在萬物互聯的數字化時代,智能化感知、智慧化交互、可視化顯示、全息式體驗、全場景服務等需求,推動人們在現實世界之外構建出了一個數字化的孿生世界。原本,數字孿生世界隱藏在碎片化的時空大數據之中,可視化技術,使現實世界與數字世界不斷鏈接、聚合,讓時空數據的可視化鏡頭照進現實世界。
談及數據可視化,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據類型的表達。在對地理空間數據、社會網絡關系等多維數據進行可視化成像時,就需要更“高級”、“特定”的圖表類型來展示數據所傳達的“期望”。
現實世界如何被“可視”?
在信息化建設中,每時每刻都會產生海量數據,這些數據涵蓋業務、系統、應用等各種維度,通過數據獲取、數據處理、可視化模式、可視化應用進行全方位場景覆蓋,建立起現實空間和數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據處理技術,可以實現真正的數字孿生系統,解決多業務場景下的實際難題。
數據獲取一個是主動式,它以明確數據類型為需求,通過內外業采集、數據轉換等方式獲得,如四維圖新衛星影像、傾斜攝影、數字高程等;另一個是被動式,它以數據平臺為基礎,由數據平臺的活動者產生,如電子商務系統等UGC平臺。
數據獲取后經由數據質量分析、預處理和數據計算等處理步驟以確保數據的準確性、可用性,再選擇合適的數據可視化模式,形成初步可視化方案。
在最后一步的可視化應用上,主要根據用戶的主觀需求來對不同數據進行表達呈現。如高精度數據對交通行業至關重要,在全息路口和數字孿生隧道的應用場景中,對精細化地圖的展示和車道級高頻軌跡的數據呈現有更高要求;公共安全關注沙盤演練、行動推演,對真實環境的精準還原、以及對行動方案的動態模擬演練有較大需求。面對不同行業應用,以需求出發選擇相應的可視化形式與展現類型,可輔助人們發現新知、得到新結論或者預測預警、規避風險。在這一步,在數字孿生世界,通過數據可視化將數據分析技術與圖形技術高效結合,更清晰地為用戶進行探索式分析,解讀和傳達信息,為數字決策賦能。
數字可視化的內核——三維可視化引擎
隨著復雜應用場景的不斷涌現,單純的二維數據可視不再滿足孿生世界的建構,基于地理環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圖形開發環境,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,調用圖形API完成各種場景元素的繪制,能夠基于現實地理環境構建對等的虛擬場景,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。
在數字園區、數字高校、數字旅游、數字工廠、數字城市、數字樓宇的建設中,基于數字孿生實時渲染技術,跨系統、業務、格式,實現場景可看、可控、可交互、可預測,集成行業AI、用戶行為標簽、BI、物聯網能力,助力行業互聯網+,將用戶對業務態勢的研判路徑縮至最短,從而節省數據管理成本,提高場景管理效率,便于科學決策,呈現最具價值的可視化效果。
基于數字孿生的行業應用
數據可視化的本質是視覺對話,將物理世界以圖像、數據傳輸到數字世界進行表達,并對海量數據邏輯進行分析、推演,增強數據結果的易讀性和靈活性,輔助管理者發現數據背后的規律和價值。
在數字孿生的應用中,不同行業對可視化提出了不同需求。景點大屏可視化系統以線上預約系統、票務系統為基礎,結合景點部署的人臉識別閘機設備和視頻設備,提供景區監控、客流統計、多媒體分析、環境監測等。
交通大屏可視化系統則基于地理信息系統,以實時路網數據為基礎,融合卡口、攝像頭、信號燈、交通誘導等數據,整合交通部門現有系統資源,已“一張圖”實現多數據的可視化呈現與協同管理。
通過圖形能力、數據可視化能力深度整合信息系統的數據資源,打通“資源可視化全流程”,解決市場生產要素看不清、渠道網絡規劃難的痛點,實現管理區域三大資源可視能力,同時通過數據可視化的統計分析鎖定目標市場,合理配置網絡、營銷、政策和隊伍等要素,將分散在各系統的BOM域關鍵資源進行充分整合、透明展示,輔助分析決策。
當前,互聯網的加入增加了數據的更新頻率和獲取渠道,通過圖形能力、數據可視化能力,憑借先進的交互方式和多方協同管理機制,讓數據釋放更多價值。同時,在人機交互中建立清晰有效的傳達與溝通機制,釋放數據潛能,以創新驅動行業融入數字孿生時代。