十九屆四中全會中提到要“更加重視運用人工智能、互聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)等現(xiàn)代信息技術(shù)手段提升治理能力和治理現(xiàn)代化水平”，總書記也曾在多個場合強(qiáng)調(diào)利用現(xiàn)代化信息技術(shù)賦能國家治理現(xiàn)代化的重要意義。作為國家經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展和國防建設(shè)的重要基礎(chǔ)，傳統(tǒng)測繪已無法滿足日益增長的信息化和智能化需求，因此自然資源部提出了“加快基礎(chǔ)測繪轉(zhuǎn)型升級，增強(qiáng)測繪地理信息公共服務(wù)能力”的要求，和構(gòu)建“實景三維中國”的任務(wù)。那么，如何實現(xiàn)基礎(chǔ)測繪升級轉(zhuǎn)型的目標(biāo)，提升測繪地理信息的基礎(chǔ)性、支撐性能力，為政府、社會各界提供更具有針對性、更富有知識性的產(chǎn)品和服務(wù)，是當(dāng)前基礎(chǔ)測繪面臨的重要問題。
數(shù)字孿生作為數(shù)字浪潮下最具發(fā)展?jié)摿Φ募夹g(shù)，是實現(xiàn)數(shù)字化轉(zhuǎn)型、解決物理實體與虛擬實體之間的交互共融，真正實現(xiàn)物理實體全生命周期智慧管理的關(guān)鍵技術(shù)。它也是指導(dǎo)新型基礎(chǔ)測繪升級轉(zhuǎn)型的一種有效思路和技術(shù)路徑。本篇通過介紹數(shù)字孿生的發(fā)展歷史和技術(shù)特點，探討數(shù)字孿生技術(shù)與新型基礎(chǔ)測繪的共通性和特征，探索基于數(shù)字孿生技術(shù)的新型基礎(chǔ)測繪體系構(gòu)建新思路和路徑，以期為新型基礎(chǔ)測繪體系建設(shè)和測繪地理信息行業(yè)發(fā)展提供參考。
一、數(shù)字孿生技術(shù)
(一)數(shù)字孿生發(fā)展歷史
數(shù)字孿生(digital twin)的設(shè)想最早由密歇根大學(xué)教授Michael Grieves在2002年提出，但當(dāng)時被稱作“鏡像空間模型”[1]。“數(shù)字孿生”一詞，于2010年在美國國家航空航天局(NASA)的技術(shù)報告中首次提出，并被定義為“集成了多物理量、多尺度、多概率的運載工具或系統(tǒng)的仿真，使用物理特性模型、傳感器實數(shù)據(jù)和飛行歷史數(shù)據(jù)，形成攣生對象的全生命周期的鏡像”[2]。2012年，美國國家航空航天局與美國空軍聯(lián)合發(fā)表了關(guān)于數(shù)字孿生的論文，指出數(shù)字孿生是驅(qū)動未來飛行器發(fā)展的關(guān)鍵技術(shù)之一[3]。在接下來的幾年中，越來越多的研究將數(shù)字孿生應(yīng)用于航空航天領(lǐng)域，包括機(jī)身設(shè)計與維修、飛行器能力評估、飛行器故障預(yù)測等。
由于德國西門子、美國通用電氣（GE）、美國參數(shù)技術(shù)公司（PTC）、法國達(dá)索公司等企業(yè)的推廣，數(shù)字孿生技術(shù)得以在工業(yè)制造業(yè)迅速發(fā)展，隨后在其他領(lǐng)域的研究也逐漸增多，開啟了數(shù)字孿生技術(shù)研究熱潮。北京航空航天大學(xué)的陶飛等人，自2017年起針對數(shù)字孿生技術(shù)進(jìn)行了深入研究，提出了數(shù)字孿生的五維結(jié)構(gòu)模型：物理實體、虛擬模型、服務(wù)、攣生數(shù)據(jù)以及它們之間的連接交互，并以數(shù)字孿生車間為例，從車間要素實體建模、生產(chǎn)過程動態(tài)建模、生產(chǎn)系統(tǒng)仿真建模三個方面對數(shù)字孿生車間模型構(gòu)建理論與技術(shù)開展了研究和實踐[4-8]。