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從水利部 2021 年 11 月 29 日頒布的《關(guān)于大力推進(jìn)智慧水利建設(shè)的指導(dǎo)意見》 中可以看出，在頂層規(guī)劃上，智慧水利的工作目標(biāo)可以分為三個(gè)階段： 到 2025 年，通過建設(shè)數(shù)字孿生流域、“2+N”水利智能業(yè)務(wù)應(yīng)用體系、水利網(wǎng)絡(luò) 安全體系、智慧水利保障體系，推進(jìn)水利工程智能化改造，建成七大江河數(shù)字孿 生流域，在重點(diǎn)防洪地區(qū)實(shí)現(xiàn)“四預(yù)”，在跨流域重大引調(diào)水工程、跨省重點(diǎn)河 湖基本實(shí)現(xiàn)水資源管理與調(diào)配“四預(yù)”，N 項(xiàng)業(yè)務(wù)應(yīng)用水平明顯提升，建成智慧 水利體系 1.0 版。 到 2030 年，具有防洪任務(wù)的河湖全面建成數(shù)字孿生流域，水利業(yè)務(wù)應(yīng)用的數(shù)字 化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化水平全面提升，建成智慧水利體系 2.0 版。 到 2035 年，各項(xiàng)水利治理管理活動(dòng)全面實(shí)現(xiàn)數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化。 所以“智慧水利”以及“數(shù)字孿生流域”是一件節(jié)奏感比較清晰的事情。 另外如果我們將數(shù)字孿生流域按照建設(shè)內(nèi)容進(jìn)行打開，可以發(fā)現(xiàn)數(shù)字孿生流域主 體分為：數(shù)字孿生平臺(tái)和信息基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，其中水利感知網(wǎng)也是關(guān)鍵建設(shè)內(nèi)容， 所以這部分也是呼應(yīng)了上面山東的那個(gè)項(xiàng)目，但是對(duì)于數(shù)字孿生相關(guān)的廠商來 說，這個(gè)事情有多大的機(jī)會(huì)可以爭(zhēng)取或者以什么樣的方式去爭(zhēng)取是值得討論的， 從當(dāng)前的中標(biāo)結(jié)果上來看，能夠承擔(dān)這類的項(xiàng)目的廠商主要還是以勘測(cè)、設(shè)計(jì)類 的研究院公司為主，數(shù)字孿生廠商更多的應(yīng)該還是在下游做具體的支持，在這一 點(diǎn)上“數(shù)字孿生流域”的行業(yè)屬性可能比城市信息模型基礎(chǔ)平臺(tái)的行業(yè)屬性更強(qiáng)， 對(duì)于 GIS 公司來說距離感也更強(qiáng)，所以從商務(wù)模式上來說，這是第二個(gè)不簡(jiǎn)單。 246

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從建設(shè)內(nèi)容上來看，數(shù)字孿生的三大塊組成，其中數(shù)據(jù)底板相應(yīng)的業(yè)務(wù)屬性不強(qiáng)， 主體的框架和其他的“新基建”數(shù)字孿生平臺(tái)差別不是很大，比較特殊的就是模 型平臺(tái)和知識(shí)平臺(tái)，這兩塊的專業(yè)屬性比較強(qiáng)，一般的數(shù)字孿生公司或者 GIS 公 司承擔(dān)的難度都比較大，尤其是類似于水利專業(yè)模型以及智能模型的建設(shè)，從要 求上來看，主要是建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一、接口規(guī)范、分布部署、快速組裝、敏捷復(fù)用， 其中包括水利專業(yè)模型、智能模型、可視化模型和數(shù)字模擬仿真引擎，這是從“看 一看”到“用一用”的過度，從技術(shù)難度上來說，這是第三個(gè)不簡(jiǎn)單。 之前也也和相應(yīng)的行業(yè)人聊過，針對(duì)這種情況，他們的意見大多還是只做可視化 層面，向下的難度會(huì)比較大，投入和產(chǎn)出會(huì)不成正比，但是從技術(shù)角度而言，數(shù) 字孿生如果想實(shí)現(xiàn)更大層面上的宏大敘事，對(duì)于各行業(yè)物理規(guī)律的集成和耦合還 是非常有必要的。 一般情況下數(shù)值模型的建立過程是遵循如下的過程： （1） 建立反映工程問題或物理問題本質(zhì)的數(shù)學(xué)模型。 （2）尋求高效率、高準(zhǔn)確度的計(jì)算方法，即建立針對(duì)控制方程的數(shù)值離散化方 法，如有限差分法、有限元法、有限體積法等。 （3）編制程序和進(jìn)行計(jì)算，這部分工作包括計(jì)算網(wǎng)格劃分、初始化和邊界條件 的輸入、控制參數(shù)的設(shè)定等。 （4）顯示計(jì)算結(jié)果。 所以基于這個(gè)過程，從《水沙數(shù)學(xué)模型與可視化系統(tǒng)的集成研究》這篇論文可以 看出常見的水利專業(yè)模型和可視化的集成可以分為：前處理、計(jì)算模塊和后處理 三部分，雖然這篇論文久遠(yuǎn)，但是這應(yīng)該是最容易實(shí)現(xiàn)的一個(gè)過程，相關(guān)的計(jì)算 模塊封裝成單獨(dú)的動(dòng)態(tài)鏈接庫(kù)或者是可執(zhí)行程序，可視化程序在輸入和輸出兩個(gè) 環(huán)節(jié)上進(jìn)行交互控制，驅(qū)動(dòng)計(jì)算模塊進(jìn)行執(zhí)行，相互之間松散耦合。 248

但是這種集成本質(zhì)上還是三張皮、“數(shù)據(jù)、計(jì)算模塊、可視化”都是彼此獨(dú)立的， 第一個(gè)問題、比如在數(shù)據(jù)上，數(shù)據(jù)底板平臺(tái)只是負(fù)責(zé)輸出平臺(tái)的空間數(shù)據(jù)、然后 水利計(jì)算模塊還是會(huì)按照原有的流程進(jìn)行處理、最后再將結(jié)果的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成可視 化能夠接受的模式進(jìn)行可視化；第二個(gè)問題、計(jì)算過程是黑盒、可視化程序其實(shí) 很難反映計(jì)算過程； 所以要形成一體化的平臺(tái)就需要在數(shù)據(jù)模型、接口集成以及可視化集成方面都應(yīng) 該有所打通； 一、首先在數(shù)據(jù)模型方面，數(shù)值模型通常使用計(jì)算網(wǎng)格來進(jìn)行數(shù)據(jù)的組織，這種 網(wǎng)格很類似于 GIS 柵格數(shù)據(jù)及不規(guī)則三角網(wǎng)空間數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，所以在網(wǎng)格生成上 的數(shù)據(jù)模型以及技術(shù)的融合則成為了可能，萬洪濤在 2001 年就開始嘗試使用 GIS 網(wǎng)格生成方法應(yīng)用到二維洪水模型網(wǎng)格的建立上， 249

通過這樣的集成和融合是可以實(shí)現(xiàn)在前處理階段進(jìn)行二者的打通，同時(shí)基于一致 化的網(wǎng)格模型構(gòu)建能力，還可以實(shí)現(xiàn)模型與模型之間的耦合和交換，對(duì)于地下水 模型，可以使用規(guī)則或不規(guī)則的二維或三維網(wǎng)格，而河流模型通常使用一維網(wǎng)格， 地下水模型網(wǎng)格由 GE1、GE2、GE3 和 GE4 四個(gè)元素組成，這些元素的類型為 Polygon，這些多邊形的每個(gè)角都是一個(gè)頂點(diǎn)，每個(gè)頂點(diǎn)都有坐標(biāo)。 河流模型的網(wǎng)格每個(gè)分支都是 PolyLine 類型的元素。每個(gè)折線元素將有兩個(gè)頂 點(diǎn)，在線的每一端都有一個(gè)。 假設(shè)要將河流模型和地下水模型鏈接起來，以便將有關(guān)地下水泄漏的信息從河流 模型傳輸?shù)降叵滤Ｐ?，就需要地下水模型調(diào)用河流模型泄漏量時(shí)，河流模型必 須返回表示在請(qǐng)求的時(shí)間內(nèi)進(jìn)入地下水模型中每個(gè)元素的泄漏量，而這就可以通 過一些插值或者是映射轉(zhuǎn)換來實(shí)現(xiàn)，而這些都在 GIS 的能力范圍之內(nèi)，所以完全 可以將 GIS 的能力作為中樞實(shí)現(xiàn)上層模型數(shù)據(jù)的互通。 250

二、接口集成方面，其實(shí)對(duì)于很多專業(yè)的水利模型的開發(fā)本身也是只服務(wù)于項(xiàng)目 目的，之前和一個(gè)做水文的團(tuán)隊(duì)合作，他們還是習(xí)慣于使用 Matlab 做方法驗(yàn)證， 然后使用 Fortran 進(jìn)行程序的開發(fā)，過程中也沒有考慮組件化或者服務(wù)化的共享， 所以這也就造成了在后期模型之前的互通是存在問題的。 在 2001 年 ， 為 簡(jiǎn) 化 相 關(guān) 水 文 模 型 之 間 的 聯(lián) 接 , 歐 盟 委 員 會(huì) 資 助 一 個(gè) 名 為 HarmonIT 的研究項(xiàng)目， 以開發(fā)和應(yīng)用一個(gè)歐洲開放建模接口規(guī)范，2007 發(fā)布了 OpenMI 規(guī)范的更新版本。 OpenMI-規(guī)范(開放式模型界面)定義了一個(gè)接口規(guī)范, 它允許相關(guān)模型之間在運(yùn) 行時(shí)在內(nèi)存中交換數(shù)據(jù)。符合 OpenMI 規(guī)范的數(shù)學(xué)模型之間可以-邊運(yùn)行邊共享 信息(例如在每個(gè)時(shí)間步段)，使得在模型在運(yùn)行階段的集成成為可能。開發(fā) OpenMI-規(guī)范的目的在于方便模型的集成，這有助于理解和預(yù)測(cè)相關(guān)物理過程的 相互影響，并提供了環(huán)境管理的綜合方法，單獨(dú)的模型適合成為 OpenMI 組件， 然后組裝成組合，OpenMI 基于“請(qǐng)求和回復(fù)”機(jī)制和基于拉取的管道和過濾器 架構(gòu)，它由通信組件（源組件和目標(biāo)組件）組成。 2014 年 7 月 1 日，開放地理空間聯(lián)盟 (OGC?) 成員已批準(zhǔn)開放建模接口標(biāo)準(zhǔn)版 本 2 (OpenMI) 作為 OGC 標(biāo)準(zhǔn)，所以在這點(diǎn)上，OpenMI 成為水文和 GIS 互通的 251

