從國家戰略、行業發展、技術成熟度、資本市場合力催生了新的信息化產業應用。重資產行業的信息化行為也是受這種大時代背景的裹挾，陷入了駐足觀望不上數字孿生平臺就是等死，選錯了數字孿生平臺就是找死的兩難境地。那么，接下來需要用實際案例論證數字孿生平臺需要具備哪些基礎技術才具備承載上層業務應用的能力……
一、數字孿生平臺現狀分析1.1市場產品現象分析
從市場產品分析，充斥著自由言論下的各種現象級概念。這里有傳統二三維技術固守陳規、有小場景竭盡極致的炫酷、有專注設計期國際大廠的傲嬌、有游走在數據安全邊界的法外先驅。從積極的一面看市場，未來都是殊途同歸，共抗產業大旗，但是當下泥沙俱下、良莠不齊，不妨抽絲剝繭看看應用現狀。
(1)海量三維數據的應用門檻。
由于二三維數據處理方式存在本質差異，所以傳統的GIS難以在原有技術平臺基礎上再衍生出來一個三維平臺，技術路線、框架不同，只能是改變不了強GIS弱三維的技術本質去擾亂市場。三維數據處理能力是服務于GIS+BIM領域應運而生的三維平臺，旨在解決城市大場景海量數據、工業級別高精度復雜設計數據管理。這些數據處理能力也是邁入城市級、企業級的門檻，才有可能延伸至傳統業務應用，才有可能支撐起當下的各種智慧應用。
(2)頁面美術到業務應用的能力門檻。
由于BIM級別的三維數據處理方式的專業性門檻較高，市場上出現了眾多用定位于影視娛樂行業簡化模型，以其極致的三維科技風冒充BIM級別的三維頁面美術公司。BIM級別的三維數據本質在于通過分級保障在虛擬環境下建立從宏觀到微觀的成體系的、高精度的還原設計、還原現實，這一定是未來三維歷史數據恢復的專業化數據處理產業。而簡化模型三維數據處理定位是面向影視、廣告設計，其數據處理只能浮于表面特效。這也就是為什么市場上諸多三維公司，只能止步于頁面美術展現，永遠不可能進一步深入業務應用。
(3)設計期到運維期的應用拓展門檻。
傳統的三維設計通常應用于建設期，無論是精度還是專業性已經達到極致，雖然國際大廠與國內眾多設計院形成了非常成熟的應用模式，但是傳統技術無法完成寫實還原，應用也僅止步于建設期，難以適應運營期寫實還原場景的應用需求。
(4)數據安全的隱患門檻。
由于企業數據安全的要求，流媒體傳輸成了唯一選擇。傳統三維可視化引擎通過WebGL機制是下載到本地進行渲染，這種數據渲染機制在網絡傳輸過程中難以稱之為數據傳輸的本質安全。
1.2產品技術分析
數字孿生平臺的定位是企業級的數據層平臺，是基于空間二三維數據服務賦能的傳統應用的新技術平臺。從云的角度分析，在一個企業私有云的集中化資源體系，統一進行多源異構數據轉換、輕量化處理、渲染處理，然后再將處理后的空間數據以數字底板形式提供給傳統業務系統做支撐，而前端業務應用無需再考慮這些數據來自于哪些數據源。平臺定位是具備DaaS層數據處理能力的企業級PaaS層平臺，旨在為結合傳統應用衍生迭代出To B SaaS基礎應用平臺，是為傳統應用賦能的新技術平臺。
數字孿生平臺關鍵能力在于具備解決密集資產場景、高精度、構件級三維數據的能力，需要把用戶體驗，把性能、效果和易用性都做到極致。平臺需要具備解決包括：涵蓋三維空間處理通用解決方案，包括數據轉換、加工、輕量化、渲染、表達等標準化作業流程；平臺具備大數據量條件下的數據高逼真顯示頂尖技術；為傳統業務提供可定制開發的開放性、標準化接口。從企業IT架構中的數據層，根本上解決數據層的技術創新引發的企業信息化技術升級問題；平臺需要具備強大的業務擴展性，能夠根據重資產的業務特點集成監控系統（SCADA、DCS、視頻監控等）、生產管理系統、節能減排系統、安全環保系統、輔助決策系統、以及各種分析評價系統的綜合展示。具體性能要求如下：
(1)穩定性和先進性
平臺運行穩定、可靠，并能夠充分理解和把握信息技術的發展趨勢，采用先進的三維技術，在同一可見場景內，平臺支持6000萬以上三角面模型的高效瀏覽，支持100萬以上構件數量的BIM模型的高效瀏覽，三維技術采用先進的調度技術，如LOD技術、動態加載技術等，具備調度的高性能。
(2)數據的標準化
