當城市治理者指尖輕觸屏幕,九龍山數字城的樓宇輪廓即刻清晰浮現,就連路邊車輛的??孔藨B、位置分布等細微細節,也都以高精度在數字空間中完整呈現——這不是科幻場景,而是龍華區借助“數字孿生+AI+高斯潑濺(3DGS)”技術實現的城市治理日常。
作為全省首個推動該技術融合應用的城區,龍華區以技術突破破解治理痛點,已建成七大重點片區實景模型并落地三大高頻應用場景,為數字孿生城市建設提供了“可復制、可推廣”的實踐樣本。
破題治理痛點
從“人海巡邏”到“數字推演”的轉型邏輯
近年來,龍華區以城市級實景三維為基底,建設深圳北站等重點區域室內外、地上地下部件級實景三維數據,集成融合多源異構城市運行全要素數據,打造了全域全信創數字孿生平臺,支撐數字經濟、數字城區、數字治理“三位一體”的發展格局,賦能數字龍華精致營城、綜合管理、消防管控、城中村治理等城市應用場景。
隨著城市規模不斷擴大,城市治理面臨的挑戰日益增多。以往依靠人工巡查、攝像頭拍攝等傳統方式,不僅效率偏低,且難以精準捕捉細節,像違章建筑違規搭建、電動車亂停堵塞消防通道等問題,往往發現時已造成不良影響。
城市治理的“精度焦慮”,倒逼技術路徑創新,龍華區將目光投向了“數字孿生+AI”技術?!皵底謱\生能把城市‘復刻’到電腦里,AI能自動分析問題,兩者結合就能跳出‘人跑斷腿、問題難發現’的困境?!饼埲A區政務服務和數據管理局負責人表示,通過構建與物理城市一一對應的數字鏡像,管理者既能“坐在辦公室看遍全城細節”,又能讓系統主動“揪”出隱患,讓城市治理從“滯后應對”變成“提前預判”。
要讓數字孿生落地見效,三維建模技術是關鍵。龍華區在技術選型上有著明確標準:必須“又快又準”。最初試用過的傳統網格建模用“大格子”堆,細節模糊;NeRF技術類似“多照片疊加的立體畫”,雖能呈現整體場景,卻難以單獨提取細節,都不符合需求。
直到“高斯潑濺”(3DGS)技術的出現,才讓龍華區找到“對路子”的選擇。依托數生科技等合作方的技術支撐,龍華區在3DGS領域實現了全鏈條技術突破——不僅實現“采集-建模-優化-渲染”全流程打通,將數據更新效率提升至半日級(9-15小時),還成功應用于龍華區重點片區建設。
“這種能跑能打的技術,才配得上龍華區高效高精度的實景建模需求?!睌瞪萍枷嚓P負責人介紹,這種技術像用無數發光小玻璃球拼貼現實,每個“玻璃球”對應一個細節,墻上小廣告、井蓋花紋都能精準還原。更關鍵的是其效率,單平方公里建模時間從40小時壓縮至2小時,數據更新效率提升20倍,實現了“即采即用”。
技術選型背后
3DGS如何成為“城市建模最優解”
“路面磚縫的紋理、公交站的海報,在模型里都看得清清楚楚?!痹邶埲A區數字孿生平臺操作界面,工作人員放大梅林關片區的實景模型。這種“照片級真實感”,正是3DGS技術的核心優勢之一。
從技術本質來看,高斯潑濺(3DGS)是近年來三維場景建模與渲染領域的突破性技術,它通過高斯核函數將離散點云轉換為連續圖像,憑借海量智能“粒子”(高斯球體)動態構建光影場景,已然成為數字孿生等領域發展的核心引擎之一。它具備四大顛覆性優勢:極致真實感,能極致還原細節紋理,達到照片級真實;場景適應性強,可處理從微觀到宏觀的各類場景;高效渲染,能實現從“等待數分鐘生成一幀”到“實時流暢交互”的跨越;快速建模,相比傳統方法和NeRF技術,訓練收斂更快,能短時間完成復雜場景建模。且該技術仍在快速演進,應用潛力持續擴大。
