【数字孪生】数字孪生场景标准分级L1-L5,历经四年迎来重磅升级!

 

2018年,51WORLD首创了AES(All Element Scene)全要素场景,融合视觉真实、地理信息、物理模拟及自由交互等要素,推动数字孪生技术赋能各行各业数字化升级,并将对物理世界的不同精度还原,划分为L1-L5五个视觉精度等级,形成了被广泛采用的数字孪生场景分级标准

近年来,随着51WORLD对数字孪生行业理解的不断加深,公司的研发能力和落地实践能力也在持续高速提升。

今天,51WORLD再次升级了AES从L1到L5的五大分级场景,首次提出了W1-W5五个具体应用阶段以行业需求为出发点,结合丰富的具体业务经验,融合多源数据、物理参数、纹理精度等要素,形成了全新的场景分级标准,为数字孪生技术发展和具体业务落地提供了更精细、更可靠的数字孪生底座。

现实世界由山川、河流、树木等自然元素,以及建筑、道路、车辆等人为创造的万物组合而成,包罗万象。这一切,在虚拟世界中,统统由数据组成。

 

想通过AES将现实世界复刻到虚拟世界中,首先要明确一个关键问题——什么是AES?

 

AES是我们对世间万物的数字化表达,虽然都由虚拟数据组成,但却具备超写实的表现能力。简单得说,就是将现实物理世界的一切,全部呈现在虚拟世界中,而不同数据精度还原现实的程度就是L1-L5场景分级,分别对应为L1城市级、L2区域级、L3场景级、L4构件级、L5零件级。

 

那么,AES具备哪些能力?凭什么能复刻现实世界?

 

既然是“复刻”,那一切数据来源就都要基于真实世界。

 

AES基于其多源数据兼容能力,可实现对GIS、OSGB、DOM / DEM、BIM、CAD等多源数据的接入与处理。来自真实世界的地形、建筑、道路、水域等一切物理要素,都可以通过AES根据海量数据进行动态调整,重构世间万物

 

数字孪生场景中,最重要的就是通过超大规模的数据叠加超高效的动态加载能力,现实物理世界中的各种要素都集合管理起来,并通过实时渲染提供可交互式的操作系统从而形成一个与现实世界无异的动态虚拟世界。

 

这种构建全仿真三维动态场景的能力由以下八项基础能力构成:

 

  • 基于卫星正射和GIS数据自动化生成:根据卫星正拍影像和采集到的GIS数据,AI算法可以自动生成城市场景。

  • 基于OSGB数据重构生成:根据倾斜摄影/激光雷达扫描,计算机语义识别算法自动轻量化重建

  • 基于BIM数据自动生成:基于BIM模型自动转化生成,并保留所有构件和零件目录与属性

  • 程序化生成特定场景:基于程序算法快速生成特定场景,如输电站和输电网

  • 基于HD Map高精地图生成:基于高精地图点云模型重构生成高精度道路场景

  • 基于海量数字资产库构建:基于海量数字资产库特征匹配快速搭建场景

  • 基于照片拓扑重建生成:基于照片实拍的3D拓扑重建生成模型

  • 基于PaaS平台快速搭建:基于PaaS平台的场景二次编辑

 

AES分为L1-L5五个级别,根据从宏观到微观的不同需求,级别越高,三维场景的视觉、地理、物理真实度越高。

1.城市级

城市级根据精度划分为初级仿真场景,主要基于GIS数据还原地形地貌、山川湖泊、城市布局等大范围画面,坐标精度在5米内,可还原上万平方公里的大型场景

2.区域级

区域级为中级仿真场景,能够比城市级更细致地还原出城市建筑、道路细节、车流人流,以及地表绿植等物体,坐标精度在5米内,可还原上千平方公里的大型场景。

 

3.场景级

L3级别是现阶段应用最普遍的场景级可通过GIS、卫星遥感等数据高度还原建筑细节、动态车流,甚至光影变化,其坐标精度达到了1米内,能够精细还原上百平方公里的中型场景。

4.构件级

构件级就是所谓的超仿真场景,精细到厘米级的坐标精度,能够将城市中道路标线、交通信号灯,甚至车辆和行人的细节完美还原出来,适用于城市内街道区域中一平方公里内的小型场景。

 

5.零件级

零件级达到了真正的全要素仿真,比构件级的还原精度更高,即使是近距离特写也能实现虚实难辨的效果,就连花草树木的纹理细节、实时光照的微弱变化也能完全同步,可用于实时数据动态驱动孪生设备模型构件。

 

了解了AES的L1-15场景分级,那么它们又能应用在哪些具体场景中呢?
这里就不得不提到AES的五个应用阶段——W1-W5。
51WORLD将AES的应用划分为W1可视呈现、W2数据融合、W3数据驱动、W4模拟仿真、W5智能决策五大阶段。经过长期的技术打磨和落地实践,51WORLD根据不同使用需求,在各个阶段都有成功案例落地。
下面,我们就通过具体应用来一一了解,W1-W5应用各有什么优势。

1.可视呈现

能通过实时渲染实现场景内全要素的高质量三维可视化,以极具真实感的场景带来如真实世界一般的体验。这一阶段的应用非常广泛,包括在元宇宙场景中的一系列应用,比如元宇宙年会、元宇宙会议、元宇宙面试等各类大小需求。

 

2.数据融合

数据融合:这一阶段的应用十分贴合政企事业用户的需求,可以将多种业务数据进行汇聚融合,统一呈现在时空模型中,为业务管理人员提供高效便捷的管理能力,让城市、园区...实现“一张图管理”,一切信息,尽在掌握。

3.数据驱动

关键就在于,化静态为动态,实现数据驱动仿真,使虚拟世界完全与现实世界同步比如智慧交通场景中,车流的实时变化数据就要同步在数字孪生场景中发生动态变化,一切要素都能所见即所得。

4.模拟仿真

模拟仿真通过对海量现实数据的学习和分析,可以准确模拟现实世界的物体发生变化,甚至可以预测变化趋势。模拟仿真普遍应用于智慧工厂、智慧码头、地铁仿真平台等场景中,为工厂、码头的作业和地铁运行提供优化建议。

 

 

5.智能决策

智能决策:目前更多用于自动驾驶仿真测试中,基于仿真环境与海量案例库,可以训练AI智能决策通过海量数据分析,可以在仿真环境中预测不同要素发生改变时现实世界可能发生的变化,从而规避现实世界的风险,让世界更高效、更安全、更美好的运转。

 

AES数据及数据标准的制定,为构建真实、完整的数字孪生世界打下了基础,为实现地球克隆的愿景提供了底层技术支持。从高精度的渲染场景到大范围的全球视野,超高效的动态加载技术和超大规模的数据存取能力,让我们“上天入地”的飞行旅程,行云流水。
未来,51WORLD将继续以AES为基础,通过各类实际项目,与各行各业生态合作伙伴共同打造高效、便捷的数字孪生应用,助力政府及企业实现新一轮数字化升级,加速社会数字经济发展,全面实现数字中国建设。
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