目前市場上擁有數十種不同類型的BIM設計軟件或插件，為BIM應用的各個專業和領域服務。BIM的應用理念中，很重要的一點就是多源數據的集成應用。通常一個項目中，既有Autodesk Revit軟件的設計成果，也有Microstation軟件的設計成果，既有IFC這樣的不帶紋理的數據內容，也有3DsMax輸出的FBX這樣的帶有紋理的數據內容。所以，需要通過對源數據格式的解析、插件開發等技術手段，實現了對多類型的BIM數據格式的融合，為BIM模型數據的輕量化提供了必要的前提。
平臺需要具備統一的技術標準，原生具備GIS與BIM無縫融合的可視化能力，支持ifc、stp、rvt、catia、dgn、tekla和skp主流BIM數據格式加載，支持主流BIM（rvt、dgn、catia、ifc）數據以及通用三維模型（fbx、osg）數據轉換為通用數據格式3dtiles、osgb、i3s的能力，具備大團隊協同工作特性，使后期工作具備持續性與擴展性。
(3)數據的輕量化
為保障海量模型數據的正常應用，平臺需具備海量數據處理能力，承載的數據類型可能包括傾斜攝影、BIM模型、各類設備設施模型等。BIM模型是一個集多源數據的模型，最終表現形式是可視化的多維度、多用途、多功能的計算機圖形模型。GIS+BIM應用需要協同，將模型導入到一個網上空間里面，讓應用各方都能基于這個模型進行討論。
如果僅是將將原始模型直接上傳，不管是上行和下行都非常不方便，沒有什么利用價值。而輕量化處理，則是保障數字底座應用的必要條件。
(4)逼真畫效
平臺需具備提供的三維場景達到畫面真實，光影豐富的效果，支持實時渲染，包括PBR材質、Lambert材質、Basic材質、Phong材質；支持基于物理特性的渲染，真實還原BIM模型材質效果；支持對真實世界光照和天氣的模擬，支持任何日期和時間的光照效果，可以模擬全天候不同天氣的效果，如晴天、多云、陰天、霧、雨、雪，從而實現跟物理世界時間天氣實時同步的數字孿生，支持夜景模擬；支持烘培材質和多層紋理，能夠真實地反映規劃和建筑設計方案，并能支持實時生成的動態水、骨骼動畫、物體運動、雨雪霧等多種畫面特效。
圖1? 平臺具備高逼真畫效
(5)支持海量數據動態調度
平臺需要具備支持海量三維場景仿真數據的快速加載和高速運行，加載超大規模帶工業園區的3D場景，50棟建筑、1000單體設備，加載用時≤5s；海量數據的瓦片化和動態調度技術，完全不受數據規模和數據復雜度的限制；支持超大體量的BIM模型的應用，平臺支持億級以上的三角面、千萬級以上BIM構件流暢加載和調用；在大于100平方公里面積的三維數據狀況時能快速漫游瀏覽，無明顯停滯感。具備服務器群集系統解決方案，且對主流硬件兼容性好。
(6)數據安全
平臺應具備云渲染并采用流媒體的傳輸方式，從技術手段解決數據應用的本質安全。流傳輸不僅能應用于Web端（即直接瀏覽器打開應用），也能應用于移動App，是三維應用在面對數據安全中的唯一選擇。
二、數字孿生平臺案例分析2.1案例1---某城市跨江大橋應用案例
城市級CIM2數據，源自于Revit設計模型的寫實還原，15萬BIM構件，5億三角面。同時，結合了橋梁管理的運行監控、巡護養護、病害防治等傳統業務應用。使設計期數據充分的應用到運營期。
圖2? 橋梁設計模型數據處理
示例1 某城市跨江大橋應用案例
2.2案例2---某省電網變電站應用案例
基于CIM1-7級別定義標準，源自于數據恢復過程中的Max模型的寫實還原，43萬構件，2億三角面。實現宏觀GIS省級覆蓋，中觀輸配管理，微觀變電站設備設施精細化管理，以設備資產舉例說明，數字孿生實現變電站細化管理，盤活資產，實現精細化管理下的電力行業數字化轉型有效路徑。
圖3? 變電站三維模型數據處理
示例2 某省電網變電站應用案例
2.3案例3---某長輸管道壓氣站應用案例
BIM與GIS數據結合，源自于Aveva設計模型的寫實還原，100萬BIM構件，2500萬三角面。在充分還原空間場景的同時，結合了壓縮機振動與監測系統、空間庫存管理等傳統業務應用。提升了傳統業務的協同與交互，降低了傳統應用業務門檻。
圖4? 壓氣站設計模型數據處理
（部分內容來源網絡，如有侵權請聯系刪除）