一個(gè)接口規(guī)范。 二、最后一個(gè)可視化集成上，基礎(chǔ)三維數(shù)據(jù)的表達(dá)方式分為這下幾種：表面網(wǎng)格、 體素模型、點(diǎn)云模型、多視圖合成模型（NeRF 就是屬于這個(gè)類型，目前是個(gè)熱 點(diǎn)）；當(dāng)前大多數(shù)數(shù)據(jù)可視化方面采用的數(shù)據(jù)模型還是以能夠更好的呈現(xiàn)可視化 效果的表面模型為主，但是這類模型在表達(dá)離散數(shù)據(jù)表達(dá)上，包括分析支持上其 實(shí)并不一定都合適，對(duì)于數(shù)值分析的結(jié)果大多數(shù)還是以時(shí)序化的離散的網(wǎng)格數(shù)據(jù) 為主，這些網(wǎng)格數(shù)據(jù)可以是標(biāo)量也可以是矢量，所以在表現(xiàn)手段上就需要擴(kuò)展矢 量場(chǎng)以及標(biāo)量場(chǎng)的表達(dá)方式，這邊想多說一點(diǎn)的就是體素模型的支持上，所謂的 體素模型其實(shí)就可以簡(jiǎn)單理解為三維的柵格，這種模型結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，可以隱式表達(dá) 拓?fù)渌钥梢灾С忠恍┍容^高效的計(jì)算，但是分辨率高的情況下數(shù)據(jù)量比較大， 針對(duì)一些三維的標(biāo)量場(chǎng)的輸出就需要借助這種表達(dá)方式進(jìn)行模擬結(jié)果呈現(xiàn)，體素 模型目前在 SuperMap 以及 ArcGIS 中都已經(jīng)支持。 252

所以，總的來說，由于一些行業(yè)專業(yè)知識(shí)的壁壘，導(dǎo)致數(shù)字孿生或者 GIS 廠商對(duì) 于數(shù)字孿生流域會(huì)產(chǎn)生一定的距離感，但是從更大的視角上去看，數(shù)字孿生流域 可以更深度的促進(jìn)感知、物理模式以及地理信息的充分融合，根本上不簡(jiǎn)單，但 是長(zhǎng)遠(yuǎn)來看是一件值得探索的事情~ 253

15.行業(yè)解決方案|數(shù)字孿生流域解決方案 資料名稱 ? Data name 《數(shù)字孿生流域解決方案》 資料導(dǎo)讀 ? Reading guide 智慧水利等相關(guān)政策的出臺(tái)，要求按照“需求牽引、應(yīng)用至上、數(shù)字賦能、提升 能力”要求，以數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化為主線，以數(shù)字化場(chǎng)景、智慧化模擬、 精準(zhǔn)化決策為路徑，以構(gòu)建數(shù)字孿生流域?yàn)楹诵?，全面推進(jìn)算據(jù)、算法、算力建 設(shè)，加快構(gòu)建具有預(yù)報(bào)、預(yù)警、預(yù)演、預(yù)案功能的智慧水利體系。 《數(shù)字孿生流域解決方案》從數(shù)字孿生水利政策理解到數(shù)字孿生流域平臺(tái)的建設(shè) 內(nèi)容及技術(shù)關(guān)鍵點(diǎn)都做了詳細(xì)的闡述，供廣大智慧水利從業(yè)者學(xué)習(xí)參考。 254

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16.\"壩\"氣！數(shù)字孿生助力打造超級(jí)水電站 01 數(shù)字孿生賦能智慧水電站 我國(guó)的基建工程技術(shù)已經(jīng)處于世界領(lǐng)先水平，世界前十二大水電站中就有五座在 中國(guó)： 1 三峽工程 位于湖北省宜昌市三斗坪鎮(zhèn)，總裝機(jī)容量 2250 萬千瓦，排名世界第一。2003 年 6 月，首批機(jī)組開始發(fā)電。 2 向家壩水電站 位于四川省宜賓市和云南省水富市交界，裝機(jī)容量 640 萬千瓦，排名世界第十一。 首批機(jī)組于 2012 年 11 月投產(chǎn)發(fā)電。 3 溪洛渡水電站 位于四川省涼山彝族自治州雷波縣和云南省昭通市永善縣接壤的金沙江峽谷河 段，總裝機(jī)容量 1386 萬千瓦，排名世界第四。電站首批機(jī)組于 2013 年 7 月投 產(chǎn)。 4 烏東德水電站 位于云南省祿勸縣和四川省會(huì)東縣交界，總裝機(jī)容量 1020 萬千瓦，排名世界第 七。2020 年 6 月，電站首批機(jī)組投產(chǎn)發(fā)電。 5 白鶴灘水電站 位于四川省涼山州寧南縣和云南省昭通市巧家縣境內(nèi)，總裝機(jī)容量 1600 萬千瓦， 位居世界第二。2021 年 6 月 28 日首批機(jī)組發(fā)電，2022 年工程完工。 水電監(jiān)控系統(tǒng)是水電站的“神經(jīng)中樞”，可實(shí)現(xiàn)機(jī)組的自動(dòng)啟停、負(fù)荷及運(yùn)行的 智能調(diào)整，是保障安全穩(wěn)定運(yùn)行的重要基礎(chǔ)。 數(shù)字孿生可以通過傳感器采集數(shù)據(jù)，借助大數(shù)據(jù)分析，實(shí)現(xiàn)智慧電站的全生命周 期監(jiān)測(cè)，并通過機(jī)器學(xué)習(xí)預(yù)測(cè)原本無法直接測(cè)量的指標(biāo)，完成評(píng)估、診斷、分析、 模擬、預(yù)測(cè)和決策等操作，解決運(yùn)行管理問題。 數(shù)字孿生水電站不僅支持在線查看制水設(shè)備的檔案、維保、檢修等數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)資 產(chǎn)數(shù)字化，還能夠查看水廠門禁、視頻監(jiān)控、周界等安防數(shù)據(jù)，查看各工藝車間 設(shè)備狀態(tài)、自控、監(jiān)測(cè)儀表等的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，利用同步和交互等技術(shù)，提前發(fā)現(xiàn)問 題并及時(shí)修復(fù)。 270

02 智慧水利數(shù)字孿生可視系統(tǒng) 數(shù)字孿生水電站建設(shè)是水電行業(yè)大力推進(jìn)數(shù)字化轉(zhuǎn)型的成功落地，以數(shù)據(jù)連接物 理世界和虛擬世界的兩個(gè)維度的水電站，提供物理和虛擬空間中的基礎(chǔ)設(shè)施運(yùn)行 過程的全生命周期數(shù)字表達(dá)和集成可視化，實(shí)現(xiàn)數(shù)字孿生水電站達(dá)到數(shù)字化、仿 真、預(yù)測(cè)、診斷、實(shí)時(shí)優(yōu)化控制、尋優(yōu)決策和精準(zhǔn)決策的目標(biāo)。 智慧水電站數(shù)字孿生可視化架構(gòu)如下： 1 運(yùn)行駕駛艙 運(yùn)行駕駛艙為各級(jí)生產(chǎn)運(yùn)營(yíng)管理層人員提供統(tǒng)一的各功能模塊管理入口，在駕駛 艙頁(yè)面上對(duì)全站工作進(jìn)度及各項(xiàng)指標(biāo)數(shù)據(jù)進(jìn)行圖形化顯示，為管理層對(duì)全廠運(yùn)營(yíng) 績(jī)效評(píng)估、輔助決策提供科學(xué)有效的數(shù)據(jù)依據(jù)。 2 KPI 統(tǒng)計(jì)和分析模塊 以多維度統(tǒng)計(jì)圖表的方式展現(xiàn)績(jī)效結(jié)果，識(shí)別水電站運(yùn)行管理薄弱環(huán)節(jié)，為水電 站運(yùn)行管理優(yōu)化提供豐富的數(shù)據(jù)展示企業(yè)門戶和決策支持。展現(xiàn)形式可通過柱 狀、餅圖、雷達(dá)、儀表、地圖等方式進(jìn)行表現(xiàn)，支持大屏輸出展示水處理情況、 設(shè)備管理情況、生產(chǎn)安全指標(biāo)、效率指標(biāo)等。 3 運(yùn)行監(jiān)控與管理 運(yùn)行監(jiān)控和管理主要是結(jié)合視頻監(jiān)控等其他數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)和相關(guān)數(shù)據(jù)分析維度，進(jìn)行 得整體的全局管理；數(shù)字孿生水電站監(jiān)測(cè)平臺(tái)包含視頻監(jiān)控、運(yùn)行監(jiān)控、報(bào)警監(jiān) 測(cè)、數(shù)據(jù)分析、業(yè)務(wù)報(bào)表、數(shù)據(jù)管理、業(yè)務(wù)報(bào)表、系統(tǒng)配置等功能。 4 設(shè)備管理 各類管理所有生成設(shè)備，統(tǒng)計(jì)設(shè)備運(yùn)行時(shí)間，分析設(shè)備健康狀況；設(shè)備臺(tái)賬管理， 對(duì)設(shè)備的文字、卡片、圖紙等各類資料進(jìn)行收集、分類管理；檢修保養(yǎng)管理，對(duì) 鄰近的檢修、潤(rùn)滑計(jì)劃進(jìn)行提醒；支持設(shè)備維修記錄、檢修保養(yǎng)記錄查詢。 5 應(yīng)急預(yù)案管理 將水廠現(xiàn)有的全面風(fēng)險(xiǎn)管理體系和應(yīng)急預(yù)案融入到水廠運(yùn)營(yíng)管控平臺(tái)中，通過在 管理上建立規(guī)范的水電站應(yīng)急預(yù)案制度并結(jié)合全數(shù)字化管理手段，讓智慧水電站 的運(yùn)營(yíng)更有保障，應(yīng)急狀態(tài)下的處置也更靈活。 03 打造全要素多精度孿生場(chǎng)景 上海漂視網(wǎng)絡(luò)股份有限公司（以下簡(jiǎn)稱“漂視”）致力于以數(shù)字孿生技術(shù)賦能智 271

