胡翰

有這樣一座城市：在無人的汽車上沒有方向盤，沒有駕駛位，載著你，把你送到想去的地方；在無人的酒店裡，出差或是旅行，只需要刷個臉，就能入住酒店。在這座城市，你還能看見：智慧交通幫助人們一鍵完成預約、乘車、停車；地下物流管道四通八達，貨物可以透過樓宇管道電梯自行達到目的地。

路燈照明、WiFi設施和5G基站、影片監控、充電樁、緊急事件呼叫等多重功能都布在多功能資訊杆柱上，資訊服務無處不在，你還能足不出戶辦理註冊登記、繳費等多種事項。這或許是未來城市的模樣，這也是數字孿生城市的模樣。

實景三維浮現全新機會

在胡翰看來，數字孿生城市有三個層級。第一是資料實體化的基礎框架，每一個實體都有對應的編號。第二是傳輸層，傳輸層能夠運用物聯網，透過感測器所獲得的資訊，然後傳輸到底部。第三是大腦層，一個核心的大腦，基於一個實體，以各種實時的感測器進行描述，來輔助決策分析。這三個層次如同人有大腦、感官、軀體，透過接收不同的動態資訊，來進行決策分析。而數字孿生城市中的城市運轉、發展沉澱的歷史資料，以及實時產生的物聯網、網際網路資料，最後都需要在三維數字平臺上直觀可視，且能進行管理與分析，以幫助政府管理者或是行業使用者分析他們的業務，洞察趨勢或是最佳化決策，這些最佳化、分析和計算通常需要實景三維作為支撐。

▲胡翰作報告

胡翰表示，實景三維建模技術，是數字孿生城市應用中不可或缺的基礎底盤，扮演著空間基礎框架的角色。“實景三維讓數字孿生更靈活更好用了。”實現數字孿生首先要在資訊世界構建底圖框架，在這個基礎之上才能接入更多“人機物”三元空間模型。透過接收感測器實時資訊，在一個能夠具備智慧空間分析的環境下面，再去輔助決策。數字孿生實際上是資訊世界裡面融入了更高層面的模型和更多的實時資料，而這些模型離不開實景三維建模技術的支撐。

胡翰介紹道，目前構建實景三維建模的主流技術方法有三種。第一種是衛星遙感，遙感影像覆蓋範圍廣，能夠快速獲取精確的資料。但這種方式三維建模精細程度較低、立面不可見，建築立面紋理資料獲取成本較高，內業貼圖費時費力。

第二種是航空傾斜攝影測量，在機載平臺上搭載五鏡頭相機從垂直、傾斜等多角度採集影像資料、獲取完整準確的紋理資料和定位資訊。其優勢有高解析度、獲取豐富的地物紋理資訊、高效自動化的三維模型生產、逼真的三維空間場景，但缺點是對密集植被下的地形無能為力，對細小物體的建模能力不足。

第三種是移動測量系統，包括鐳射雷達還有全景影像。鐳射雷達系統由鐳射器和一個接收系統組成。鐳射器產生併發射一束光脈衝，打在物體上並反射回來，最終被接收器所接收。移動測量系統獲取的高精度點雲資料測量精度高，適合做高精度地形測量與工程勘測、以及對精度要求很高的工程測量應用，同時全景影像可提供豐富的紋理資訊，但是現有建模手段對全景影像的利用能力不足，目前僅作為好看的影像，其測量能力沒能被很好地發掘。

傾斜攝影加持，精準描繪城市樣貌

我國城市環境中建築構成複雜，要精準描繪出城市的精細結構並不容易。上述構建實景三維模型的三種技術手段適用於不同範圍，其中傾斜攝影測量技術在城市三維建模領域有著獨特的優勢。作為近年來發展起來的一項新的測量技術，傾斜攝影改變了以往航測遙感影像只能從垂直方向拍攝的侷限性。傾斜攝影測量在同一飛行平臺上搭載多臺感測器，同時從垂直、傾斜等不同角度採集影像，可以獲得地面物體更為完整準確的資訊。透過配套軟體的應用，可直接基於成果影像進行包括高度、長度、面積、角度、坡度等的測量，能夠更加真實地反映地物的實際情況，彌補基於二維地圖及傳統手工建模應用的不足。

在全球範圍內，傾斜攝影測量軟體如Context Capture（Smart 3D）、Agisoft Metashape（PhotoScan）、Skyline PhotoMesh等都是業內主流使用資料處理的工具。在當前的國際形勢下，結合國家對資料安全和核心技術自主可控的戰略要求，關鍵處理工具的國產化和自主可控至關重要。

▲OSketch軟體建模圖

OSketch不僅能夠真實地反應地物情況，而且可透過先進的匹配技術，嵌入精確的地理資訊、更豐富的影像資訊，極大地提高了航攝影像處理的速度與自動化程度。傾斜影像技術的應用，使目前高昂的三維城市建模成本大幅降低，大大提高了三維城市建模的速度。值得一提的是，該軟體還被德清縣“數字鄉村”專案所採用，並得到使用者的高度認可。

胡翰指出，空地一體建模核心在空三，空三的核心在匹配，匹配的核心在視角差異，也就是說不同的視角對影像整合處理存在一定難度。團隊透過一種幾何影象的創新方式，透過賦予二維影像三維深度資訊、法線資訊，從而大大降低了影像整合處理的難度。

加速突破瓶頸，助推數字孿生

▲胡翰出席行業交流會

“需求多了，技術自然迭代得快。”胡翰相信，隨著數字孿生應用需求進一步湧現，實景三維建模搭建的空間基礎框架才能更牢靠。

展望未來，胡翰認為，無論是資料獲取，還是政策、基礎設施等方面而言，其在數字孿生領域的工作還任重道遠。要實現數字孿生城市，還需要更多新的關鍵技術來解決資料壁壘、資料安全等問題。同時，數字孿生這一市場需要各領域的共同推動，以激發商業模式創新，才能進一步發掘數字孿生的更多機會和應用領域，助推數字孿生城市的落地。