深圳龙华: 数字孪生城市为精准治理开挂了
当城市治理者指尖轻触屏幕,九龙山数字城的楼宇轮廓即刻清晰浮现,就连路边车辆的停靠姿态、位置分布等细微细节,也都以高精度在数字空间中完整呈现——这不是科幻场景,而是龙华区借助“数字孪生+AI+高斯泼溅(3DGS)”技术实现的城市治理日常。
作为全省首个推动该技术融合应用的城区,龙华区以技术突破破解治理痛点,已建成七大重点片区实景模型并落地三大高频应用场景,为数字孪生城市建设提供了“可复制、可推广”的实践样本。
龙华全域数字孪生平台。
破题治理痛点
从“人海巡逻”到“数字推演”的转型逻辑
近年来,龙华区以城市级实景三维为基底,建设深圳北站等重点区域室内外、地上地下部件级实景三维数据,集成融合多源异构城市运行全要素数据,打造了全域全信创数字孪生平台,支撑数字经济、数字城区、数字治理“三位一体”的发展格局,赋能数字龙华精致营城、综合管理、消防管控、城中村治理等城市应用场景。
随着城市规模不断扩大,城市治理面临的挑战日益增多。以往依靠人工巡查、摄像头拍摄等传统方式,不仅效率偏低,且难以精准捕捉细节,像违章建筑违规搭建、电动车乱停堵塞消防通道等问题,往往发现时已造成不良影响。
城市治理的“精度焦虑”,倒逼技术路径创新,龙华区将目光投向了“数字孪生+AI”技术。“数字孪生能把城市‘复刻’到电脑里,AI能自动分析问题,两者结合就能跳出‘人跑断腿、问题难发现’的困境。”龙华区政务服务和数据管理局负责人表示,通过构建与物理城市一一对应的数字镜像,管理者既能“坐在办公室看遍全城细节”,又能让系统主动“揪”出隐患,让城市治理从“滞后应对”变成“提前预判”。
要让数字孪生落地见效,三维建模技术是关键。龙华区在技术选型上有着明确标准:必须“又快又准”。最初试用过的传统网格建模用“大格子”堆,细节模糊;NeRF技术类似“多照片叠加的立体画”,虽能呈现整体场景,却难以单独提取细节,都不符合需求。
直到“高斯泼溅”(3DGS)技术的出现,才让龙华区找到“对路子”的选择。依托数生科技等合作方的技术支撑,龙华区在3DGS领域实现了全链条技术突破——不仅实现“采集-建模-优化-渲染”全流程打通,将数据更新效率提升至半日级(9-15小时),还成功应用于龙华区重点片区建设。
“这种能跑能打的技术,才配得上龙华区高效高精度的实景建模需求。”数生科技相关负责人介绍,这种技术像用无数发光小玻璃球拼贴现实,每个“玻璃球”对应一个细节,墙上小广告、井盖花纹都能精准还原。更关键的是其效率,单平方公里建模时间从40小时压缩至2小时,数据更新效率提升20倍,实现了“即采即用”。
“高斯泼溅”技术实现高效高精度实景建模。(图片均为系统截图)
技术选型背后
3DGS如何成为“城市建模最优解”
“路面砖缝的纹理、公交站的海报,在模型里都看得清清楚楚。”在龙华区数字孪生平台操作界面,工作人员放大梅林关片区的实景模型。这种“照片级真实感”,正是3DGS技术的核心优势之一。
从技术本质来看,高斯泼溅(3DGS)是近年来三维场景建模与渲染领域的突破性技术,它通过高斯核函数将离散点云转换为连续图像,凭借海量智能“粒子”(高斯球体)动态构建光影场景,已然成为数字孪生等领域发展的核心引擎之一。它具备四大颠覆性优势:极致真实感,能极致还原细节纹理,达到照片级真实;场景适应性强,可处理从微观到宏观的各类场景;高效渲染,能实现从“等待数分钟生成一帧”到“实时流畅交互”的跨越;快速建模,相比传统方法和NeRF技术,训练收敛更快,能短时间完成复杂场景建模。且该技术仍在快速演进,应用潜力持续扩大。