慧水利建設(shè)。平臺(tái)融合多源數(shù)據(jù)，兼容衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)、傾斜攝影數(shù)據(jù)、GIS 數(shù)據(jù)、 BIM 模型等主流數(shù)據(jù)格式，將多精度全要素場(chǎng)景作為孿生數(shù)據(jù)底座，實(shí)現(xiàn)數(shù)字世 界對(duì)流域變化、設(shè)備運(yùn)行、流程監(jiān)測(cè)和行為的實(shí)時(shí)映射，為決策提供優(yōu)化依據(jù)， 提升分析決策效率。 1 水工程設(shè)計(jì)建設(shè)全過程管控 工程狀況一覽無余 完善流域內(nèi)水利工程建筑物、機(jī)電設(shè)備運(yùn)行工況在線監(jiān)測(cè)，實(shí)現(xiàn)水工程建設(shè)全過 程數(shù)據(jù)的采集和管理。對(duì)于新建、改擴(kuò)建和除險(xiǎn)加固工程，加強(qiáng)自動(dòng)化監(jiān)控設(shè)施 和智慧管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)，為實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集打下較好基礎(chǔ)。同時(shí)將隱藏在水利工程內(nèi) 部的建筑設(shè)備進(jìn)行數(shù)據(jù)建模，為后續(xù)設(shè)備維修養(yǎng)護(hù)提供數(shù)據(jù)支撐。 2 水利綜合態(tài)勢(shì)監(jiān)測(cè) 監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)可視化 平臺(tái)可以多種角度直觀展示水利工程的運(yùn)行狀態(tài)信息，對(duì)江河湖泊流域、水庫(kù)、 電站、重要水電基地、關(guān)鍵流域控制測(cè)站等管理要素進(jìn)行綜合監(jiān)測(cè)。實(shí)時(shí)展示大 壩主體，水庫(kù)水位情況，機(jī)房，發(fā)電機(jī)組，閘門泄水建筑物等重點(diǎn)管理對(duì)象的運(yùn) 行態(tài)勢(shì)。同時(shí)對(duì)壩體的結(jié)構(gòu)應(yīng)力應(yīng)變信息，周邊氣象、滲流、水質(zhì)等信息等進(jìn)行 實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，實(shí)現(xiàn)水利管理綜合運(yùn)營(yíng)態(tài)勢(shì)一屏管控。 3 地下管網(wǎng)孿生管理 水資源的高效利用 通過全要素三維場(chǎng)景的構(gòu)建，平臺(tái)可將地下管網(wǎng)線路進(jìn)行不同層次的展示，并在 已有的管網(wǎng)上通過箭頭標(biāo)記的形式展現(xiàn)水流方向，使管內(nèi)流向可視化。將各個(gè)地 下管網(wǎng)監(jiān)測(cè)點(diǎn)位的流量計(jì)、壓力表、水質(zhì)儀表等設(shè)備實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)和具體位置進(jìn) 行展示，并且將各類傳感器超閾值的告警信息進(jìn)行重要提醒。 4 272

防臺(tái)防迅預(yù)警決策 數(shù)據(jù)匯總 科學(xué)決策 以水利系統(tǒng)中元數(shù)據(jù)庫(kù)結(jié)合數(shù)據(jù)資源目錄的方式實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)化管理，實(shí)現(xiàn)多 水源多用戶水資源聯(lián)合調(diào)度、洪水資源利用、風(fēng)險(xiǎn)管理等分析，為面臨臺(tái)風(fēng)，洪 迅等災(zāi)害天氣時(shí)領(lǐng)導(dǎo)科學(xué)決策提供支持。通過信息數(shù)據(jù)支撐，以及決策依據(jù)方法 及過程的科學(xué)化，使得水利部門領(lǐng)導(dǎo)的決策更加準(zhǔn)確、合理、可行，形成科學(xué)化 決策。 04 漂視數(shù)字孿生世界 上海漂視網(wǎng)絡(luò)股份有限公司（以下簡(jiǎn)稱“漂視”）是專注于數(shù)字孿生技術(shù)領(lǐng)域的 平臺(tái)型企業(yè)，致力于通過領(lǐng)先的數(shù)字孿生技術(shù)為智慧城市領(lǐng)域高效賦能，促進(jìn)各 行業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型、智能化升級(jí)，打造物聯(lián)、數(shù)聯(lián)、智聯(lián)的數(shù)字孿生世界，通過數(shù) 字孿生系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)可視化、智能化、人性化的創(chuàng)新管理，加速數(shù)字新基建進(jìn)程。 273

17.企業(yè)布局城市大腦特征及啟示 引言 城市大腦作為城市運(yùn)行的智能中樞，是支撐城市可持續(xù)發(fā)展的新型基礎(chǔ)設(shè)施，是新型智 慧城市建設(shè)的熱點(diǎn)領(lǐng)域和高價(jià)值環(huán)節(jié)，是提升城市治理體系和治理能力現(xiàn)代化的重要抓手 [1]。在“政策+需求+供給”的驅(qū)動(dòng)下，目前我國(guó)有超過 500 個(gè)城市明確提出了智慧城市相 關(guān)的建設(shè)需求，并在政務(wù)服務(wù)、交通運(yùn)行、城管治理、疫情防控等諸多領(lǐng)域開展了城市大腦 實(shí)踐[2]。當(dāng)前城市大腦相關(guān)領(lǐng)域的文獻(xiàn)多圍繞其概念、現(xiàn)狀、架構(gòu)、應(yīng)用以及單個(gè)企業(yè)城 市大腦解決方案，缺乏產(chǎn)業(yè)內(nèi)企業(yè)布局的整體視角。本文在分析當(dāng)前我國(guó)城市大腦建設(shè)的背 景后，引用相關(guān)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，重點(diǎn)從企業(yè)布局城市大腦視角展開特征和趨勢(shì)分析，進(jìn)而總結(jié)出 我國(guó)城市大腦建設(shè)面臨的困境，并給出相關(guān)建議。 1 當(dāng)前我國(guó)城市大腦的建設(shè)背景 1.1 政策驅(qū)動(dòng) 政策持續(xù)加碼，多省市政策頻出。國(guó)家層面，“十四五”規(guī)劃明確提出“分級(jí)分類推進(jìn) 新型智慧城市建設(shè)，完善城市信息模型平臺(tái)和運(yùn)行管理服務(wù)平臺(tái)，推進(jìn)城市數(shù)據(jù)大腦建設(shè)”。 地方層面，浙江、廣東、山東、安徽等省走在前列，緊鑼密鼓出臺(tái)相關(guān)政策和標(biāo)準(zhǔn)。通過梳 理典型省市近年“城市大腦” 相關(guān)政策及其要點(diǎn)（見表 1），可以看出當(dāng)前我國(guó)“城市大腦” 政策關(guān)注的重點(diǎn)正逐步由頂層規(guī)劃轉(zhuǎn)向行動(dòng)計(jì)劃、應(yīng)用場(chǎng)景、數(shù)據(jù)治理、建設(shè)管理規(guī)范等領(lǐng) 域。 表 1 典型省市“城市大腦”相關(guān)政策及其要點(diǎn) 1.2 需求驅(qū)動(dòng) 政府城市數(shù)智治理需求旺盛，城市大腦建設(shè)提速。一方面，城市大腦市場(chǎng)空間大且進(jìn)入 274

高速增長(zhǎng)期，其已全面融入到新型智慧城市更新建設(shè)中，建設(shè)潛力巨大。根據(jù)中國(guó)信息通信 研究院預(yù)計(jì)，城市大腦作為新型智慧城市的核心智能中樞，其項(xiàng)目未來幾年可能保持 100% 以上增速[3]，可以預(yù)見“十四五”時(shí)期將是城市大腦建設(shè)的高速增長(zhǎng)期。另一方面，城市 大腦有助于推動(dòng)城市管理手段、管理模式、管理理念創(chuàng)新，有助于大幅提升城市管理效率， 有益于持續(xù)提升城市精細(xì)化、集約化和智能化管理水平，有利于激發(fā)數(shù)據(jù)要素價(jià)值，是城市 治理體系和治理能力現(xiàn)代化的必由之路[4]。據(jù)此，我國(guó)各省市紛紛加碼城市大腦，在政務(wù)、 交通、醫(yī)療、旅游、應(yīng)急等領(lǐng)域打造全國(guó)“樣板”。如在醫(yī)療領(lǐng)域，鄭州市城市大腦通過建 設(shè)“120 智慧生命通道”平臺(tái)，使急救 120 突發(fā)心梗救治時(shí)間最快用時(shí)僅 11 min，比黃金救 援的 120 min 縮短了 90%。在交通領(lǐng)域，合肥市應(yīng)用“交通超腦”，讓市民享受更便捷的出 行。高德地圖《中國(guó)主要城市交通分析報(bào)告》[5]顯示，2020 年我國(guó) 50 個(gè)主要城市中，合肥 市高峰行程延時(shí)指數(shù)下降率排名第 10，同比下降 3.1%。 1.3 供給驅(qū)動(dòng) 技術(shù)持續(xù)演進(jìn)迭代，企業(yè)供給力旺盛。一方面，隨著技術(shù)的不斷創(chuàng)新，5G、AI、物聯(lián)網(wǎng)、 大數(shù)據(jù)、云計(jì)算、CIM、數(shù)字孿生等新一代信息技術(shù)集群突破的態(tài)勢(shì)愈加清晰，推動(dòng)城市大 腦技術(shù)架構(gòu)持續(xù)演進(jìn)升級(jí)。另一方面，企業(yè)的供給力不斷加強(qiáng)。自阿里巴巴于 2016 年發(fā)布 “ET 城市大腦”后，科技巨頭、運(yùn)營(yíng)商、設(shè)備商也爭(zhēng)相入局，紛紛基于自身核心優(yōu)勢(shì)和行 業(yè)能力，打造各具特色的城市大腦“名片”（見表 2），如阿里巴巴“城市大腦 3.0”、騰訊“WeCity 未來城市 2.0”、華為“市智能體”、百度“城市大腦”、科大訊飛和中國(guó)移動(dòng)“城市超腦”、 京東“城市操作系統(tǒng)”以及 360“城市安全大腦”等[4,6,7]。 表 2 企業(yè)布局城市大腦的情況 2 企業(yè)布局城市大腦的特征和趨勢(shì) 2.1 占領(lǐng)新型智慧城市建設(shè)的價(jià)值高點(diǎn)是企業(yè)布局城市大腦的目的 （1）城市大腦是新型智慧城市的中樞。城市大腦平均單價(jià)高，筆者通過整理中國(guó)政府 采購(gòu)網(wǎng)城市大腦相關(guān)招標(biāo)信息發(fā)現(xiàn)，近兩年頭部互聯(lián)網(wǎng)科技企業(yè)（如百度、阿里巴巴、華為、 275

