數(shù)字孿生已經(jīng)成為智慧城市建設的必選項。

隨著《關于開展城市信息模型（CIM）基礎平臺建設的指導意見》《關于全面推進實景三維中國建設的通知》《城市信息模型（CIM）基礎平臺技術導則》等政策的發(fā)布，數(shù)字孿生城市建設正在不斷提速。

據(jù)機構統(tǒng)計，已有16個省市在“十四五”規(guī)劃綱要中提出要建設數(shù)字孿生城市。

三維空間信息作為數(shù)字孿生城市的底層支撐，技術需求迎來了新的迭代，需要在做好三維數(shù)據(jù)基底的同時，打通物聯(lián)網(wǎng)傳感器接口，支撐各類結構化及非結構化數(shù)據(jù)的自動兼容及高效解譯。這一切功能的背后，都離不開高效、穩(wěn)定的算力環(huán)境支撐。

需求呼喚技術迭代

伴隨數(shù)字孿生城市建設，空間信息產(chǎn)業(yè)迎來了前所未有的機遇，也催生了一批具有技術創(chuàng)新能力的企業(yè)。武漢維方空間信息技術有限公司（簡稱“武漢維方”）就是其一。

武漢維方，2012年成立于武漢市東湖高新技術開發(fā)區(qū)，是測繪遙感信息工程國家重點實驗室深圳研發(fā)中心產(chǎn)學研成果轉(zhuǎn)化孵化的高新技術企業(yè)。

武漢維方空間信息技術有限公司 總經(jīng)理

據(jù)武漢維方總經(jīng)理、測繪遙感信息工程國家重點實驗室深圳研發(fā)中心主任助理岳皓向泰伯網(wǎng)介紹，在數(shù)字孿生建設的大潮中，空間信息企業(yè)在提供空間數(shù)據(jù)、打通物聯(lián)網(wǎng)傳感器的接口、支撐各類結構化及非結構化的信息數(shù)據(jù)等方面有大量的機會和商機。想要抓住機遇，企業(yè)需要具備核心研發(fā)能力、創(chuàng)新的應用思路及與之匹配的軟硬件資源。

針對相關需求，武漢維方自主研發(fā)三維實景建模軟件和AI智能目標識別硬件系統(tǒng)。前者可實現(xiàn)對超大數(shù)據(jù)的全自動處理能力，自動修復紋理，支持多源數(shù)據(jù)融合，高精度、高效率構建實景三維模型。后者可對安防攝像頭、無人機、遙感衛(wèi)星等觀測目標自動識別分類，形成高度機構化觀測數(shù)據(jù)，實現(xiàn)信息高效回傳。

然而，相關產(chǎn)品雖然在技術上實現(xiàn)了突破，但仍存在一定局限性，最根本的問題就在于算力的限制。

岳皓介紹，城市級實景三維建模的計算量將成幾何式增長，因此必須有強大的計算能力做支撐。為解決這一難題，武漢維方選擇與華為鯤鵬合作，將軟件移植到對方的算力平臺上。

“之所以選擇鯤鵬，有兩大重要原因?！?/p>

岳皓表示：“首先，地理信息相關行業(yè)有各種規(guī)范和要求，測繪遙感信息工程國家重點實驗室深圳研發(fā)中心也從底層開始做了很多研發(fā)，這與鯤鵬一樣，都是高度的自主創(chuàng)新?！?/p>

“其次，與鯤鵬的交流和合作也讓我感受到這個團隊的踏實和務實，從最初的需求溝通、代碼遷移到答疑解惑，鯤鵬團隊都在非常認真的解決用戶問題，因此合作也比較愉快?！?/p>

 高性能計算開啟新時代

雖然雙方都具備充分開放的合作態(tài)度，但在軟件移植的過程中，難免遇到困難。

第一，武漢維方的軟件最初搭建是基于X86平臺，要移植到ARM平臺上是一種跨操作系統(tǒng)、跨CPU平臺的工作量，工作量計算量大。第二，軟件中大約用了45個第三方開源組件，這些開源組件在ARM平臺上的表現(xiàn)能力，以及是否具有可移植性均有待于確認。第三個，軟件中的代碼雖然沒有使用X86的編匯語言，但是有大量的與windows平臺相關的API的接口。

針對這些難點，鯤鵬團隊采用鯤鵬開發(fā)套件DevKit對項目代碼及開源三方組件代碼進行源代碼遷移與親和分析評估，得到詳細的代碼遷移報告，評估準確的風險點與工作量；項目代碼采用CMake進行跨平臺組織，同時采用VSCode作為開發(fā)IDE，采用鯤鵬代碼遷移套件，對代碼模塊進行編譯，調(diào)試，分析一站式的服務，有效提高代碼移植工作效率；通過鯤鵬BoostKit工具對軟件運行性能進行分析調(diào)優(yōu)，充分挖掘鯤鵬平臺的計算性能。

借助華為先進的代碼移植工具，鯤鵬團隊極大的提升了代碼編譯排錯、調(diào)試的效率。目前，武漢維方軟件的核心組件及基礎功能已經(jīng)完成在鯤鵬ARM架構上的適配，200萬行代碼被成功搬到鯤鵬硬件上，基于此，未來鯤鵬高性能計算可為武漢維方提供大量的GPU及CPU資源。

“和華為的合作大大提高了空間數(shù)據(jù)處理、非結構化數(shù)據(jù)向結構化數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換、目標分類識別等工作的整體效率。同時，也為以往在數(shù)字孿生領域中面對的一些問題找到了解決的路徑?！?/p>

岳皓介紹，傳統(tǒng)空間數(shù)據(jù)多為二維數(shù)據(jù)，在三維世界中表達不夠。同時，各類傳感器的位置多為語義表達，缺乏空間坐標，標準也不夠統(tǒng)一，對接需要開發(fā)各類接口。

但是，通過和華為公司的物聯(lián)感知體系結合，能夠大大降低工作量和工作難度。華為方面負責對接硬件的各類標準，武漢維方負責空間信息的表達及對接，雙方能力優(yōu)勢互補，共同健全數(shù)字孿生城市的空間智慧感知網(wǎng)。

“對于空間信息企業(yè)而言，高性能的計算能力意味著一個新時代的開啟?！?/p>

岳皓感嘆：“聽李德仁院士講，當年他從事遙感攝影測量學科時，受制于計算能力，許多設想難以實現(xiàn)。但現(xiàn)在，高性能計算相較普通計算的效率已經(jīng)提高了4倍左右，這讓城市級自動化重建的時間大大縮短，也為空天地海多傳感器數(shù)據(jù)源應用提供了條件?！?/p>

“這次和鯤鵬的合作給了我們很大的信心，未來，雙方合作還有望延伸到應急、監(jiān)測、交通等各個領域。”