最受关注的是信创适配领域的突破。针对3DGS技术长期依赖英伟达显卡及CUDA生态的行业痛点,成功在华为910BNPU国产服务器上完成自研代码库编译,实现基于国产算力的高斯建模训练能力,全国首创高斯泼溅从“数据采集、模型训练、数据建模、可视化渲染”软硬件全链信创适配,为技术安全落地扫清障碍。
目前,龙华区七大重点片区的实景模型已全部建成并投入实际应用,覆盖了北站国际商务区、九龙山数字城、鹭湖中心城、龙华超级商圈、大浪时尚特色小镇、观澜文化特色小镇、梅林关片区及其他重大项目区域。这些模型投用后作用显著,无论是日常的城市规划建设,还是突发情况的应急调度,工作人员都能在模型上进行“推演”或精准定位。全区重点项目的工程建设进度、现场物料堆放情况以及潜在的安全风险点位等动态数据,都能在模型上直观呈现。相较以往,工作效率明显提升,处理问题也有了更明确的方向,无需再盲目跑现场确认。
“高斯泼溅”技术实现高效高精度实景建模。(图片均为系统截图)
场景落地见效
三大高频难题的“数字治理闭环”
违规建筑识别、电动自行车管理、流动摊贩识别——这三个“民生痛点”场景,成为龙华区“数字孪生+AI”应用的首批突破口。
“违建不安全还乱占地,电动自行车乱停易引发火灾,流动摊贩可能堵路且影响卫生,这些都是老百姓关心、治理者头疼的高频难题,也最能体现技术优势。”龙华区政务服务和数据管理局负责人介绍,过去依靠传统摄像头或二维系统,只能看到“平面”信息,而实景模型能呈现“立体”情况,像电动自行车离消防门的距离、违建比报批高多少等关键信息都能清晰呈现,让处理更精准。
以电动自行车违规停放场景为例,实景模型会实时“盯”着区域,若有电动自行车停到消防通道或禁停区,模型能立刻发现异常,随后系统自动告警,将违规位置、现场截图发给社区网格员。网格员收到信息后,要么去现场劝离,要么联系车主挪车,处理完在系统里标记“已解决”,形成完整闭环。“以往处理这类事可能需巡逻几天才能发现,如今平均处理时间可缩短到1小时左右,效能提升显著。”该负责人说道。
除了当前的三个场景,这项技术在未来还有广阔的应用空间。在应急演练方面,发生火灾时,无需真的组织人员到现场,在高斯泼溅模型里就能模拟火势蔓延、人员逃生情况,还能测试不同救援方案;在城市规划中,想建公园可先在模型里“摆放”方案,查看是否影响居民采光;地下管网管理上,不用开挖就能通过模型看到水管走向和老化情况;文旅领域,未来人们或许在家通过模型就能“游览”龙华的景点。
龙华区政务服务和数据管理局负责人表示,如今这套“数字孪生+AI+高斯泼溅”的模式,从技术选型到基层对接已形成可复制流程。下一步,龙华区将分“扩范围”与“深优化”两步推进相关技术的推广应用。在“扩范围”方面,会先将现有技术推广至更多街道与社区,优先覆盖所有重点商圈及老旧小区,让技术惠及更广泛区域;“深优化”层面,一方面将针对当前的违规建筑识别、电动车管理、流动摊贩识别这三个场景,进一步升级模型的分析能力,使其能更早发现问题,例如提前预判特定区域可能出现的流动摊贩聚集情况;另一方面还计划与企业、高校展开合作,探索开发更多新功能,让技术更贴合实际应用需求。
展望未来,龙华区还将用技术更好地服务城市治理与市民生活。“长远看是让城市‘更聪明’、服务‘更贴心’。”龙华区政务服务和数据管理局负责人描绘着前景:治理上,模型能自动处理更多小问题,让工作人员聚焦大事;服务上,市民在报故障、查规划时,打开系统就能看到直观的城市信息。在“数字孪生+AI”的助力下,龙华区将朝着“城市管得更顺、老百姓过得更方便”的目标稳步前行,真正实现“用技术服务人”。
龙华新闻全媒体记者丁小梅