騰訊）參與的綜合型城市大腦相關(guān)項(xiàng)目均價(jià)過億元，且項(xiàng)目可持續(xù)性較強(qiáng)。 （2）搶占智慧城市建設(shè)的制高點(diǎn)。企業(yè)通過城市大腦建設(shè)搶占城市入口平臺(tái)和核心數(shù) 據(jù)資源，城市大腦向下連接感知層做數(shù)據(jù)匯入整合，向上定義應(yīng)用接口，通過布局城市應(yīng)用 接口，搶先占領(lǐng)城市入口并掌握城市核心數(shù)據(jù)資源，進(jìn)而獲得發(fā)展的主動(dòng)權(quán)。 （3）城市大腦具有示范作用，同時(shí)也能承載企業(yè)業(yè)務(wù)生態(tài)的延伸。一方面城市大腦對(duì) 平臺(tái)、技術(shù)、數(shù)據(jù)、AI 等多方面綜合能力要求高，最能體現(xiàn)企業(yè)的綜合實(shí)力，對(duì)于企業(yè)來 說具有標(biāo)桿和示范的意義。另一方面企業(yè)在城市大腦項(xiàng)目的建設(shè)過程中，往往會(huì)將自身的業(yè) 務(wù)生態(tài)向其遷移，從而實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)生態(tài)的擴(kuò)展和延伸。 2.2 從競(jìng)爭(zhēng)格局看，呈現(xiàn)頭部企業(yè)壟斷競(jìng)爭(zhēng)格局 根據(jù)中國(guó)政府采購(gòu)網(wǎng)及其他網(wǎng)站公開資料，筆者整理了近 2 年多企業(yè)中標(biāo)超過 5000 萬 元的城市大腦相關(guān)的 102 個(gè)項(xiàng)目（檢索關(guān)鍵詞涵蓋城市大腦、城市運(yùn)營(yíng)管理平臺(tái)、智慧城市 數(shù)字平臺(tái)、交通大腦等），涉及金額近 300 億元，單個(gè)項(xiàng)目平均中標(biāo)金額約 2.6 億元（見圖 1）。通過分析發(fā)現(xiàn)，頭部企業(yè)在市場(chǎng)份額、中標(biāo)金額、采購(gòu)方式和項(xiàng)目類型方面都表現(xiàn)出絕 對(duì)優(yōu)勢(shì)。 圖 1 近 3 年企業(yè)中標(biāo) 5000 萬元以上“城市大腦”相關(guān)項(xiàng)目情況 （1）市場(chǎng)份額方面，頭部企業(yè)占據(jù)半壁江山，中標(biāo)項(xiàng)目 59 個(gè)，市場(chǎng)占有率 58%，其 中阿里系企業(yè)累計(jì)中標(biāo) 21 個(gè)項(xiàng)目，占比 20%；華為系企業(yè)累計(jì)中標(biāo) 16 個(gè)項(xiàng)目，占比 16%； 騰訊系企業(yè)累計(jì)中標(biāo) 14 個(gè)項(xiàng)目，占比 14%；百度系企業(yè)累計(jì)中標(biāo) 8 個(gè)項(xiàng)目，占比 8%。運(yùn) 營(yíng)商和集成商市場(chǎng)占有率均約 11%，其他企業(yè)（涉及設(shè)備商、中小科技企業(yè)等）中標(biāo) 21 個(gè) 項(xiàng)目，占比 20%。 （2）中標(biāo)金額方面，5000 萬元~1 億元項(xiàng)目占比 34%，1 億~5 億元項(xiàng)目占比 53%，中 標(biāo)金額超過 5 億元的項(xiàng)目占比 13%。頭部企業(yè)中標(biāo)總金額近 60%，其中阿里巴巴中標(biāo)金額 最大，其次是華為和騰訊，百度相對(duì)較弱。 （3）采購(gòu)方式方面，公開招標(biāo)、單一來源和競(jìng)爭(zhēng)性磋商占比分別為 53%、38%和 9%。 頭部企業(yè)控標(biāo)能力強(qiáng)，阿里巴巴、華為和騰訊近 7 成項(xiàng)目來自單一來源和競(jìng)爭(zhēng)性磋商，百度、 運(yùn)營(yíng)商、集成商等其他中小企業(yè)的控標(biāo)能力相對(duì)較弱，且多采取公開招標(biāo)形式。 （4）項(xiàng)目類型方面，主要分為綜合型城市大腦（如城市大腦、數(shù)字政府、新型智慧城 市等）和單領(lǐng)域型城市大腦（如公安、交通、政務(wù)等城市大腦），頭部企業(yè)熱衷運(yùn)作綜合類 型城市大腦項(xiàng)目，其他企業(yè)結(jié)合自身優(yōu)勢(shì)專注于細(xì)分領(lǐng)域城市大腦建設(shè)。 2.3 從業(yè)務(wù)布局看，企業(yè)均結(jié)合核心優(yōu)勢(shì)強(qiáng)勢(shì)入局 （1）基于“云數(shù)”優(yōu)勢(shì)，通過打造城市級(jí)“云數(shù)”平臺(tái)，面向生態(tài)企業(yè)打造“合作生 態(tài)”。如阿里巴巴依托阿里云和飛天操作系統(tǒng)，打造城市大腦超級(jí)計(jì)算平臺(tái)，覆蓋數(shù)據(jù)的獲 取、存儲(chǔ)、管理、分析和應(yīng)用的“全生命周期”。 276

（2）基于 AI 核心技術(shù)，提供具有“AI 思維”的解決方案。如百度基于百度大腦、阿波 羅平臺(tái)、百度自動(dòng)駕駛、智能云等核心能力，打造 AI 智能城市；科大訊飛依托 AI 智能語音 等打造“城市超腦計(jì)劃”。 （3）基于城市服務(wù)平臺(tái)匯聚公眾優(yōu)勢(shì)，依托平臺(tái)用戶，打造便民服務(wù)場(chǎng)景應(yīng)用，擴(kuò)容 升級(jí)城市大腦。如騰訊以騰訊云的基礎(chǔ)產(chǎn)品和能力為底層，利用大流量的社交優(yōu)勢(shì)與政府部 門合作推出公眾號(hào)和服務(wù)，在電子政務(wù)、交通旅游、醫(yī)療衛(wèi)生等領(lǐng)域發(fā)力。 （4）基于一體化解決方案優(yōu)勢(shì)，集成商、運(yùn)營(yíng)商等通過對(duì)產(chǎn)業(yè)鏈供應(yīng)鏈的整合，提供 從設(shè)計(jì)到建設(shè)到運(yùn)營(yíng)服務(wù)等一體化的解決方案能力。如中國(guó)系統(tǒng)以 4.2 億元中標(biāo)智慧黃石建 設(shè)運(yùn)營(yíng)項(xiàng)目。 2.4 從運(yùn)營(yíng)模式看，呈現(xiàn)企業(yè)總包、政企合作和領(lǐng)軍企業(yè)生態(tài)圈建設(shè) 3 種主流模式 （1）企業(yè)總包建設(shè)。城市大腦由某家企業(yè)總負(fù)責(zé)建設(shè)運(yùn)營(yíng)，總包企業(yè)多為與該城市簽 訂戰(zhàn)略合作協(xié)議的領(lǐng)軍 ICT 企業(yè)。如?？谑谐鞘写竽X項(xiàng)目由阿里云作為總包供應(yīng)商。 （2）政企合作組建公司開展建設(shè)運(yùn)營(yíng)。如濟(jì)南交通大腦建設(shè)服務(wù)項(xiàng)目由智慧泉城智能 科技公司承擔(dān)，該公司是政府和浪潮聯(lián)合組建的公司。 （3）領(lǐng)軍企業(yè)生態(tài)圈建設(shè)。城市大腦由某個(gè)領(lǐng)軍企業(yè)負(fù)責(zé)總體架構(gòu)和核心模塊建設(shè)， 并匯聚一批專業(yè)化企業(yè)共同參與城市大腦不同模塊的建設(shè)。如華為聯(lián)合中軟國(guó)際開展江都區(qū) 智慧城市數(shù)字平臺(tái)及城市大腦建設(shè)[8]。 由于城市大腦建設(shè)投入資金大、技術(shù)更新迭代快、平臺(tái)系統(tǒng)復(fù)雜度高、運(yùn)營(yíng)服務(wù)時(shí)間長(zhǎng)、 涉及方眾多，導(dǎo)致運(yùn)營(yíng)模式相對(duì)復(fù)雜、各有利弊，現(xiàn)在仍處在探索階段。企業(yè)總包建設(shè)模式 因受限于總包企業(yè)的能力，在一些細(xì)分的專業(yè)領(lǐng)域缺乏建設(shè)經(jīng)驗(yàn)；政企合作建設(shè)模式運(yùn)作流 程長(zhǎng)，且政企職責(zé)界面劃分不清晰；領(lǐng)軍企業(yè)建設(shè)模式依托于領(lǐng)軍企業(yè)的生態(tài)管控能力，溝 通和協(xié)作成本大。 2.5 從技術(shù)架構(gòu)看，企業(yè)多構(gòu)建“基礎(chǔ)底座+能力中臺(tái)+N 個(gè)應(yīng)用”通用架構(gòu) 典型的城市大腦技術(shù)架構(gòu)由新型數(shù)字化基礎(chǔ)設(shè)施、大腦平臺(tái)（計(jì)算平臺(tái)+數(shù)據(jù)平臺(tái)+算法 平臺(tái)）、行業(yè)系統(tǒng)、超級(jí)應(yīng)用構(gòu)成。企業(yè)圍繞城市現(xiàn)代化治理體系需求，基于自身技術(shù)、數(shù) 據(jù)和生態(tài)，多構(gòu)建“基礎(chǔ)底座+能力中臺(tái)+N 個(gè)應(yīng)用”的通用技術(shù)架構(gòu)。阿里城市大腦 3.0 主 要由穩(wěn)定的“云”（統(tǒng)一基礎(chǔ)平臺(tái)+飛天云平臺(tái)）、強(qiáng)大的“腦”（兩中臺(tái)+中樞+城市管理中心 流程再造+N 大應(yīng)用領(lǐng)域）和靈活的“端”（政務(wù)移動(dòng)端+企業(yè)移動(dòng)端+個(gè)人移動(dòng)端）構(gòu)成。阿 里城市大腦 3.0 強(qiáng)化了感知和 AI 能力，采用智能化手段對(duì)城市全部場(chǎng)景進(jìn)行穿透式感知和 反饋，實(shí)現(xiàn)了城市治理與服務(wù)的全局化、數(shù)字化、精細(xì)化、實(shí)時(shí)化。騰訊 WeCity2.0 技術(shù)架 構(gòu)通過構(gòu)建全域數(shù)字底座，打造一體化融合引擎，升級(jí)六大領(lǐng)域（如服務(wù)、協(xié)同、監(jiān)管、決 策、治理、產(chǎn)城）能力并打通泛在終端入口，全面提升城市綜合能力。華為的“城市智能體” 定位云網(wǎng)邊端協(xié)同的一體化智能系統(tǒng)，包含智能交互、智能聯(lián)結(jié)、智能中樞和智慧應(yīng)用 4 層架構(gòu)。 2.6 從生態(tài)布局看，企業(yè)借投資并購(gòu)補(bǔ)齊生態(tài)“短板” 企業(yè)借投資并購(gòu)補(bǔ)齊產(chǎn)業(yè)鏈“短板”，構(gòu)建從底層到平臺(tái)層再到應(yīng)用層的城市大腦生態(tài) 圈。阿里巴巴在解決方案領(lǐng)域投資了潤(rùn)和軟件、奧哲網(wǎng)絡(luò)、DataArtisans、長(zhǎng)亭科技、九州 云騰等；在 AI 領(lǐng)域投資了深度學(xué)習(xí)平臺(tái)商湯科技和人臉識(shí)別公司曠視科技；在智能交通領(lǐng) 域投資了千方科技和明覺科技；在與政府組建合資公司方面，成立了數(shù)字鄭州、數(shù)字海南、 數(shù)字浙江、數(shù)字寧波等。騰訊在中臺(tái)投資了中大凱旋、飛渡科技等，搭建起城市的應(yīng)用中臺(tái)、 數(shù)據(jù)中臺(tái)；在前臺(tái)投資了東華軟件、北明軟件、奧格智能、天闕科技等公司，在數(shù)字政務(wù)、 城市治理、城市決策等方向上布局；未來將重點(diǎn)投資精細(xì)化城市治理、科學(xué)城市規(guī)劃及決策 等方向上的優(yōu)質(zhì)企業(yè)。百度在云計(jì)算領(lǐng)域投資了漢得信息，在解決方案提供商領(lǐng)域投資了東 277

