在萬物互聯(lián)的數(shù)字化時代,智能化感知、智慧化交互、可視化顯示、全息式體驗、全場景服務(wù)等需求,推動人們在現(xiàn)實世界之外構(gòu)建出了一個數(shù)字化的孿生世界。原本,數(shù)字孿生世界隱藏在碎片化的時空大數(shù)據(jù)之中,可視化技術(shù),使現(xiàn)實世界與數(shù)字世界不斷鏈接、聚合,讓時空數(shù)據(jù)的可視化鏡頭照進現(xiàn)實世界。
談及數(shù)據(jù)可視化,最常見的莫過于各類條形圖、折線圖、餅圖、雷達圖等可由軟件直接生成的圖像,然而這些圖像局限于對特定數(shù)據(jù)類型的表達。在對地理空間數(shù)據(jù)、社會網(wǎng)絡(luò)關(guān)系等多維數(shù)據(jù)進行可視化成像時,就需要更“高級”、“特定”的圖表類型來展示數(shù)據(jù)所傳達的“期望”。
現(xiàn)實世界如何被“可視”?
在信息化建設(shè)中,每時每刻都會產(chǎn)生海量數(shù)據(jù),這些數(shù)據(jù)涵蓋業(yè)務(wù)、系統(tǒng)、應(yīng)用等各種維度,通過數(shù)據(jù)獲取、數(shù)據(jù)處理、可視化模式、可視化應(yīng)用進行全方位場景覆蓋,建立起現(xiàn)實空間和數(shù)字孿生空間的可視化橋梁,并搭配與之配套的感知、聚合、分析、決策等一系列時空大數(shù)據(jù)處理技術(shù),可以實現(xiàn)真正的數(shù)字孿生系統(tǒng),解決多業(yè)務(wù)場景下的實際難題。
數(shù)據(jù)獲取一個是主動式,它以明確數(shù)據(jù)類型為需求,通過內(nèi)外業(yè)采集、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換等方式獲得,如四維圖新衛(wèi)星影像、傾斜攝影、數(shù)字高程等;另一個是被動式,它以數(shù)據(jù)平臺為基礎(chǔ),由數(shù)據(jù)平臺的活動者產(chǎn)生,如電子商務(wù)系統(tǒng)等UGC平臺。
數(shù)據(jù)獲取后經(jīng)由數(shù)據(jù)質(zhì)量分析、預(yù)處理和數(shù)據(jù)計算等處理步驟以確保數(shù)據(jù)的準確性、可用性,再選擇合適的數(shù)據(jù)可視化模式,形成初步可視化方案。
在最后一步的可視化應(yīng)用上,主要根據(jù)用戶的主觀需求來對不同數(shù)據(jù)進行表達呈現(xiàn)。如高精度數(shù)據(jù)對交通行業(yè)至關(guān)重要,在全息路口和數(shù)字孿生隧道的應(yīng)用場景中,對精細化地圖的展示和車道級高頻軌跡的數(shù)據(jù)呈現(xiàn)有更高要求;公共安全關(guān)注沙盤演練、行動推演,對真實環(huán)境的精準還原、以及對行動方案的動態(tài)模擬演練有較大需求。面對不同行業(yè)應(yīng)用,以需求出發(fā)選擇相應(yīng)的可視化形式與展現(xiàn)類型,可輔助人們發(fā)現(xiàn)新知、得到新結(jié)論或者預(yù)測預(yù)警、規(guī)避風(fēng)險。在這一步,在數(shù)字孿生世界,通過數(shù)據(jù)可視化將數(shù)據(jù)分析技術(shù)與圖形技術(shù)高效結(jié)合,更清晰地為用戶進行探索式分析,解讀和傳達信息,為數(shù)字決策賦能。
數(shù)字可視化的內(nèi)核——三維可視化引擎
隨著復(fù)雜應(yīng)用場景的不斷涌現(xiàn),單純的二維數(shù)據(jù)可視不再滿足孿生世界的建構(gòu),基于地理環(huán)境信息的三維時空信息可視化場景及其真實感、實時性、動態(tài)交互一再被提及。至此,三維可視化引擎走入人們視野。