2018年，《河北雄安新區(qū)規(guī)劃綱要》批復(fù)解讀中，首次提出“數(shù)字孿生城市”概念，通過“數(shù)字城市與現(xiàn)實城市同步規(guī)劃、同步建設(shè)”，以“打造具有深度學(xué)習(xí)能力、全球領(lǐng)先的數(shù)字城市”[9]。余斌、朱偉佳通過搭建數(shù)字孿生系統(tǒng)，解決石油石化流程行業(yè)生產(chǎn)過程中存在的工況連續(xù)性、復(fù)雜多變性問題[10]。
（二）數(shù)字孿生技術(shù)特點
學(xué)術(shù)界定義數(shù)字孿生為：以數(shù)字化方式創(chuàng)建物理實體的虛擬實體，借助歷史數(shù)據(jù)、實時數(shù)據(jù)以及算法模型等，模擬、驗證、預(yù)測、控制物理實體全生命周期過程的技術(shù)手段[6]?？偨Y(jié)來看，數(shù)字孿生具有以下技術(shù)特點。
（1）全要素精細(xì)化數(shù)字表達(dá)：數(shù)字虛擬實體模型1：1還原物理實體模型，在幾何結(jié)構(gòu)上高度仿真、精準(zhǔn)映射。
（2）運行狀態(tài)實時全感知：物理實體的運行情況，實時地在虛擬實體中反映出來。
（3）虛實融合互操作：物理實體與虛擬實體是雙向映射關(guān)系，兩者之間可以互操作和雙向互動。
（4）模擬仿真和推演預(yù)測：通過在虛擬的數(shù)字空間進(jìn)行數(shù)據(jù)建模、事態(tài)擬合，實現(xiàn)特定事件的評估、計算、推演和預(yù)測，為方案決策提供依據(jù)。
（5）自學(xué)習(xí)自優(yōu)化：對物理實體的狀態(tài)數(shù)據(jù)進(jìn)行監(jiān)視、分析推理、優(yōu)化工藝參數(shù)和運行參數(shù)，實現(xiàn)自學(xué)習(xí)自由化的閉環(huán)。
二、數(shù)字孿生與新型基礎(chǔ)測繪的融合分析
（一）數(shù)字孿生與新型基礎(chǔ)測繪的融合基礎(chǔ)
基礎(chǔ)測繪是建立和維護(hù)全國統(tǒng)一的測繪基準(zhǔn)和測繪系統(tǒng)，進(jìn)行航天航空影像獲取，建立和更新維護(hù)基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)庫，提供測繪地理信息應(yīng)用服務(wù)等。從本質(zhì)上看，基礎(chǔ)測繪也是將現(xiàn)實物理世界用數(shù)字化方式進(jìn)行表達(dá)，并為各行業(yè)應(yīng)用提供信息服務(wù)，與數(shù)字孿生理念極為相似。不同之處在于，數(shù)字孿生關(guān)注物理實體數(shù)字化至智能化管理的全生命周期過程，而新型基礎(chǔ)測繪側(cè)重于物理世界數(shù)字化和支撐智能化應(yīng)用的能力。因此，利用數(shù)字孿生指導(dǎo)新型基礎(chǔ)測繪體系建設(shè)，可以更好地滿足新時代數(shù)字化轉(zhuǎn)型和智慧應(yīng)用的需求。
從需求角度看，數(shù)字孿生城市是數(shù)字孿生技術(shù)在智慧城市方向的延伸應(yīng)用，中國信息通信研究院認(rèn)為“數(shù)字孿生城市是技術(shù)演進(jìn)與需求升級驅(qū)動下新型智慧城市建設(shè)發(fā)展的一種新理念、新途徑、新思路”[11]。滿足智慧城市建設(shè)、社會精細(xì)化治理的新需求，是數(shù)字孿生城市的建設(shè)目標(biāo)，也是新型基礎(chǔ)測繪的工作任務(wù)之一。新型基礎(chǔ)測繪升級轉(zhuǎn)型需要結(jié)合數(shù)字孿生技術(shù)，滿足數(shù)字孿生城市建設(shè)及其他數(shù)字孿生應(yīng)用的需求。
