全空间GIS+数字孪生，助力智慧水利建设

yukamu

江河是人类的母亲，数千年来，既给了滋养人类文明发展的乳汁，也留下了诸如 “黄河泛滥两千载， 淹没开封几座城”的苦难。在现代社会，大多数城市依然是沿河而建，河流对于人类不仅仅在于供水、航运和发电等作用，还通过流域环境的整体性对经济社会的发展产生影响。随着大数据、人工智能、数字孪生等新一代信息技术快速发展，大力推进数字孪生流域建设已成为推进智慧水利建设的核心与关键，将为全面提升国家水安全保障能力提供强有力技术支撑。
随着多个先行先试项目的陆续开展，数字孪生流域正迎来大规模建设，方兴未艾。在国产GIS软件MapGIS 10.6发布会上，中地数码数码吴亮教授教授阐述了MapGIS的技术创新理念，“以国际领先+自主可控，实现国产化GIS自主创新；以全空间GIS+数字孪生，助推数字产业发展。”而“数字孪生流域”一词则频频出现在其报告中。不难看出，数字孪生流域建设将会是中地数码与合作伙伴在“MapGIS平台+应用赛道”合作模式下的又一发力方向！
建设数字孪生流域，即以物理流域为单元、时空数据为底座、数学模型为核心、水利知识为驱动，对物理流域全要素和水利治理管理全过程进行数字化映射、智能化模拟，实现与物理流域同步仿真运行、虚实交互、迭代优化。服务数字孪生流域建设，需要GIS与虚幻引擎、大数据、人工智能、BIM等信息技术的融合创新，并与水利业务深度融合。新一代全空间智能GIS平台MapGIS 10.6 从全空间GIS、大数据智能GIS、信创GIS、敏捷开发等方向融合创新，并推出基于虚幻引擎（UE5）的 GIS 开发平台——MapGIS 3DClient for Unreal，提供海量 GIS 数据的高效可视化，丰富的三维场景交互、拾取、分析等功能，可以帮助用户快速构建面向数字孪生、智慧城市等领域的高性能、高逼真、大场景 GIS 应用系统，将为数字孪生流域建设带来又一技术支撑。

海量 GIS 数据融合，助力流域数字底板建设

MapGIS 3DClient for Unreal支持 M3D 2.0数据和服务标准，M3D提出一种开放式、可扩展的三维模型数据格式及服务接口规范，涵盖空中、地上、地表、地下等范围的数据类型，为全空间三维模型数据提供统一的存储和管理，有效支持全空间数据的一体化组织、可视化、分析与共享服务。它采用树形LOD来组织数据，采用高效数据划分和压缩策略，采用GLTF存储几何，采用文件夹方式组织数据，节点描述与数据分离，支持实例化存储，能够支持城市级全空间大场景数据高效渲染；支持地质模型、栅格体元、高精度网格数据模型；支持高效单体化查询，支持地理实体多模态数据表达，数据格式可扩展，支持Web高效的传输和解析。有力的支撑数字流域全要素数据资源的感知与集成管理，实现各类数据的全面集成管理，如监测感知类、基础地理信息类、水利业务类数据等。


MapGIS 3DClient for Unreal支持 WGS84 坐标系的“三维球”及 GIS 的交互体验，可提供更加触手可得、更加便捷、更加真实的三维体验；并支持基于 UE5 的大型世界坐标（LWC），可有效提升大场景三维模型的渲染精度。可有效支撑L1-L3级集成场景表达，集成L1级（全国级），包括高分卫星 遥感影像、全国水利一张图矢量、30m 数字高程模型（DEM， Digital Elevation Model）数据、水文地质分区，补充局部区域 测图卫星 DEM 数据等，L2级（流域和省区重点区域），包括无人机遥感、河湖管理范围矢量、重点对象精细化数据、水下地形等，L3级（重要水利工程），包括水利工程BIM、设计图、周边倾斜摄影、水下地形图等流域全要素数据资源，构建 BIM+GIS+IOT 的数字化场景，实现三维场景浏览、工程三维展示、工程立体化监控展示、工程运行管理的可视化，支撑水利工程影响区域水文、水环境、工程建设活动、工程运行的可视化管控。



L1级（全国级）



图 1L2级（流域和省区重点区域）



图 2L3级（重要水利工程）

MapGIS 3DClient for Unreal提供丰富的功能，支持图层的显示、隐藏、添加、删除、快速定位等图层操作功能；帮助用户构建数字孪生流域具有真实地理坐标的三维地理底图。

强大的三维查询与分析，助力流域模型平台建设
随着数字孪生应用的深化，数字孪生流域需要更实时的信息交换、更强的计算能力、更精准的分析决策、更复杂的仿真模拟。MapGIS 3DClient for Unreal开发平台提供丰富实用的数据处理与分析功能，支持查询真实地物的属性信息，支持模型拾取、场景漫游等操作，并提供通视分析、可视域分析、天际线分析、动态剖切分析、洪水淹没分析等功能；基于数字模拟仿真引擎，通过集成水利专业模型，构建智能模型和可视化模型，支持水利专业数据分析模拟可视化，打造数字孪生流域模型平台，为防汛抗旱“四预”和水资源调配管理应用提供分析决策支撑。



图 3模型平台建设



城市流域防洪应用

高效的跨终端应用扩展能力，助力流域知识平台建设
MapGIS 3DClient for Unreal支持云端像素流渲染，客户端无需依赖任何三维引擎，即可在多种客户端如移动设备、VR、MR等体验高质量的三维渲染。满足数字孪生流域对物理流域对象进行多层次实时渲染及可视化呈现的需求，支撑对空间分析、大数据分析、仿真过程的多终端一体化展示。
基于MapGIS 3DClient for Unreal强大的跨终端应用扩展能力，充分利用构建的数据底板，集成人工智能、机器学习等技术，构建智能化的知识平台，实现基于数据驱动和知识引擎的预案库、调度规则库、水利知识库的智能化管理、动态管理。





水利工程建设规划

建设数字孪生流域是贯彻落实国家和水利部有关数字经济和数字流域建设要求的重大举措，作为空间信息基础设施核心的GIS基础平台将在其中扮演重要角色。“行业用户、生态伙伴可以在MapGIS 3DClient for Unreal开发平台基础上，进行数字孪生流域应用快速搭建和业务创新。”中地数码董事长吴亮介绍，这一平台将有效助力行业低成本、高效率开发数字孪生应用，在“MapGIS平台+应用赛道”合作模式下，中地数码将与生态合作伙伴共探数字孪生流域解决方案，共建基于空间信息的数字经济创新应用场景！