軟集團(tuán)、東軟醫(yī)療，在 AI 領(lǐng)域投資了人臉識(shí)別公司阿波羅智行。華為成立了哈勃科技投資 公司，重點(diǎn)聚焦半導(dǎo)體細(xì)分領(lǐng)域，投資慶虹電子、思瑞浦微電子、常州富烯科技、江西燦勤 科技等公司，旨在補(bǔ)齊產(chǎn)業(yè)鏈短板環(huán)節(jié)。 3 城市大腦建設(shè)面臨的困境 （1）政策標(biāo)準(zhǔn)有待進(jìn)一步完善。國(guó)家、省市層面缺少城市大腦領(lǐng)域的標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范，各 地在城市大腦的建設(shè)過程中，更多依賴中標(biāo)企業(yè)城市大腦的建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)和方案，存在跨系統(tǒng)、 跨行業(yè)、跨地域建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范不一致的問題，尤其在跨地域?qū)用骐y以形成一個(gè)協(xié)同工作整體。 （2）賦能城市治理的能力有待提高。目前，城市大腦更多擁有的是展示功能，后臺(tái)深 度學(xué)習(xí)和模擬預(yù)測(cè)能力不夠，在面對(duì)新冠肺炎疫情、鄭州暴雨時(shí)應(yīng)對(duì)略顯失控。此外，城市 大腦在領(lǐng)域協(xié)同方面能力不足，應(yīng)用有待進(jìn)一步深化，目前多局限在交通、網(wǎng)格化管理等單 一業(yè)務(wù)單元，而在公共安全、生態(tài)環(huán)境、應(yīng)急管理等方面與賦能新時(shí)代城市精細(xì)化治理存在 差距。 （3）數(shù)據(jù)要素價(jià)值不能有效凸顯。目前，城市大腦初步具備數(shù)據(jù)匯聚、數(shù)據(jù)治理、數(shù) 據(jù)開發(fā)、數(shù)據(jù)共享能力，但是由于系統(tǒng)壁壘以及先期建設(shè)的平臺(tái)城市態(tài)勢(shì)感知能力不足，導(dǎo) 致數(shù)據(jù)共享開發(fā)和利用程度不夠，數(shù)據(jù)要素價(jià)值不能有效凸顯，數(shù)據(jù)協(xié)同治理效能有待進(jìn)一 步提升。 （4）數(shù)據(jù)和網(wǎng)絡(luò)安全面臨挑戰(zhàn)。部分城市大腦建設(shè)由于政府主導(dǎo)能力有限，易造成頭 部企業(yè)壟斷公共數(shù)據(jù)資源，導(dǎo)致政府、企業(yè)、市民的數(shù)據(jù)存在安全隱患的問題。 4 啟示和建議 4.1 企業(yè)層面 建議企業(yè)基于自身資源稟賦，從標(biāo)準(zhǔn)、能力、生態(tài)、運(yùn)營(yíng)四大方面助力城市大腦建設(shè)。 （1）積極參與標(biāo)準(zhǔn)制定，主導(dǎo)或參與城市大腦、綜合管理服務(wù)平臺(tái)等相關(guān)國(guó)家和省市 標(biāo)準(zhǔn)制定。 （2）增強(qiáng)“城市大腦”能力，發(fā)揮自身核心優(yōu)勢(shì)，提供模塊化工具化能力，構(gòu)筑數(shù)字 技術(shù)融合貫通的“城市大腦”平臺(tái)，拓展公安、交通、社區(qū)、安全、應(yīng)急等細(xì)分領(lǐng)域城市大 腦建設(shè)，打造城市大腦創(chuàng)新業(yè)務(wù)應(yīng)用和產(chǎn)品。 （3）構(gòu)筑優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)的“生態(tài)圈”，從頂層設(shè)計(jì)、解決方案、中臺(tái)能力、技術(shù)研發(fā)、業(yè)務(wù) 應(yīng)用等多方面引入優(yōu)質(zhì)合作伙伴，補(bǔ)齊能力“短板”。 （4）創(chuàng)新商業(yè)運(yùn)營(yíng)模式，探索以投資、并購(gòu)、合資、政府和社會(huì)資本合作 （Public-Private-Partnership，PPP）、房地產(chǎn)投資信托基金（Real Estate Investment Trusts，REITs） 等方式入局城市大腦，與政府和生態(tài)鏈企業(yè)建立共贏的生態(tài)關(guān)系。 4.2 政府層面 建議政府從政策標(biāo)準(zhǔn)、數(shù)據(jù)治理、數(shù)據(jù)安全、平臺(tái)生態(tài)四大方面推進(jìn)城市大腦建設(shè)。 （1）突出政策標(biāo)準(zhǔn)引導(dǎo)。加快出臺(tái)以城市大腦為主的標(biāo)準(zhǔn)和指導(dǎo)意見，涵蓋數(shù)據(jù)資源、 數(shù)據(jù)治理、網(wǎng)絡(luò)安全、項(xiàng)目建設(shè)、技術(shù)攻關(guān)、場(chǎng)景應(yīng)用等方面，用于規(guī)范和指導(dǎo)全國(guó)的城市 大腦建設(shè)[9]；同時(shí)，對(duì)城市大腦先行試點(diǎn)地市給予政策和資金扶持，推廣標(biāo)桿城市在建設(shè) 方案、應(yīng)用創(chuàng)新、運(yùn)營(yíng)模式上的最佳實(shí)踐案例。 （2）提升數(shù)據(jù)治理能力。加大數(shù)據(jù)共享的開發(fā)力度，實(shí)現(xiàn)部門、地域數(shù)據(jù)互聯(lián)互通， 提升數(shù)據(jù)的可靠性和安全性[10]。增強(qiáng)政府對(duì)公共和個(gè)人數(shù)據(jù)的監(jiān)測(cè)和掌控能力，發(fā)揮大數(shù) 據(jù)在城市管理、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行、交通出行、公共安全、生態(tài)環(huán)境、應(yīng)急管理等領(lǐng)域的預(yù)警監(jiān)測(cè)、 278

綜合分析、智能決策等功能，提升政府精細(xì)化治理能力。 （3）打造數(shù)據(jù)安全能力。加強(qiáng)關(guān)鍵信息基礎(chǔ)設(shè)施安全保護(hù)，強(qiáng)化關(guān)鍵數(shù)據(jù)資源保護(hù)能 力，增強(qiáng)數(shù)據(jù)安全預(yù)警和溯源能力，建立規(guī)范合理的數(shù)據(jù)治理體系，加強(qiáng)公共和個(gè)人數(shù)據(jù)安 全和隱私保護(hù)，注重區(qū)塊鏈、量子、云安全等技術(shù)在網(wǎng)絡(luò)安全領(lǐng)域的創(chuàng)新，打造零信任安全 體系，保障城市大腦數(shù)據(jù)安全。 （4）搭建平臺(tái)創(chuàng)造生態(tài)。搭建城市大腦建設(shè)平臺(tái)，與各類數(shù)字企業(yè)共同建設(shè)城市大腦 合作生態(tài)圈，提供平等競(jìng)爭(zhēng)的市場(chǎng)環(huán)境。支持社會(huì)主體參與交通出行、智慧社區(qū)、智能泊車 等盈利強(qiáng)的城市大腦場(chǎng)景建設(shè)。與企業(yè)共同探索城市大腦新運(yùn)營(yíng)模式，適當(dāng)“授權(quán)”但不“放 權(quán)”，激發(fā)各類主體的市場(chǎng)活力。 5 結(jié)束語 在百年變局疊加世紀(jì)疫情的背景下，各大城市提速數(shù)字治理，城市大腦建設(shè)迎來新機(jī)遇。 城市大腦建設(shè)是一個(gè)復(fù)雜的系統(tǒng)工程，需要政府、企業(yè)、公眾等多方參與、協(xié)同治理，因此 亟待打造政府引導(dǎo)、市場(chǎng)主導(dǎo)、公眾參與的多主體協(xié)同建設(shè)運(yùn)營(yíng)的生態(tài)體系，共同推進(jìn)我國(guó) 城市大腦建設(shè)，助力城市治理體系和治理能力現(xiàn)代化。 279