(二)結(jié)合數(shù)字孿生的新型基礎(chǔ)測繪特征分析
新型基礎(chǔ)測繪，是以基礎(chǔ)地理信息獲取立體化、實時化，處理自動化、智能化，服務(wù)網(wǎng)絡(luò)化、社會化為特征的信息化測繪體系[12]。結(jié)合以上分析，筆者認(rèn)為新型基礎(chǔ)測繪具備以下六大能力。
1.多手段測繪采集
從建設(shè)內(nèi)容上看，新型基礎(chǔ)測繪要求構(gòu)建陸?？找惑w的現(xiàn)代化測繪基準(zhǔn)體系，完善覆蓋更全面、內(nèi)容更豐富、分類更具體的基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)庫等。一方面，需要充分利用更先進(jìn)的機(jī)載、車載、船載、背包式等新型高端測繪設(shè)備，通過光學(xué)多光譜遙感、高光譜遙感、傾斜攝影、激光雷達(dá)、合成孔徑雷達(dá)干涉測量(InSAR)等多種測繪技術(shù)，獲取有效覆蓋陸地、海洋、空間和地上地下全空間、全要素的多類型測繪數(shù)據(jù)，為城市規(guī)劃、環(huán)境監(jiān)測、森林調(diào)查、海底探測等領(lǐng)域提供支撐。另一方面，需要積極開展泛在測繪，即通過眾包的思想，鼓勵廣大網(wǎng)民對地理信息發(fā)布的產(chǎn)品實行網(wǎng)上更新、標(biāo)繪以及遮蔽地區(qū)模型補(bǔ)建等[13]，彌補(bǔ)地理信息產(chǎn)品因遮擋問題而產(chǎn)生的不足。當(dāng)前測繪地理信息的眾包有：百度、高德等導(dǎo)航公司使用用戶的實時大數(shù)據(jù)進(jìn)行導(dǎo)航地圖的眾包生產(chǎn)；泰瑞數(shù)創(chuàng)公司的“平行世界(PARALLEL WORLD)”服務(wù)平臺為行業(yè)鏈接需求與服務(wù)，現(xiàn)已覆蓋238座城市，具有1000多家合作伙伴。
2.語義化實體三維
新型基礎(chǔ)測繪必須要充分融合人工智能、大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)等高新技術(shù)，形成新型基礎(chǔ)測繪的“ABIS”生產(chǎn)技術(shù)體系[14]。從建設(shè)手段上看，要按照智能化處理要求，大幅提高數(shù)據(jù)生產(chǎn)自動化水平，全面提升基礎(chǔ)測繪生產(chǎn)作業(yè)效率；從建設(shè)成果上看，“實景三維中國”要求單體化、結(jié)構(gòu)化、語義化“三化”的實體三維數(shù)據(jù)成果，實現(xiàn)數(shù)據(jù)分析、挖掘和決策支持，提高基礎(chǔ)地理信息產(chǎn)品內(nèi)在價值，提升地理信息產(chǎn)品應(yīng)用的廣度和深度。
單體化。當(dāng)前主流的傾斜攝影三維模型，因生產(chǎn)工藝特點，成果數(shù)據(jù)是基于不規(guī)則三角網(wǎng)的表面模型，形成“一張皮粘連”，無法針對單體對象進(jìn)行操作，更無法為單體對象賦予相應(yīng)的屬性，從而限制了三維模型的應(yīng)用能力。因此，實體三維數(shù)據(jù)的首要特征即為單體化，具有單體對象操作和分析的能力，也為局部數(shù)據(jù)增量更新提供條件。
結(jié)構(gòu)化。結(jié)構(gòu)化是大數(shù)據(jù)分析的前提條件，因此為了實現(xiàn)時空大數(shù)據(jù)和實時大數(shù)據(jù)的融合和挖掘分析，為城市規(guī)劃、城市管理等行業(yè)提供服務(wù)，這就要求實體三維數(shù)據(jù)必須是結(jié)構(gòu)化的。
