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四维时空数字孪生—元宇宙在城市管理上的应用

2022-03-09基础知识
四维时空数字孪生—元宇宙在城市管理上的应用

一、背景

  当前,云计算、物联网、大数据、移动互联网、人工智能等新一代信息技术与经济社会各领域不断深度融合,带来了生产力又一次质的飞跃。随着,元宇宙概念的出现即打造一个可感知的与现实空间互通的虚拟宇宙,准确把握发展趋势,充分利用新一代信息技术驱动城市管理科技发展,是抢抓信息化发展机遇、应对城市管理主要矛盾变化、补齐信息化短板、支撑科技强市的有效途径。

二、目标

  四维时空数字孪生模型依托元宇宙的概念理论,即打造一个可感知的与现实空间互通的虚拟宇宙,该虚拟宇宙以高精度实景地图为基础,充分利用治安监控、人脸相机、高空摄像头、无源机器人等传感器;人、车、物等运行历史数据;人脸识别、车辆识别等技术;集成多学科、多尺度的三维连续共享虚拟空间;结合智能视频分析算法,对人员和车辆等目标的识别、坐标定位,实现系统的智慧决策;从而实现针对公安局、城管、交通、社区等人员和车辆的智慧服务和管控。

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  图1 智慧系统逻辑框架

三、实现

  在感知目标景物电磁波信息的条件下,无源遥测机器人同步获得目标物多光谱实景图像和四维时空坐标阵列,通过图像识别和时空匹配合成目标物四维时空图像。目标物的四维时空图像与广义三维实景地图按时空坐标融合生成四维时空地图。

  不发射物理波或粒子,用被动接收目标物电磁波信息的方法远程测距、遥测定位。由于在城市管理领域,目标往往在较远的地方,且不可能在目标上安装定位报警装置(比如目标是犯罪人员或违法车辆)。本案例中开发了远距离、无源、遥测设备,无源遥测机器人。

  城市管理的本质是具有综合性、整体性、智能程度高的行业应用过程,也可以指符合具体区域特点的独特智慧系统。本系统通过四维时空平台和无源遥测机器人构建城市管理上的应用。结合新的人脸识别算法,对所有进出空间的人像进行采集、汇聚、处理,并通过后台的人工智能算法、高性能计算、分布式计算等方式实现采集人员和人口数据库、案件库、重点人员库及全国在逃人员等要素进行实时比对,对涉及治安防控的人员进行识别、定位、跟踪、轨迹融合、轨迹匹配、轨迹分析预警以实现在四维时空范畴内的人员违规的智能分析。

四、成效

  湖北省某市公安局,联合城管、交通、住建、应急、信访、社区等,对政府核心区日常人员的风险识别、判断、评估和预警、介入、治理等形成了一个动态的、有效的风险控制模型,通过深入的智能数据挖掘,驱动应用由事后的被动侦察,转变为事前预防、预测、预警的新型管理模式。系统运行以来发现人员聚集89次,处置维稳事件5次,预警涉毒人员34人次,涉访人员102人次,做到精准投放警力、定点巡防、先期处突,大大提高对核心区域管控能力。

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  图2 政府单位片区的元宇宙应用

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  图3 城市交通干道的元宇宙应用

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