實世界可能發(fā)生的變化，從而規(guī)避現(xiàn)實世界的風(fēng)險，讓世界更高效、更安全、更美好的運轉(zhuǎn)。
AES數(shù)據(jù)及數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)的制定，為構(gòu)建真實、完整的數(shù)字孿生世界打下了基礎(chǔ)，為實現(xiàn)地球克隆的愿景提供了底層技術(shù)支持。從高精度的渲染場景到大范圍的全球視野，超高效的動態(tài)加載技術(shù)和超大規(guī)模的數(shù)據(jù)存取能力，讓我們“上天入地”的飛行旅程，行云流水。
未來，51WORLD將繼續(xù)以AES為基礎(chǔ)，通過各類實際項目，與各行各業(yè)生態(tài)合作伙伴共同打造高效、便捷的數(shù)字孿生應(yīng)用，助力政府及企業(yè)實現(xiàn)新一輪數(shù)字化升級，加速社會數(shù)字經(jīng)濟發(fā)展，全面實現(xiàn)數(shù)字中國建設(shè)。
END
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