語義化。語義化可以將物理世界中多源異構(gòu)和多模態(tài)的空間大數(shù)據(jù)組織形成復(fù)雜龐大的數(shù)據(jù)語義網(wǎng)絡(luò)，使得計算機(jī)可以靈活識別語義模型，快速學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)的深層含義，深度理解真實世界，并從中總結(jié)規(guī)律，提煉知識，發(fā)現(xiàn)價值，構(gòu)建空間知識圖譜，更好地服務(wù)各行各業(yè)。
3.多源場景融合
大數(shù)據(jù)時代下，基于泛在測繪產(chǎn)生的位置大數(shù)據(jù)，已成為當(dāng)前用以感知人類社群活動規(guī)律、分析地理國情和構(gòu)建智慧城市的重要戰(zhàn)略資源[15]。為滿足綠色、智能、泛在為特征的發(fā)展需求，應(yīng)對大數(shù)據(jù)時代的變革，新型測繪地理信息數(shù)據(jù)需要具有與軌跡數(shù)據(jù)、空間媒體數(shù)據(jù)、社會經(jīng)濟(jì)數(shù)據(jù)在統(tǒng)一時空框架下的融合能力，提升測繪地理信息的價值。其中，軌跡數(shù)據(jù)是指通過北斗定位系統(tǒng)、GPS定位系統(tǒng)等得到的人員流動數(shù)據(jù)、車輛運行軌跡數(shù)據(jù)等；空間媒體數(shù)據(jù)是指包含位置信息的文本、圖像、聲音、視頻等媒體數(shù)據(jù)，主要來源于互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用和城市監(jiān)控系統(tǒng)；社會經(jīng)濟(jì)數(shù)據(jù)主要是指包含有地理位置信息的社會和經(jīng)濟(jì)統(tǒng)計數(shù)據(jù)，如人口空間分布、教育資源空間分布、收入統(tǒng)計空間分布等。
4.模擬仿真計算
在新時代背景下，城市規(guī)劃、城市更新、應(yīng)急管理等領(lǐng)域都需要在數(shù)字世界實現(xiàn)方案評估、分析和優(yōu)化方案，來指導(dǎo)現(xiàn)實物理世界的決策。這就要求作為各類經(jīng)濟(jì)社會、實時大數(shù)據(jù)等信息載體的地理信息產(chǎn)品，具有支撐模擬仿真計算的能力，可基于語義模型進(jìn)行分析和模擬，實現(xiàn)仿真計算、動態(tài)推演和態(tài)勢預(yù)測。從分析方法上看，測繪地理信息產(chǎn)品需要實現(xiàn)從現(xiàn)有的空間分析、時間分析向智能分析的升級。
5.智能資源調(diào)度
基礎(chǔ)測繪具有基礎(chǔ)性、公益性、權(quán)威性等特征，在組織管理體系上必須堅持國家統(tǒng)一規(guī)劃和分級管理，杜絕重復(fù)測繪現(xiàn)象，達(dá)到“同一地理實體只測一次”的目標(biāo)。分級構(gòu)建地理實體管理服務(wù)平臺，實現(xiàn)各級單位共建共享。基于地理實體唯一編碼體系，實現(xiàn)以實體對象為單位的局部快速更新。
從服務(wù)方式上看，新型基礎(chǔ)測繪要求堅持需求驅(qū)動，具備“一庫多能、按需組裝”特點。面向不同區(qū)域、不同層級、不同行業(yè)用戶，支持自定義實體范圍、實體精度、實體涵蓋語義類型等多維篩選條件，快速提取相應(yīng)的實體數(shù)據(jù)和信息；同時，支持將提取出的實體數(shù)據(jù)和信息自定義組裝為一個或多個場景進(jìn)行共享發(fā)布，以滿足不同的應(yīng)用需求。
6.智慧應(yīng)用支撐