孿生場景的核心在于“真實與數(shù)字虛擬的交融、互動”,可視化引擎,作為一個封裝了硬件操作和圖形算法的簡單易用、功能豐富的3D圖形開發(fā)環(huán)境,其功能在于人們所熟知的“搭建” “渲染”。由于它處于邏輯實現(xiàn)與圖形API(OpenGL或DirectX)的中間核心位置,可通過主控模塊提供的渲染指令,調(diào)用圖形API完成各種場景元素的繪制,能夠基于現(xiàn)實地理環(huán)境構(gòu)建對等的虛擬場景,顯示較為真實的山體、水體、天空及城市實體;同時支持GPU編程,通過合理的組織渲染流程提高圖形渲染速度。
在數(shù)字園區(qū)、數(shù)字高校、數(shù)字旅游、數(shù)字工廠、數(shù)字城市、數(shù)字樓宇的建設(shè)中,基于數(shù)字孿生實時渲染技術(shù),跨系統(tǒng)、業(yè)務(wù)、格式,實現(xiàn)場景可看、可控、可交互、可預(yù)測,集成行業(yè)AI、用戶行為標簽、BI、物聯(lián)網(wǎng)能力,助力行業(yè)互聯(lián)網(wǎng)+,將用戶對業(yè)務(wù)態(tài)勢的研判路徑縮至最短,從而節(jié)省數(shù)據(jù)管理成本,提高場景管理效率,便于科學(xué)決策,呈現(xiàn)最具價值的可視化效果。
基于數(shù)字孿生的行業(yè)應(yīng)用
數(shù)據(jù)可視化的本質(zhì)是視覺對話,將物理世界以圖像、數(shù)據(jù)傳輸?shù)綌?shù)字世界進行表達,并對海量數(shù)據(jù)邏輯進行分析、推演,增強數(shù)據(jù)結(jié)果的易讀性和靈活性,輔助管理者發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)背后的規(guī)律和價值。
在數(shù)字孿生的應(yīng)用中,不同行業(yè)對可視化提出了不同需求。景點大屏可視化系統(tǒng)以線上預(yù)約系統(tǒng)、票務(wù)系統(tǒng)為基礎(chǔ),結(jié)合景點部署的人臉識別閘機設(shè)備和視頻設(shè)備,提供景區(qū)監(jiān)控、客流統(tǒng)計、多媒體分析、環(huán)境監(jiān)測等。
交通大屏可視化系統(tǒng)則基于地理信息系統(tǒng),以實時路網(wǎng)數(shù)據(jù)為基礎(chǔ),融合卡口、攝像頭、信號燈、交通誘導(dǎo)等數(shù)據(jù),整合交通部門現(xiàn)有系統(tǒng)資源,已“一張圖”實現(xiàn)多數(shù)據(jù)的可視化呈現(xiàn)與協(xié)同管理。
通過圖形能力、數(shù)據(jù)可視化能力深度整合信息系統(tǒng)的數(shù)據(jù)資源,打通“資源可視化全流程”,解決市場生產(chǎn)要素看不清、渠道網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃難的痛點,實現(xiàn)管理區(qū)域三大資源可視能力,同時通過數(shù)據(jù)可視化的統(tǒng)計分析鎖定目標市場,合理配置網(wǎng)絡(luò)、營銷、政策和隊伍等要素,將分散在各系統(tǒng)的BOM域關(guān)鍵資源進行充分整合、透明展示,輔助分析決策。
當(dāng)前,互聯(lián)網(wǎng)的加入增加了數(shù)據(jù)的更新頻率和獲取渠道,通過圖形能力、數(shù)據(jù)可視化能力,憑借先進的交互方式和多方協(xié)同管理機制,讓數(shù)據(jù)釋放更多價值。同時,在人機交互中建立清晰有效的傳達與溝通機制,釋放數(shù)據(jù)潛能,以創(chuàng)新驅(qū)動行業(yè)融入數(shù)字孿生時代。