数字孪生技术首现深圳生态环境监测场景

数字孪生，简单来说就是利用数字技术，在网络空间上构造一个与物理世界完全对应的数字世界。对于生态环境监测而言，数字孪生技术的运用意味着监测站点场景的可视化程度大大增加，环境监测数据、设备和管理之间的连接也更加智能化。

近日，广东省深圳生态环境监测中心站（以下简称深圳站）积极贯彻落实《深圳市数字孪生先锋城市建设行动计划（2023）》的有关要求，率先在生态监测智慧应用方面建设《典型生态监测场景数字孪生应用》（以下简称数字孪生场景）。

数字孪生场景依托GIS地理信息系统搭建精准的地理地貌场景，依据CAD图纸和三维扫描建模，真实还原深圳辖区内的监测站点场景，实现虚拟场景和现实场景的一致性。

同时，深圳站将数字技术中的交互技术、电子游戏技术、物联网技术、AI技术和生态监测业务相结合，实现“地表—市域—城区—监测站点—监测仪器仪表—样本模型”多层次、多尺度模型来表达孪生数据分级体系，建立了创新的多元异构数据的数字表达。

相较于传统的可视化呈现方式，数字孪生场景在实时可视化渲染方面有较强的优势，尤其是对气流、粒子、水体、光照等自然环境的真实模拟，再结合物联网传感器数据，真实地再现污染扩散，污染辐射的运动状态，在生态环境监测领域具有广阔的应用前景。未来，如果结合人工智能系统，通过对历史监测数据的分析研判，可对监测区域可能发生的污染或生态事故进行预测、模拟。

从平面到立体再到交互，使用者在每一个数字孪生生态监测场景中都可以通过场景交互设备，在虚拟世界中驾驶车辆、船舶或者步行，进行自主巡游，实现远程参观、沉浸式游览，并了解监测站点的建设情况、现场布局、仪器仪表现状等等，通过数字触点交互实时查看仪表的监测数据。

除了1:1真实还原的“物”，数字孪生场景里还“住着”一群人。深圳站将技术专家打造成“3D数字人”，在相关场景中通过逼真的肢体动作，用生活化的言语介绍环境监测现状、成果，增加了更为真实的互动体验感。

据了解，该应用目前已在深圳市10个具有代表性的生态监测站点搭建形成。从海洋碳汇站点代表的东涌红树林、福田红树林，到高精度碳监测站点的马峦山温室气体高精度站，从356米高的立体空气质量自动站到解析空气污染来源的超级站、路边站，从国家水质自动监测站到海洋浮标站，从盐田土壤样品库到杨梅坑动植物标本库......跨越山海，深圳站将整个监测站点发生的一切，呈现在数字空间中。

在深圳市福田红树林监测站点，数字孪生场景高精度地还原了以监测站为中心1平方公里的包括植被物种在内的场景，同时接入并呈现碳通量等实时数据，物候变化数据等多维度监测数据指标，通过粒子系统、大气系统等，结合实时数据指标，模拟和重现气体元素的含量变化，让数字站点自主地动起来。

通过典型生态监测场景数字孪生应用，深圳站实现了多源数据的新型汇聚，树立了智慧深圳生态环境应用的新标杆。接下来还会在计算机视觉、机器学习、智能语音等技术上继续挖掘和探索，让数字技术帮助实现更深层次的生态监测数字孪生交互，实现高效能管理，谱写新时代生态监测序曲，实现“智慧蝶变”，让城市更美好。