最受關注的是信創適配領域的突破。針對3DGS技術長期依賴英偉達顯卡及CUDA生態的行業痛點,成功在華為910BNPU國產服務器上完成自研代碼庫編譯,實現基于國產算力的高斯建模訓練能力,全國首創高斯潑濺從“數據采集、模型訓練、數據建模、可視化渲染”軟硬件全鏈信創適配,為技術安全落地掃清障礙。
目前,龍華區七大重點片區的實景模型已全部建成并投入實際應用,覆蓋了北站國際商務區、九龍山數字城、鷺湖中心城、龍華超級商圈、大浪時尚特色小鎮、觀瀾文化特色小鎮、梅林關片區及其他重大項目區域。這些模型投用后作用顯著,無論是日常的城市規劃建設,還是突發情況的應急調度,工作人員都能在模型上進行“推演”或精準定位。全區重點項目的工程建設進度、現場物料堆放情況以及潛在的安全風險點位等動態數據,都能在模型上直觀呈現。相較以往,工作效率明顯提升,處理問題也有了更明確的方向,無需再盲目跑現場確認。
場景落地見效
三大高頻難題的“數字治理閉環”
違規建筑識別、電動自行車管理、流動攤販識別——這三個“民生痛點”場景,成為龍華區“數字孿生+AI”應用的首批突破口。
“違建不安全還亂占地,電動自行車亂停易引發火災,流動攤販可能堵路且影響衛生,這些都是老百姓關心、治理者頭疼的高頻難題,也最能體現技術優勢?!饼埲A區政務服務和數據管理局負責人介紹,過去依靠傳統攝像頭或二維系統,只能看到“平面”信息,而實景模型能呈現“立體”情況,像電動自行車離消防門的距離、違建比報批高多少等關鍵信息都能清晰呈現,讓處理更精準。
以電動自行車違規停放場景為例,實景模型會實時“盯”著區域,若有電動自行車停到消防通道或禁停區,模型能立刻發現異常,隨后系統自動告警,將違規位置、現場截圖發給社區網格員。網格員收到信息后,要么去現場勸離,要么聯系車主挪車,處理完在系統里標記“已解決”,形成完整閉環?!耙酝幚磉@類事可能需巡邏幾天才能發現,如今平均處理時間可縮短到1小時左右,效能提升顯著。”該負責人說道。
除了當前的三個場景,這項技術在未來還有廣闊的應用空間。在應急演練方面,發生火災時,無需真的組織人員到現場,在高斯潑濺模型里就能模擬火勢蔓延、人員逃生情況,還能測試不同救援方案;在城市規劃中,想建公園可先在模型里“擺放”方案,查看是否影響居民采光;地下管網管理上,不用開挖就能通過模型看到水管走向和老化情況;文旅領域,未來人們或許在家通過模型就能“游覽”龍華的景點。
龍華區政務服務和數據管理局負責人表示,如今這套“數字孿生+AI+高斯潑濺”的模式,從技術選型到基層對接已形成可復制流程。下一步,龍華區將分“擴范圍”與“深優化”兩步推進相關技術的推廣應用。在“擴范圍”方面,會先將現有技術推廣至更多街道與社區,優先覆蓋所有重點商圈及老舊小區,讓技術惠及更廣泛區域;“深優化”層面,一方面將針對當前的違規建筑識別、電動車管理、流動攤販識別這三個場景,進一步升級模型的分析能力,使其能更早發現問題,例如提前預判特定區域可能出現的流動攤販聚集情況;另一方面還計劃與企業、高校展開合作,探索開發更多新功能,讓技術更貼合實際應用需求。
展望未來,龍華區還將用技術更好地服務城市治理與市民生活。“長遠看是讓城市‘更聰明’、服務‘更貼心’。”龍華區政務服務和數據管理局負責人描繪著前景:治理上,模型能自動處理更多小問題,讓工作人員聚焦大事;服務上,市民在報故障、查規劃時,打開系統就能看到直觀的城市信息。在“數字孿生+AI”的助力下,龍華區將朝著“城市管得更順、老百姓過得更方便”的目標穩步前行,真正實現“用技術服務人”。