一、背景描述2021年国家“十四五”规划纲要明确提出“探索建设数字孪生城市”,这标志着数字孪生城市已经进入到国家战略层面的发展规划中。
党的十八大以来,习近平总书记多次强调要分级分类加强信息基础设施建设,利用信息技术推进城市治理体系和治理能力现代化。在这一背景下,住房和城乡建设部指导广州、南京等城市开展CIM基础平台建设工作,通过融合遥感信息、城市多维地理信息、建筑及地上地下设施的建筑信息模型(BIM)、城市感知信息等多源信息,探索建立表达和管理城市三维空间全要素的CIM基础平台。
同时,大数据、云计算、物联网、5G、AI等新一代信息技术的发展,为城市信息模型(CIM)基础平台的建设提供了有力的技术支撑。
针对以上背景,联通产互基于自研架构打造UniinWorld CIM基础平台,助力城市数字孪生建设。
二、“面临的挑战”或“问题描述”(一)多源异构数据应用难度大多源异构时空数据包含以下特性:数据的异构性、数据的时空特性以及规模化数据的应用:
数据异构性: 多源异构数据来自不同的数据源,具有不同的格式、结构和编码方式。增加了数据整合的难度,需要处理各种不同的数据类型和标准。
数据时空特性: 时空数据具有时间和空间的维度,涉及到时序性和地理位置信息。处理这种数据需要考虑数据的时序关系、时空分布和变化规律。
数据量和维度: 时空数据通常具有大量的数据和维度,特别是在实时数据应用中,数据的产生速率可能非常高,增加了数据存储和处理的难度。
(二)数据孤岛现象当前时空数据的管理没有统一的管理规范,不同部门之间数据不能互通,容易造成数据重复采集、存储等现象,数据没有有效的连接、共享或整合,导致时空信息无法在不同系统、部门或应用之间流动和交换,从而限制了对时空数据的综合分析和利用。
(三)项目建设周期长,难度大数字孪生项目建设需要对海量时空数据进行整理、分析、模拟推演、可视化呈现等诸多要求,不同的功能实现都需要研发人员具有比较专业的相关行业知识,导致数字孪生项目建设均需要专业的技术人员进行开发建设,难度大、周期长。
三、解决方案(一)功能架构UniinWorld CIM基础平台基于自研的地图引擎,构建了三大核心基础平台:时空数据平台、低代码平台和零代码平台。
(二)技术特点
此图展示了我们CIM基础平台的技术架构,整体架构遵循前后端分离的设计原则。前端使用Vue3框架开发,地图与三维效果使用基于地图引擎、OpenLayers、CesiumJS、threeJS和GeoServer自研的uniinv-gis-sdk进行渲染展示。
后端采用SpringCloud + Nacos的微服务架构,基础中间件用Nginx做代理和负载均衡、用MySQL作为业务数据库、Redis做缓存管理、MinIO做OSS存储。
(三)关键举措通过建设时空数据管理平台、低代码平台、零代码平台实现时空数据一站式上传、管理、发布、分析、应用。并基于零代码、低代码平台实现专题场景的高效搭建,降低技术门槛、提高研发效率,助力智慧城市场景快速落地。
该平台致力于处理多源异构的时空数据,实现数据的上传、存储、发布、应用和分析。它支持多种数据格式,如物联网数据、矢量数据、白模数据、BIM数据、倾斜摄影、点云数据、卫星影像、三维建模、业务专题数据等,为用户提供数据接入和应用管理的统一平台。
UniinWorld CIM基础平台的低代码平台通过丰富的SDK,创造出所见即所得的在线开发环境。它使用模块化的代码编辑方式,使接口调用变得简单快捷,降低了开发人员的技术门槛,有效提高了开发效率。
零代码平台通过拖拽式的交互方式,迅速搭建数字孪生场景。该平台基于应用场景提供三种零代码搭建服务:数字孪生城市、孪生园区和孪生大屏。它通过提供丰富的资源库,包括模型库、组件库、特效库等,帮助用户轻松创建数字孪生场景,降低搭建门槛。
此外,UniinWorld CIM基础平台还通过构建门户网站,用于宣传平台的功能、特点、优势、案例和文档中心,以帮助用户迅速了解CIM基础平台;通过构建资源中心提供丰富的专题场景模型库、图层库、模型库、大屏库、组件库等,为用户提供设计参考和资源模块复用,打造更便捷、高效、易用的数字孪生支撑服务平台。
(四)方案亮点和优势部署灵活方式,满足多变用户场景平台基于云原生的微服务架构可按照客户的要求,部署在公有云、私有云或者本地,实现公有云、私有云、物理机及Docker容器的灵活部署。
基于安全技术底座,自主研发平台具备100%自主知识产品,从零到一自主研发,支持国产服务器与操作系统。
多源异构数据融合矢量数据、栅格数据、数字正射影像、BIM数据、物联感知数据、CAD图纸、文档、业务数据等各类动态、静态基础数据,均可在多源异构时空数据处理平台进行存储与解析,并进行一站式融合使用。
敏捷高效,降本增效CIM场景零代码编辑平台提供零代码编辑CIM场景功能,敏捷高效制作CIM场景。
可视化分析服务CIM场景服务分析平台提供多样的分析服务,如视觉分析、通用空间分析、大数据分析、辅助分析、模拟分析等服务。
多端兼容应用展示平台不受任何设备和软件安装的约束,支持大屏端、电脑端、移动端、MR设备、可穿戴式设备可视化展示。
四、应用成效肇庆烟草物流园区案例
客户痛点园区数字化管理方式粗放,车辆、能耗、安防、设备等多维度信息分散管理,无法有效形成合力,数字化水平亟待提升。
解决方案基于CIM时空数据管理平台、零代码场景搭建平台对现场多维度动态数据进行统一管理,并基于精细化三维建模进行直观展示,实现园区精细化、高效化综合管控。
项目成果通过对园区的综合管控,有效提升园区内数字化水平,实现车辆、设备、能源、安防、仓储等多维度数据的综合可视化管理,为园区数字化建设提供标杆展示。
五、推广价值该数字孪生场景建设解决方案,支持国产化技术底座,通过经验积累和优秀案例推广,能够有效帮助各地市基于城市、园区等场景的数字化、精细化建设高效落地。