新型基礎(chǔ)測繪將面臨種類更多、質(zhì)量更高、應(yīng)用更廣的現(xiàn)實需求，其在經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展中的基礎(chǔ)性作用要求不斷強(qiáng)化。從行業(yè)應(yīng)用上看，不僅要繼續(xù)滿足繼承基礎(chǔ)測繪的傳統(tǒng)國土規(guī)劃、城市建設(shè)等方面的需求；還需要滿足新時代背景下，自然資源“兩統(tǒng)一”管理、生態(tài)環(huán)境修復(fù)等方面的新需求。從可視化渲染需求上看，針對不同層級、不同行業(yè)的管理者，不僅需要傳統(tǒng)GIS專業(yè)級可視化渲，還需要支撐城市運營管理中心的城市級大屏可視化需求，以及滿足跨平臺、跨瀏覽器的可視化渲染需求。
三、基于數(shù)字孿生的新型基礎(chǔ)測繪解決方案
（一）語義化地理實體自動建模
在語義化三維模型方面，德國SDI 3D率先提出并設(shè)計了三維空間語義數(shù)據(jù)交換與存儲的格式CityGML，并在新加坡、法國巴黎等少數(shù)地區(qū)有所應(yīng)用。國內(nèi)學(xué)者也做了很多基于CityGML的改進(jìn)研究。在應(yīng)用方面，泰瑞數(shù)創(chuàng)是首家提供從語義化三維建模到語義模型管理，再到智能應(yīng)用全流程技術(shù)方案的企業(yè)，并已在上海公安、天津濱海城市大腦、上海臨港（600848）城市大腦等智慧城市建設(shè)中有所應(yīng)用。
泰瑞數(shù)創(chuàng)自主研發(fā)的語義化地理實體自動生產(chǎn)工藝，利用傾斜攝影、激光掃描等新型測繪手段，并融合多源異構(gòu)的現(xiàn)有數(shù)據(jù)，如4D產(chǎn)品、3ds max模型、建筑信息模型（BIM）等，實現(xiàn)自動化構(gòu)建全要素、全空間、語義化的地理實體數(shù)據(jù)。語義化地理實體數(shù)據(jù)充分地考慮了模型的幾何、拓?fù)?、語義、外觀等屬性，還包括了主題分類之間的層次、聚合，對象之間的關(guān)系、空間屬性等。這些專題信息不僅僅是一種圖形交換格式，而且允許將城市三維模型部署到各種不同應(yīng)用中的復(fù)雜分析任務(wù)，例如仿真分析、城市數(shù)據(jù)挖掘等。在生產(chǎn)效率方面，可以達(dá)到每小時自動提取至少3000棟單體語義模型；并且自動提取屋脊高度、屋頂方向等幾十種空間結(jié)構(gòu)信息。同時，也可通過深度學(xué)習(xí)技術(shù)根據(jù)計算機(jī)輔助設(shè)計（CAD）或非數(shù)字化圖紙自動化生成室內(nèi)三維語義模型。
（二）地理實體數(shù)據(jù)管理服務(wù)平臺
地理實體區(qū)別于基礎(chǔ)地理信息的關(guān)鍵點在于，它可被視為管理對象，能夠方便地實現(xiàn)地理信息與社會、經(jīng)濟(jì)、自然資源等專題信息的掛接，是各類信息的聚合載體[16]。相較于傳統(tǒng)基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)的按比例尺分級管理模式，地理實體則需要按照實體進(jìn)行結(jié)構(gòu)化管理，并且要求每個實體具有唯一編碼標(biāo)識。基于實體的組織方式不僅能夠?qū)ι鐣?、?jīng)濟(jì)等屬性信息實現(xiàn)掛接，而且能夠?qū)崿F(xiàn)數(shù)據(jù)的動態(tài)更新和實時維護(hù)[17]。
SmartEarth地理實體服務(wù)平臺是泰瑞數(shù)創(chuàng)自主研發(fā)的，空間地理實體建設(shè)整體解決方案中的重要組成方案，產(chǎn)品內(nèi)容涵蓋模型結(jié)構(gòu)關(guān)系、多尺度細(xì)粒度數(shù)據(jù)存儲、語義處理技術(shù)、空間語義關(guān)聯(lián)知識圖譜，支持掛接外部業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)，賦予實體時空編碼，可進(jìn)行圖譜化管理，能夠?qū)崿F(xiàn)實體可視化查詢，按需組裝、按需發(fā)布等功能，解決多源異構(gòu)的空間數(shù)據(jù)難以集成應(yīng)用、地理實體間缺乏關(guān)聯(lián)關(guān)系以及智慧城市建設(shè)多樣化需求等問題，提供統(tǒng)一生產(chǎn)、統(tǒng)一存儲、統(tǒng)一管理、統(tǒng)一發(fā)布的地理實體數(shù)據(jù)全鏈條服務(wù)。