18.從二維到三維，自然資源信息化還有哪些新機(jī)會(huì)? | 實(shí)景三維觀察 數(shù)字應(yīng)用從二維到三維的整體趨勢(shì)，正在影響著自然資源信息化治理模式。 “新型基礎(chǔ)測(cè)繪”“實(shí)景三維中國(guó)”“自然資源三維立體時(shí)空數(shù)據(jù)模型”“自然資 源三維立體‘一張圖’”等建設(shè)，催生出了“自然資源實(shí)體”“三維立體時(shí)空數(shù)據(jù) 模型”“語義化”等新名詞。 面對(duì)不斷更新迭代的三維項(xiàng)目和產(chǎn)品，業(yè)界人士難免生出“眼花繚亂”之感。 但回看 2019 年 11 月自然資源部發(fā)布的《自然資源部信息化建設(shè)總體方案》會(huì)發(fā) 現(xiàn)，無論是二維還是三維，自然資源信息化建設(shè)的內(nèi)核未變，自然資源“兩統(tǒng)一” 的整體趨勢(shì)也未變。 除了“三維”，自然資源信息化領(lǐng)域仍有許多工作要做。 自然資源監(jiān)管“一盤棋” 隨著各級(jí)政策文件、技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)不斷推出，自然資源信息化的框架已逐漸清晰。 4 月 18 日，自然資源部辦公廳印發(fā)新一批新型基礎(chǔ)測(cè)繪與實(shí)景三維中國(guó)建設(shè)技 術(shù)文件，包括《基于 1∶500 1∶1 000 1∶2 000 基礎(chǔ)地理信息要素?cái)?shù)據(jù)轉(zhuǎn)換生 產(chǎn)基礎(chǔ)地理實(shí)體數(shù)據(jù)技術(shù)規(guī)程》《基礎(chǔ)地理實(shí)體數(shù)據(jù)采集生產(chǎn)技術(shù)規(guī)程》及《基 礎(chǔ)地理實(shí)體語義化基本規(guī)定》，為實(shí)景三維中國(guó)建設(shè)全面提速再次夯實(shí)標(biāo)準(zhǔn)基礎(chǔ)。 同時(shí)，實(shí)景三維數(shù)據(jù)生產(chǎn)及更新、時(shí)空數(shù)據(jù)庫(kù)建設(shè)及維護(hù)等工作，也被列入了各 省市基礎(chǔ)測(cè)繪規(guī)劃及重點(diǎn)任務(wù)當(dāng)中。 從二維到三維，測(cè)繪與地理信息工作正在發(fā)生包括體制機(jī)制、工作流程、技術(shù)能 力的全方位變化。而自然資源大部門的整合以及自然資源信息化建設(shè)的推進(jìn)，是 這一切變化的起點(diǎn)。 2018 年 3 月，自然資源部獲批成立，將發(fā)展改革委、國(guó)土資源部、環(huán)境保護(hù)部、 住房城鄉(xiāng)建設(shè)部、農(nóng)業(yè)部等多個(gè)相關(guān)職能部門整合，肩負(fù)起了統(tǒng)一行使全民所有 自然資源資產(chǎn)所有者職責(zé)，統(tǒng)一行使所有國(guó)土空間用途管制和生態(tài)保護(hù)修復(fù)職 責(zé)，實(shí)現(xiàn)山水林田湖草整體保護(hù)、系統(tǒng)修復(fù)、綜合治理的重任。 2019 年 11 月自然資源部發(fā)布的《自然資源部信息化建設(shè)總體方案》（下文簡(jiǎn)稱 《方案》）中，明確提出建立三維立體自然資源“一張圖”，推進(jìn)三維實(shí)景數(shù)據(jù)庫(kù) 建設(shè)、強(qiáng)化三維數(shù)據(jù)的管理、展示和應(yīng)用。 280

目前，自然資源信息化建設(shè)已經(jīng)進(jìn)入深化建設(shè)階段。按照《方案》，到 2025 年 將建成以自然資源“一張圖”為基礎(chǔ)的自然資源大數(shù)據(jù)體系，基本形成“數(shù)據(jù)驅(qū) 動(dòng)、精準(zhǔn)治理”的自然資源監(jiān)管決策機(jī)制。 自上而下，“山水林田湖草沙”監(jiān)管正逐漸被納入統(tǒng)一的“一張網(wǎng)、一張圖、一 個(gè)平臺(tái)、三大應(yīng)用體系”當(dāng)中。包括新型基礎(chǔ)測(cè)繪、實(shí)景三維中國(guó)及三維立體時(shí) 空數(shù)據(jù)庫(kù)的建設(shè)工作，都在圍繞這一目標(biāo)推進(jìn)。 不久前，自然資源部國(guó)土測(cè)繪司司長(zhǎng)武文忠闡明了“新型基礎(chǔ)測(cè)繪”、“實(shí)景三維 中國(guó)”、“時(shí)空大數(shù)據(jù)平臺(tái)”三者之間的關(guān)系。他表示，新型基礎(chǔ)測(cè)繪是要構(gòu)建我 們的能力基礎(chǔ)，實(shí)景三維中國(guó)是要構(gòu)建我們的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)，時(shí)空大數(shù)據(jù)平臺(tái)是要構(gòu) 建我們的服務(wù)基礎(chǔ)。 所以，新型基礎(chǔ)測(cè)繪是構(gòu)建實(shí)景三維中國(guó)的能力支撐體系，而實(shí)景三維中國(guó)是新 型基礎(chǔ)測(cè)繪的標(biāo)準(zhǔn)化產(chǎn)品之一，它又是時(shí)空大數(shù)據(jù)平臺(tái)的基礎(chǔ)時(shí)空數(shù)據(jù)集，而時(shí) 空大數(shù)據(jù)平臺(tái)則是新型基礎(chǔ)測(cè)繪和實(shí)景三維中國(guó)的服務(wù)窗口。三者是相互關(guān)聯(lián)、 相互依存的上、中、下游關(guān)系。 透過“三維”看本質(zhì) 各個(gè)三維信息化建設(shè)項(xiàng)目雖然名稱不同，但殊途同歸。 “站在技術(shù)支撐單位的角度來理解，無論業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)、規(guī)劃數(shù)據(jù)、土地?cái)?shù)據(jù)還是基 礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)，無論是實(shí)景三維中國(guó)還是自然資源三維立體時(shí)空數(shù)據(jù)庫(kù)，最終 都將匯集于三維自然資源‘一張圖’，并基于此對(duì)外提供服務(wù)。”易智瑞高級(jí)副總 裁康銘向泰伯網(wǎng)表示。 “基于這樣的理解，會(huì)發(fā)現(xiàn)雖然涉及三維的條線很多，但本質(zhì)需求是不變的?！? 康銘表示：“作為平臺(tái)企業(yè)，我們?cè)谶@一領(lǐng)域的關(guān)注點(diǎn)也圍繞兩個(gè)核心不變：一 是繼續(xù)研發(fā)和加強(qiáng)市場(chǎng)所需的三維核心技術(shù)，加快產(chǎn)品研發(fā)和升級(jí)換代；二是緊 緊圍繞用戶核心需求，研究從二維到三維迭代過程中能解決哪些新的問題。” “不過，針對(duì)不同業(yè)務(wù)條線、不同環(huán)節(jié)的需求也各不相同，因此在數(shù)據(jù)生產(chǎn)、數(shù) 據(jù)處理、流程整合、平臺(tái)搭建等具體工作上，仍然有細(xì)微差異。” 以目前關(guān)注度最高的實(shí)景三維中國(guó)建設(shè)和三維立體時(shí)空數(shù)據(jù)庫(kù)建設(shè)為例，二者之 間存在密切關(guān)聯(lián)，但工作內(nèi)容有所差異。 自然資源部國(guó)土測(cè)繪司武文忠司長(zhǎng)表示，實(shí)景三維中國(guó)建設(shè)是未來各類時(shí)空數(shù)據(jù) 建設(shè)的時(shí)空基底。國(guó)家基礎(chǔ)地理信息中心原副主任劉若梅此前表示，將把三維立 體時(shí)空數(shù)據(jù)庫(kù)建設(shè)為自然資源調(diào)查監(jiān)測(cè)各類空間數(shù)據(jù)成果的集成平臺(tái)和應(yīng)用服 務(wù)平臺(tái)。 281

武大吉奧副總裁凌海鋒向泰伯網(wǎng)介紹：“實(shí)景三維中國(guó)建設(shè)和三維立體時(shí)空數(shù)據(jù) 庫(kù)建設(shè)都采用了實(shí)體化的理念，建立基礎(chǔ)地理、自然資源的實(shí)體化數(shù)據(jù)體系，強(qiáng) 調(diào)數(shù)據(jù)的對(duì)象化、三維化、實(shí)體化、時(shí)序化，強(qiáng)調(diào)三維場(chǎng)景的應(yīng)用?！? 凌海鋒表示，實(shí)景三維中國(guó)建設(shè)形成的地形級(jí)、城市級(jí)數(shù)據(jù)成果是三維立體時(shí)空 數(shù)據(jù)庫(kù)建設(shè)的基礎(chǔ)。三維立體時(shí)空數(shù)據(jù)庫(kù)則更專注于支撐自然資源調(diào)查監(jiān)測(cè)成果 的管理，實(shí)景三維中國(guó)成果是三維立體時(shí)空數(shù)據(jù)建設(shè)的重要基礎(chǔ)。 在凌海鋒看來，三維立體時(shí)空數(shù)據(jù)庫(kù)建設(shè)，是自然資源數(shù)據(jù)管理模式的一種創(chuàng)新， 其難點(diǎn)在于如何落實(shí)“基于全國(guó)統(tǒng)一的三維空間框架，構(gòu)建自然資源三維立體時(shí) 空數(shù)據(jù)模型，準(zhǔn)確表達(dá)地上、地表、地下各類自然資源空間關(guān)系及屬性信息”， 同時(shí)建立三維立體時(shí)空數(shù)據(jù)庫(kù)與自然資源已有數(shù)據(jù)體系的聯(lián)系。 而被看作時(shí)空基底的實(shí)景三維中國(guó)建設(shè)過程中，也面臨著不少難點(diǎn)，在包括頂層 設(shè)計(jì)、技術(shù)路線、應(yīng)用效果、可持續(xù)運(yùn)營(yíng)等方面，都還存在討論的空間。 機(jī)遇不只源于“三維” 自然資源一體化、立體式監(jiān)管的模式變化，以及產(chǎn)業(yè)升級(jí)的迫切需求，為從業(yè)者 帶來了全新的挑戰(zhàn)和巨大機(jī)遇。業(yè)界應(yīng)理清思路，用整體眼光看待自然資源信息 化建設(shè)，以便更好地融入自然資源信息化的整體建設(shè)進(jìn)程當(dāng)中 凌海鋒表示：“從業(yè)者需要認(rèn)清測(cè)繪地理信息工作面臨的新形勢(shì)、各方的新需求、 承擔(dān)的新職能，圍繞構(gòu)建統(tǒng)一空間基準(zhǔn)、統(tǒng)一本底數(shù)據(jù)，升級(jí)改造測(cè)繪地理信息 業(yè)務(wù)與技術(shù)體系。” “面向已有成果，探索基礎(chǔ)測(cè)繪數(shù)據(jù)、土地利用現(xiàn)狀數(shù)據(jù)、基礎(chǔ)地質(zhì)數(shù)據(jù)、基礎(chǔ) 海洋數(shù)據(jù)的融合，面向‘山水林田湖草沙冰’自然資源‘生命共同體’，找出數(shù) 據(jù)中的‘同’和‘異’，統(tǒng)籌整合一套空間上涵蓋地上、地表、地下，時(shí)間上可 貫通過去、現(xiàn)在和未來的自然資源一體化現(xiàn)狀實(shí)體數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)真正的融合現(xiàn)狀一 張底圖?！? “同時(shí)，探索實(shí)體化技術(shù)服務(wù)自然資源數(shù)據(jù)治理。基于業(yè)務(wù)流程和關(guān)系，構(gòu)建知 識(shí)圖譜，以地塊為單元，通過給地塊賦予唯一編碼，建立時(shí)空、業(yè)務(wù)、社會(huì)信息 等關(guān)聯(lián)，實(shí)現(xiàn)自然資源數(shù)據(jù)一碼統(tǒng)治?！? 康銘表示：“現(xiàn)階段，三維相關(guān)的項(xiàng)目仍處于起步階段，需要一定時(shí)間理清思路。 同時(shí)，三維項(xiàng)目成本相對(duì)較高、建設(shè)周期也相對(duì)更長(zhǎng)，應(yīng)用場(chǎng)景有待探索，短時(shí) 間內(nèi)不可能完全替代原有二維應(yīng)用。” “從二維到三維的數(shù)據(jù)量將產(chǎn)生爆發(fā)性增長(zhǎng)，龐大的數(shù)據(jù)增量將對(duì)業(yè)務(wù)架構(gòu)、數(shù) 據(jù)管理、系統(tǒng)搭建及應(yīng)用開發(fā)帶來更高的挑戰(zhàn)。同時(shí)，三維數(shù)據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)體系仍在 完善過程當(dāng)中，不同來源的數(shù)據(jù)融合方面存在大量工作，各種數(shù)據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)化和統(tǒng) 282