語義關(guān)聯(lián)知識圖譜：建立實體數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)關(guān)系，實現(xiàn)實體數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)查詢和推理分析其他實體數(shù)據(jù)，如圖1所示。
查詢結(jié)果統(tǒng)計分析:查詢結(jié)果支持按圖表、按圖譜、按三維場景多種展示方式。統(tǒng)計分析可顯示實體分類，以及每種類型下的實體個數(shù)；支持根據(jù)實體屬性提取不同類型實體對應(yīng)某種屬性的分析結(jié)果，如圖2所示。
圖2查詢結(jié)果統(tǒng)計分析（左圖：實體查詢；右圖：實體統(tǒng)計）
一庫多能、按需組裝：支持新建小組作為需求空間，通過在場景中選擇實體加入分組，完成需求組裝，分組數(shù)據(jù)可預(yù)覽和導(dǎo)出，如圖3所示。
圖3一庫多能、按需組裝（左圖：組合實體集；中圖：聚合實體集；右圖：專題實體集）
一碼多態(tài)、快速掛接外部數(shù)據(jù)：基于地理實體唯一編碼標(biāo)識，可掛接整合外部數(shù)據(jù)，如BIM、物聯(lián)網(wǎng)(IoT)、視頻等多源異構(gòu)的非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)，滿足智慧城市各行業(yè)智能化分析需求，如圖4所示。
圖4掛接外部傳感器數(shù)據(jù)
(三)面向應(yīng)用的數(shù)字孿生底座
為更好地面向行業(yè)用戶提供定制化服務(wù)，構(gòu)建面向應(yīng)用的數(shù)字孿生底座，建設(shè)統(tǒng)一的測繪地理信息數(shù)據(jù)和服務(wù)體系，健全共享應(yīng)用機(jī)制，打造靈活性服務(wù)和安全可靠的一體化管理服務(wù)平臺，形成一個具有較好協(xié)同能力和調(diào)控能力的有機(jī)整體，實現(xiàn)測繪地理信息公共服務(wù)能力的全面提升，數(shù)字孿生底座總體架構(gòu)如圖5所示。
圖5數(shù)字孿生底座總體架構(gòu)
數(shù)據(jù)中臺匯聚了二、三維的基礎(chǔ)地理時空數(shù)據(jù)，CAD、管線、BIM等部件要素數(shù)據(jù)，傳感器實時感知數(shù)據(jù)以及面向管理應(yīng)用的各類業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)，建立實體、屬性及其語義關(guān)系和空間關(guān)系的抽象模型和表達(dá)方法，開展自動化數(shù)據(jù)融合、知識抽取、知識融合和知識推理，形成領(lǐng)域內(nèi)的知識圖譜，構(gòu)建地理實體數(shù)據(jù)庫。
技術(shù)中臺面向業(yè)務(wù)應(yīng)用和數(shù)字孿生構(gòu)建，融合人工智能、大數(shù)據(jù)、區(qū)塊鏈等新技術(shù)基礎(chǔ)服務(wù)能力，以及場景服務(wù)、數(shù)據(jù)服務(wù)、仿真服務(wù)等能力，提供了可視化渲染引擎、地理實體服務(wù)引擎、模擬仿真計算引擎和IoT管理引擎。其中，可視化渲染引擎提供雙渲染引擎融合的可視化渲染的技術(shù)，實現(xiàn)了“全貌大場景構(gòu)建一細(xì)節(jié)層次渲染一實時流媒體”的多層次渲染。地理實體服務(wù)引擎通過二、三維地理信息平臺發(fā)布地理實體服務(wù)、地理場景服務(wù)和知識圖譜服務(wù)，提供數(shù)字?jǐn)伾w全要素數(shù)字化和語義化查詢、全狀態(tài)可視化和圖譜分析，實現(xiàn)實體關(guān)聯(lián)分析和關(guān)系推理。模擬仿真計算引擎通過對接攣生仿真和模擬算法，將地理實體模型的幾何結(jié)構(gòu)、語義信息引入仿真計算，通過一體化、并行化的高效的時空數(shù)據(jù)挖掘模型，獲取隱藏在時空大數(shù)據(jù)下的知識。IoT管理引擎支持自定義擴(kuò)展和動態(tài)信息掛接，可根據(jù)實際需求擴(kuò)展業(yè)務(wù)信息、IoT等信息的接入和管理，提高面向超大城市數(shù)字孿生應(yīng)用的服務(wù)能力。
業(yè)務(wù)中臺提供應(yīng)用服務(wù)資源池，為現(xiàn)實世界建立空間索引，通過地理實體服務(wù)發(fā)布，提供基礎(chǔ)時空信息服務(wù)能力，實現(xiàn)對業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)化融合再分析，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的一次生產(chǎn)、按需組裝發(fā)布和共享。建立面向應(yīng)用的數(shù)據(jù)與功能服務(wù)，為大屏端、桌面端、網(wǎng)頁端、移動端、虛擬現(xiàn)實/增強(qiáng)現(xiàn)實（VR/AR）設(shè)備端多終端一體化展示應(yīng)用提供二次開發(fā)接口和應(yīng)用程序接口。
四、應(yīng)用實踐
（一）新型基礎(chǔ)測繪數(shù)據(jù)的生產(chǎn)
地理實體數(shù)據(jù)是新型基礎(chǔ)測繪體系下的一種新型地理信息產(chǎn)品，通過唯一標(biāo)識、對象化處理和實體關(guān)聯(lián)融合，以期解決地理對象所表達(dá)的空間語義與現(xiàn)實社會中的表達(dá)方法差異較大，且缺乏全局唯一標(biāo)識，難以滿足快速更新、生命周期管理、多源數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)和多樣的社會化服務(wù)等需求的問題[18]。
西寧市測繪院在泰瑞數(shù)創(chuàng)數(shù)字孿生技術(shù)體系支持下，設(shè)計了西寧市地理實體數(shù)據(jù)產(chǎn)品制作和服務(wù)體系，建立了一套完善的地理實體數(shù)據(jù)制作、更新和維護(hù)機(jī)制，以滿足西寧市對“一庫多能、按需組裝”的新型基礎(chǔ)測繪服務(wù)方式升級的需求。并以西寧市主城區(qū)120平方千米為實驗區(qū)域，從現(xiàn)有的數(shù)據(jù)源（基本比例尺數(shù)字地形圖數(shù)據(jù)、傾斜攝影測量數(shù)據(jù)等）中提取，編輯生產(chǎn)新型地理實體數(shù)據(jù)（圖6），在統(tǒng)一空間框架下實現(xiàn)地理實體標(biāo)識碼賦碼，并進(jìn)行質(zhì)量檢查和入庫。
（二）國土空間規(guī)劃業(yè)務(wù)
國務(wù)院機(jī)構(gòu)改革后，測繪工作迎來了全面融入自然資源管理大平臺的新機(jī)遇，承擔(dān)了服務(wù)自然資源“兩統(tǒng)一”職責(zé)的新任務(wù)。陸昊部長曾指出，測繪工作是自然資源管理的重要技術(shù)手段?；跀?shù)字孿生的新型基礎(chǔ)測繪，更為國土空間規(guī)劃業(yè)務(wù)提供了新思路。