一化將是三維相關(guān)建設(shè)工作中最大的挑戰(zhàn)。另外三維領(lǐng)域還需要時(shí)間形成完整的 產(chǎn)業(yè)業(yè)態(tài)，讓三維從展示深入到真正的行業(yè)應(yīng)用之中?！?康銘認(rèn)為，在未來較長(zhǎng)的時(shí)間內(nèi)，二維數(shù)據(jù)仍然是業(yè)務(wù)應(yīng)用的主體，并將在應(yīng)用 中逐步實(shí)現(xiàn)從二維到三維的過渡。 “雖然三維是現(xiàn)在自然資源領(lǐng)域的一大風(fēng)口，但并不意味著只有三維領(lǐng)域才有機(jī) 會(huì)，實(shí)際上，行業(yè)中需要做的工作還非常多?！?康銘表示：“自然資源部是由多個(gè)部門整合而成的新部門，經(jīng)過一段時(shí)間，各部 門的業(yè)務(wù)邏輯已經(jīng)逐漸理順，但業(yè)務(wù)流程尚未完成深度整合。運(yùn)用數(shù)字化手段， 促進(jìn)業(yè)務(wù)流程深度整合再造，加速實(shí)現(xiàn)自然資源監(jiān)管與利用的‘一盤棋’，我認(rèn) 為是未來一段時(shí)間自然資源領(lǐng)域中最大的機(jī)會(huì)。” 凌海鋒也表示：“相繼出臺(tái)的實(shí)景三維中國(guó)建設(shè)、調(diào)查監(jiān)測(cè)體系建設(shè)、空間規(guī)劃 和用途管制、不動(dòng)產(chǎn)數(shù)據(jù)質(zhì)量提升、耕地保護(hù)、生態(tài)修復(fù)等管理工作要求，都將 需要信息化提供更有效的支撐?！?“在推進(jìn)自然資源信息化的過程中，需要業(yè)內(nèi)企業(yè)共同協(xié)作，避免不健康競(jìng)爭(zhēng)， 形成良性的生態(tài)。業(yè)內(nèi)企業(yè)也需要調(diào)整心態(tài)，迎接大型互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)入局帶來的錯(cuò) 位競(jìng)爭(zhēng)。” 凌海鋒提示：“疫情可能會(huì)成為一個(gè)新的常態(tài)，如何在常態(tài)化的疫情下改變服務(wù) 客戶的模式，也將成為未來一段時(shí)間的挑戰(zhàn)?！? 283

19.從空間數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化到應(yīng)用分析，三維 GIS 持續(xù)助力 實(shí)景三維中國(guó)建設(shè) 2 月 24 日，自然資源部印發(fā)《關(guān)于全面推進(jìn)實(shí)景三維中國(guó)建設(shè)的通知》，明確實(shí) 景三維中國(guó)建設(shè)是面向新時(shí)期測(cè)繪地理信息事業(yè)服務(wù)經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展和生態(tài)文明 建設(shè)新定位、新需求。為支撐實(shí)景三維中國(guó)建設(shè)，MapGIS 在全空間數(shù)據(jù)建模、 融合、處理、可視化、分析等方面進(jìn)行了技術(shù)創(chuàng)新。 一、全空間三維 GIS 數(shù)據(jù)格式標(biāo)準(zhǔn)化 空間數(shù)據(jù)規(guī)范化和標(biāo)準(zhǔn)化可使各種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)得以統(tǒng)一，海量數(shù)據(jù)可以相互共享， 減少重復(fù)勞動(dòng)，便于地理信息的管理和應(yīng)用。MapGIS 通過開放的《 全空間三維 模型數(shù)據(jù)格式及服務(wù)接口規(guī)范 》( M3D ) 標(biāo)準(zhǔn)實(shí)現(xiàn)景觀模型、傾斜攝影模型、 BIM、激光點(diǎn)云、地質(zhì)體等多源異構(gòu)數(shù)據(jù)與服務(wù)的全面融合、共享、與標(biāo)準(zhǔn)化； 通過 WebGL、虛擬現(xiàn)實(shí) (VR)、增強(qiáng)現(xiàn)實(shí) (AR)、游戲引擎多種終端來實(shí)現(xiàn)三維數(shù) 據(jù)的交互與輸出，推動(dòng)全空間的新一代三維 GIS 應(yīng)用。 三維全空間 GIS 技術(shù)體系結(jié)構(gòu)圖 二、數(shù)據(jù)生產(chǎn)—全空間數(shù)據(jù)建模 了解世界最直觀的方式是通過我們的眼睛看到的五彩繽紛的三維客觀世界，但是 從早期的紙質(zhì)地圖到電子地圖呈現(xiàn)給我們的都是一個(gè)平面的世界，是對(duì)客觀世界 的抽象表達(dá)，與真實(shí)的地理環(huán)境有較大的差距。而三維客觀世界的絢麗展示則是 以大量的三維模型數(shù)據(jù)為前提，MapGIS 提供了豐富的建模方法，來構(gòu)建多樣且 精確的三維數(shù)據(jù)。 1? 外部模型導(dǎo)入 現(xiàn)在市面上存在各種建模軟件，如 3DMAX、Smart 3D、Revit 等，MapGIS 支持將 其他軟件的建模成果進(jìn)行導(dǎo)入管理，包括 BIM 模型數(shù)據(jù)、傾斜攝影數(shù)據(jù)、點(diǎn)云 284

數(shù)據(jù)、*.3ds、*.obj、*. dae、*. osgb、*.x、*.fbx 和*.xml 等模型，同時(shí)支持模型 數(shù)據(jù)的參照系矯正和批量導(dǎo)入。實(shí)現(xiàn)模型數(shù)據(jù)由地上地表到地下的完美表現(xiàn)，由 室外到室內(nèi)的細(xì)節(jié)變化。實(shí)現(xiàn)海量數(shù)據(jù)的加載預(yù)覽。 285

BIM 模型 2?地上景觀建模 地上景觀建?？煞譃槎S矢量數(shù)據(jù)建模和三維數(shù)據(jù)建模兩類?；诙S矢量數(shù)據(jù) 或 CAD 數(shù)據(jù)，提供符號(hào)化的景觀建模方法，實(shí)現(xiàn)從地上、地表到地下空間的城 市部件三維模型快速、批量、自動(dòng)化、低成本構(gòu)建。 傾斜攝影模型很真實(shí)，具有“照片化”的渲染效果，但是它實(shí)質(zhì)上是一個(gè)表面模 型，不是實(shí)體模型，無法進(jìn)行分析查詢，因此，MapGIS 提供傾斜攝影單體化功 能，將傾斜攝影變成一個(gè)個(gè)單獨(dú)的、可以被選中的實(shí)體，可以附加屬性，可以被 查詢統(tǒng)計(jì)等，基本思想是將傾斜攝影變?yōu)檎溆跋?影像半自動(dòng)提取矢量區(qū)-靜態(tài) 切割單體化傾斜攝影。 286

傾斜攝影單體化 3?地表地形建模 三維地形建模能夠真實(shí)的反映地表特征和地表現(xiàn)象，能基于等高線或者 DEM 的 數(shù)據(jù)進(jìn)行地表三維建模可視化。 地表地形建模 4?地下空間建模 地下空間建模分為管網(wǎng)建模和地質(zhì)體建模，管網(wǎng)建模典型應(yīng)用場(chǎng)景是地下三維管 線，三維的地下管線不僅直觀逼真，并能正確展示豎直管段等二維圖形中不便于 表示的部件，能夠更清楚地識(shí)別管線與管點(diǎn)設(shè)備之間的連接情況。 287

地質(zhì)體構(gòu)建可根據(jù)建模數(shù)據(jù)的不同，提供鉆孔自動(dòng)建模、鉆孔約束分區(qū)建模、剖 面交互建模、層位自動(dòng)建模、屬性建模、矢柵一體、實(shí)際材料圖建模等多種建模 功能。 288

5?M3D 數(shù)據(jù)生產(chǎn) M3D 數(shù)據(jù)的生產(chǎn)可以通過融合工具來實(shí)現(xiàn)空中、地上、地表、地下數(shù)據(jù)的融合， 將融合后的數(shù)據(jù)通過開放的 M3D SDK 開發(fā)包及豐富數(shù)據(jù)優(yōu)化處理工具，就可以 生產(chǎn)高效的 M3D 數(shù)據(jù)。 289

三、數(shù)據(jù)展示—全空間數(shù)據(jù)融合渲染 隨著技術(shù)的發(fā)展，各種城市信息會(huì)越來越多，體量會(huì)越來越大，對(duì) GIS 平臺(tái)來說， 如何將各種城市信息對(duì)齊，如何解決多源數(shù)據(jù)的統(tǒng)一管理，如何解決大體量數(shù)據(jù) 瀏覽效率的問題，都是全新的挑戰(zhàn)。 對(duì)于新的挑戰(zhàn)，MapGIS 提供了專業(yè)的融合工具，通過坐標(biāo)轉(zhuǎn)換、數(shù)據(jù)配準(zhǔn)、裁 剪、鑲嵌等技術(shù)，支持景觀、BIM、傾斜攝影、管線、地質(zhì)體、地形影像等一體 化管理，實(shí)現(xiàn)全空間數(shù)據(jù)的一體化融合，滿足實(shí)際應(yīng)用需求。在數(shù)據(jù)接入方面， 兼容國(guó)內(nèi)外多種時(shí)空數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)（M3D、BDS、GPS、IOT 協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)等），全面支持 智慧城市“全空間”、“二三維”、“動(dòng)靜態(tài)”的基礎(chǔ)地理、公共專題、行業(yè)專題、 物聯(lián)感知、互聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)接入。 290