嘉善縣自然資源和規(guī)劃局，利用數(shù)字孿生城市底座平臺，建設(shè)了嘉善規(guī)劃管控一張圖系統(tǒng)。通過整合所有基礎(chǔ)空間數(shù)據(jù)（城市現(xiàn)狀三維實景、地形地貌、地質(zhì)等）、現(xiàn)狀數(shù)據(jù)（人口、土地、房屋、交通、產(chǎn)業(yè)等）、規(guī)劃成果（總規(guī)、控規(guī)、專項、城市設(shè)計、限建要素等）、地下空間數(shù)據(jù)（地下空間、管廊等）等城鄉(xiāng)規(guī)劃相關(guān)信息資源，形成內(nèi)容完善、結(jié)構(gòu)合理、規(guī)范高效的現(xiàn)狀和規(guī)劃數(shù)據(jù)統(tǒng)一服務(wù)體系，在數(shù)字季生空間實現(xiàn)合并疊加，解決潛在沖突差異，統(tǒng)一空間邊界控制，形成規(guī)劃管控的“一張藍(lán)圖”。并以此為基礎(chǔ)進(jìn)行規(guī)劃評估、多方協(xié)同、動態(tài)優(yōu)化與實施監(jiān)督，實現(xiàn)執(zhí)行快速的“假設(shè)”分析和虛擬規(guī)劃，推動城鄉(xiāng)規(guī)劃有的放矢和提前布局。同時采用泰瑞數(shù)創(chuàng)的室內(nèi)外語義三維實體建模軟件自動化構(gòu)建了嘉善縣60平方千米的室內(nèi)外語義實體三維數(shù)據(jù)，為智能化應(yīng)用提供數(shù)據(jù)支撐。
（三）城市計算和模擬仿真
新型基礎(chǔ)測繪數(shù)據(jù)成果涵蓋了城市地上地下、室內(nèi)室外三維語義數(shù)據(jù)，是數(shù)字季生城市運行的主要載體，是支撐城市計算和模擬仿真的重要基礎(chǔ)。結(jié)合模擬仿真模型，進(jìn)行自然現(xiàn)象、物理力學(xué)規(guī)律、人群活動、自然災(zāi)害的仿真等，為城市規(guī)劃、管理、應(yīng)急救援等制定科學(xué)決策，促進(jìn)城市資源公平和快速調(diào)配，支撐建立更加高效智能的城市現(xiàn)代化治理體系。
在上海臨港智能網(wǎng)聯(lián)汽車綜合測試區(qū)的建設(shè)過程中，利用數(shù)字孿生技術(shù)體系，通過低空航空攝影測量、實景三維建模、智能識別與分類語義化等技術(shù)，實現(xiàn)了快速準(zhǔn)確制作、低成本、可被機(jī)器理解的高精度地圖處理，為自動駕駛方案商或車廠提供了可靠和穩(wěn)定更新的高精度地圖數(shù)據(jù)支持。
五、總結(jié)
數(shù)字孿生不僅是一種理念，更與大數(shù)據(jù)、云計算、物聯(lián)網(wǎng)、仿真、人工智能等高新技術(shù)深度融合，是當(dāng)前最具有發(fā)展和顛覆性潛力的技術(shù)。基礎(chǔ)測繪為經(jīng)濟(jì)建設(shè)、國防建設(shè)和社會發(fā)展提供測繪地理信息基礎(chǔ)，是一個國家戰(zhàn)略性資源，是實施發(fā)展規(guī)劃、進(jìn)行宏觀管理、維護(hù)國家安全、建設(shè)生態(tài)文明的重要依據(jù)。從數(shù)字化角度看，基礎(chǔ)測繪本身也是數(shù)字孿生技術(shù)的應(yīng)用，同時高端測繪設(shè)備和新型測繪手段也為構(gòu)建數(shù)字孿生城市提供了技術(shù)基礎(chǔ)，因此利用數(shù)字孿生理念和技術(shù)指導(dǎo)新型基礎(chǔ)測繪體系建設(shè)就顯得理所當(dāng)然。本篇結(jié)合泰瑞數(shù)創(chuàng)十余年的技術(shù)積累和發(fā)展經(jīng)驗，探討了融合數(shù)字孿生技術(shù)的新型基礎(chǔ)測繪體系建設(shè)路徑和應(yīng)用場景，為新型基礎(chǔ)測繪體系建設(shè)和測繪地理信息行業(yè)發(fā)展提供參考。