對(duì)于大體量數(shù)據(jù)的展示，借助 MapGIS Datastore 分布式數(shù)據(jù)庫(kù)引擎，M3D 數(shù)據(jù)與 第三方獨(dú)立 Spark 分布式計(jì)算框架無縫集成，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)在各類終端的高效渲染。 并新增了基于 UE4 的三維 GIS 游戲引擎插件，全面支持加載景觀模型、M3D 緩 存、動(dòng)畫特效等，可實(shí)現(xiàn)三維場(chǎng)景的逼真展示。 291

四、數(shù)據(jù)分析—全空間數(shù)據(jù)分析 空間分析是 GIS 軟件的核心，MapGIS 支持地上下一體化的通用分析功能，為城 市規(guī)劃建設(shè)、基礎(chǔ)設(shè)施管理等提供立體、動(dòng)態(tài)的空間輔助決策。同時(shí)，融合地學(xué) 大數(shù)據(jù)提供專業(yè)的三維分析工具，實(shí)現(xiàn)地下空間適宜性評(píng)價(jià)、資源量估算、地溫 地?zé)岱治?、地面沉降模擬、水流向分析、水污染模擬等，輔助城市空間規(guī)劃、環(huán) 境監(jiān)測(cè)和保護(hù)、資源的開發(fā)利用和保護(hù)。 隨著國(guó)家的政策發(fā)布，多元數(shù)據(jù)的發(fā)展以及市場(chǎng)的應(yīng)用等，三維 GIS 的市場(chǎng)前景 也會(huì)越來越好。而中地也將致力于提高三維方面的能力，為實(shí)景三維中國(guó)的建設(shè) 保駕護(hù)航。 292

20.一個(gè)底座+多類應(yīng)用，實(shí)景三維成果賦能數(shù)字孿生 城市 隨著 2022 年 2 月自然資源部《關(guān)于全面推進(jìn)實(shí)景三維中國(guó)建設(shè)的通知》的發(fā)布，各地實(shí)景 三維中國(guó)建設(shè)也陸續(xù)拉開帷幕。該文件對(duì)實(shí)景三維成果的應(yīng)用提出了明確的要求：“到 2025 年，地級(jí)以上城市初步形成數(shù)字空間與現(xiàn)實(shí)空間實(shí)時(shí)關(guān)聯(lián)互通能力，為數(shù)字中國(guó)、數(shù)字政府 和數(shù)字經(jīng)濟(jì)提供三維空間定位框架和分析基礎(chǔ)，50%以上的政府決策、生產(chǎn)調(diào)度和生活規(guī)劃 可通過線上實(shí)景三維空間完成；到 2035 年，實(shí)景三維成果的應(yīng)用從地市延伸到縣級(jí)城市， 應(yīng)用普適度要從 2025 年的 50%提升到 80%”。那么如何實(shí)現(xiàn)這樣的目標(biāo)？本文將結(jié)合南京國(guó) 圖信息產(chǎn)業(yè)有限公司（下文簡(jiǎn)稱“國(guó)圖信息”）在智慧城市基礎(chǔ)空間底座（下文簡(jiǎn)稱“空間 底座”）及三維應(yīng)用方面的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，分享“實(shí)景三維成果如何賦能城市應(yīng)用”。 一、總體思路 《實(shí)景三維中國(guó)建設(shè)技術(shù)大綱(2021 版)》（下文簡(jiǎn)稱《大綱》）明確了實(shí)景三維中國(guó)對(duì)于智慧 城市的定位：“為數(shù)字中國(guó)建設(shè)提供統(tǒng)一的空間基底”。《大綱》里提到的“空間基底”其實(shí) 對(duì)大家來說并不陌生，可以追溯到數(shù)字城市地理空間框架、時(shí)空大數(shù)據(jù)平臺(tái)等概念。所以， 對(duì)于智慧城市來說，實(shí)景三維中國(guó)的建設(shè)可以理解為原來智慧城市空間底座的升級(jí)，包括兩 方面：數(shù)據(jù)升級(jí)和平臺(tái)升級(jí)。 國(guó)圖信息針對(duì)“空間底座升級(jí)”提供了軟數(shù)一體化的解決方案：數(shù)據(jù)方面，提供了包括地形 級(jí)、城市級(jí)和部件級(jí)實(shí)景三維數(shù)據(jù)采集和建庫(kù)解決方案；形成實(shí)景三維數(shù)據(jù)庫(kù)后，原有的空 間框架無法滿足管理需求，因此需要升級(jí)空間底座。國(guó)圖信息結(jié)合時(shí)空大數(shù)據(jù)平臺(tái)、新型測(cè) 繪成果基礎(chǔ)支撐平臺(tái)、CIM 基礎(chǔ)平臺(tái)等項(xiàng)目的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，圍繞實(shí)景三維成果如何賦能各類城 市應(yīng)用，形成了“一個(gè)底座+多類應(yīng)用”數(shù)字孿生產(chǎn)品體系，為實(shí)景三維成果的管理、展示、 共享及應(yīng)用提供支撐。 二、實(shí)施方法 結(jié)合城市實(shí)景三維成果和基礎(chǔ)空間底座信息化現(xiàn)狀，方案遵循“兼容并包、按需建設(shè)、分布 實(shí)施”的原則，以實(shí)景三維空間對(duì)象為載體，關(guān)聯(lián)融合各類屬性、感知及文件信息，構(gòu)建能 夠感知城市運(yùn)行、呈現(xiàn)城市發(fā)展、具備城市仿真模擬能力的孿生底座及應(yīng)用賦能城市全生命 周期管理。 01 兼容并包 空間底座盡可能復(fù)用已有的實(shí)景三維數(shù)據(jù)和信息化成果，并以此為基礎(chǔ)，進(jìn)行數(shù)據(jù)治理、融 合及平臺(tái)建設(shè)，通過擴(kuò)充已有空間資源池、提升基礎(chǔ)空間底座能力，以“小代價(jià)、高效率” 的方式構(gòu)建實(shí)景三維成果與城市各類應(yīng)用的橋梁。 02 按需建設(shè) 方案遵從“承載平臺(tái)按需、服務(wù)范圍按需、應(yīng)用方向按需”的原則，構(gòu)建符合客戶需求、具 有地方特色的數(shù)字孿生產(chǎn)品體系。 承載平臺(tái)按需：空間底座作為承載實(shí)景三維成果的基礎(chǔ)平臺(tái)，其核心定位是實(shí)景三維成果的 應(yīng)用、共享。這在一定程度上依賴城市空間底座現(xiàn)狀、智慧城市的頂層設(shè)計(jì)以及主體牽頭建 293

設(shè)部門（一般是自然資源局、大數(shù)據(jù)局或者市級(jí)信息中心）。國(guó)圖信息智慧城市基礎(chǔ)空間底 座不僅能夠滿足實(shí)景三維成果應(yīng)用共享的核心定位，同時(shí)也能兼容目前各個(gè)主流基礎(chǔ)空間底 座（時(shí)空大數(shù)據(jù)平臺(tái)、CIM 基礎(chǔ)平臺(tái)等）。 服務(wù)范圍按需：產(chǎn)品根據(jù)不同行政區(qū)劃級(jí)別提供對(duì)應(yīng)版本的空間底座：行政區(qū)劃級(jí)別越高， 平臺(tái)資源池越偏于宏觀（地形級(jí)、城市級(jí)），平臺(tái)能力越注重資源共享、空間分析、仿真模 擬基礎(chǔ)能力；反之，平臺(tái)資源池越偏向于微觀（城市級(jí)、部件級(jí)），平臺(tái)能力越注重可視化、 綜合監(jiān)管、輔助決策等應(yīng)用能力。截止目前，國(guó)圖信息已經(jīng)積累了涵蓋城市級(jí)、區(qū)縣級(jí)、園 區(qū)級(jí)的多個(gè)空間底座和應(yīng)用案例。 應(yīng)用方向按需：實(shí)景三維成果應(yīng)用方向從時(shí)間維度上涵蓋城市規(guī)劃、建設(shè)、管理全生命周期， 應(yīng)用對(duì)象包括政府、企業(yè)、公眾。應(yīng)用方向應(yīng)結(jié)合城市信息化現(xiàn)狀、建設(shè)優(yōu)先級(jí)、服務(wù)對(duì)象 等因素按需建設(shè)。 03 分布實(shí)施 分布實(shí)施主要與城市現(xiàn)狀、智慧城市建設(shè)步調(diào)相關(guān)，遵循“從無到有，從有到優(yōu)”的實(shí)施步 調(diào)?？臻g底座資源池按需逐步豐富，空間應(yīng)用能力先做到支撐“可看”、“可用”；隨著應(yīng)用 的不斷豐富，歸集到空間底座的數(shù)據(jù)資源和能力不斷提升，從而形成應(yīng)用和空間底座之前的 良性循環(huán)，孿生底座也因此不斷積累更多時(shí)序數(shù)據(jù)和語義信息。這樣結(jié)合業(yè)務(wù)模型，借助二 三維一體化、時(shí)空大數(shù)據(jù)、人工智能等技術(shù)手段，空間應(yīng)用能力逐漸向“可思考”層面拓展， 實(shí)現(xiàn)從數(shù)據(jù)服務(wù)、信息服務(wù)到知識(shí)服務(wù)的跨越，為城市仿真模擬、綜合監(jiān)管以及輔助決策提 供支撐。 三、成果特色 新型測(cè)繪技術(shù)為實(shí)景三維數(shù)據(jù)的采集、建庫(kù)提供了保障，最終形成的實(shí)景三維成果，不管是 數(shù)據(jù)體量、數(shù)據(jù)種類或者數(shù)據(jù)之間的關(guān)聯(lián)復(fù)雜度都要遠(yuǎn)甚從前，國(guó)圖信息將從“多融合、優(yōu) 表達(dá)、全兼容、重應(yīng)用”四方面為實(shí)景三維成果的管理、可視化表達(dá)、共享應(yīng)用提供全面支 撐，賦能數(shù)字孿生城市。 01 多融合 “多融合”主要包括數(shù)據(jù)融合和技術(shù)融合。 通過空間數(shù)據(jù)融合（數(shù)字高程模型和正射影像、BIM 和三維場(chǎng)景、地上空間和地下空間數(shù)據(jù) 等），構(gòu)建靜態(tài)的空間底座；通過空間對(duì)象和業(yè)務(wù)屬性、感知監(jiān)測(cè)的融合，給空間對(duì)象關(guān)聯(lián) 各類屬性，形成動(dòng)靜一體的孿生底座。 技術(shù)融合是指在地理信息技術(shù)的基礎(chǔ)上，融合大數(shù)據(jù)、游戲引擎、物聯(lián)網(wǎng)及人工智能等技術(shù)， 綜合提升在可視化表達(dá)、城市綜合監(jiān)管以及輔助決策等方面的能力，以更好地服務(wù)各類城市 應(yīng)用。 城市空間基礎(chǔ)多源數(shù)據(jù)融合匹配 294