最近，新加坡完成了世界上首個整個國家的數字孿生體的工作。奔特力系統軟件公司(Bentley Systems)的工具加速了將地理信息系統、激光雷達和影像的原始數據轉化爲該國的現實網格、建築和交通模型的過程。
新加坡土地管理局高級首席測量師Hui Ying Teo告訴記者：”我們設想，這些構件將成爲從3D地圖繪制和數字孿生體開始的元宇宙建設的一部分。”
他說，他認爲數字孿生體是通過高度的數字化和數碼化對現實世界的複制。它們對于可持續的、有彈性的和智能的發展至關重要。他的團隊一直在開發一個框架，能夠在反映世界不同方面和使用情況的多個數字孿生體中實現單一的事實數據來源。
新加坡是一個島國，海平面上升是一個大問題。一個綜合的數字孿生體基礎設施已經在幫助新加坡應對各種挑戰，如氣候變化的影響。一個單一的、准確的、可靠的、一致的地形模型支持著國家水務機構的資源管理、規劃和海岸保護工作。
針對數字孿生體的努力也在幫助可再生能源的推廣。整合的建築模型數據源幫助制定了太陽能光伏路線圖，以實現新加坡政府在2030年前部署兩千兆瓦峰值（2GWp）太陽能的承諾。
從地圖繪制到孿生體制作
“數字孿生體和地圖之間的一個巨大區別是，數字孿生體可以根據新的數據不斷地更新。需要一個複雜的數據管理平台來幫助更新由不同過程收集的數據，以代表城市獨立而又聯系的各數字孿生體。”Teo說：”爲了實現全部潛力，數字孿生體不僅應該代表物理空間，還應該代表法律空間（産權的地籍圖）和設計空間（像建築信息模型(BIM)這樣的規劃模型）。”
各個國家和城市政府正在探索各種策略，將獨立的地理、基礎設施和所有權記錄數據孤島轉變爲統一的數字孿生體。這不是一件容易的事，因爲數據的采集方式、使用的文件格式以及基礎數據的質量和准確性都存在很大差異。此外，政府需要以尊重公民隱私、企業數據IP的機密性和基礎數據的安全性的方式來創建這些地圖。
例如，地籍調查等數據源反映了房地産、礦産和土地使用領域的所有權邊界。對這些記錄的惡意或意外的改變可能會損害隱私、競爭優勢或所有權。
新加坡是世界上人口密度第二高的國家，導致了垂直建築和基礎設施的顯著發展。傳統的測繪方法側重于二維地理。在2011年一場大洪水震驚了這個國家之後，新加坡政府啓動了一項雄心勃勃的三維測繪計劃，利用快速捕捉技術繪制整個國家的地圖，並在2014年形成了第一張三維地圖。該地圖幫助各政府機構改善了政策制定、規劃、運營和風險管理。
然而，該地圖也逐漸過時了。因此，在2019年，新加坡統計局啓動了第二項工作，以檢測隨時間推移的變化，並以更高的精度更新原始地圖，以反映該國動態的城鎮發展。該項目結合了整個國家的航空測繪和新加坡所有公共道路的移動街道測繪。
一次采集，多次使用
在過去，每個政府機構都會進行自己的地形調查，以改善規劃決策。”由于不同的發展時間線，重複的努力並不罕見，”Teo說。
與奔特力的合作幫助新加坡土地管理局實施了 “一次采集，多次使用 “的戰略。這一戰略通過將地圖作爲政府機構、權威人士和顧問之間的項目使用的開放資源三維國家地圖，最大限度地提高了地圖的可用性。最終，他們希望加強3D地圖，以支持4D技術來描述隨時間變化的特征。
他們結合激光雷達和自動圖像捕捉技術，迅速繪制全國地圖。新的快速捕捉過程有助于將成本從3500萬新元減少到600萬，時間從兩年減少到只有八個月。
新加坡土地管理局在41天內捕獲了超過16萬張高分辨率的航空圖像。奔特力的ContextCapture工具將這些圖像轉化爲0.1米精度的全國範圍3D現實網格。他們還使用奔特力的Orbit 3DM工具將超過25TB的當地街道數據轉化爲數字孿生體。
該團隊對數據的不同方面采用了幾種標准化的文件格式。LAS和LAZ用于點雲數據。GeoTIFF用于將圖像與物理空間對齊。CityGML增加了對矢量模型和曲面的支持。
平衡開放性和安全性
Teo說，在數據開放和安全性之間取得適當的平衡是至關重要的。數據開放使用戶能夠采用適當的工具來滿足其組織的需求，而不管是什麽應用。然而，這種開放性需要與安全和隱私考慮相平衡。他們必須確保原始數據可以被安全地處理，並在適當的隱私保障下提供給機構、企業和公民。
所有團隊成員都接受了安全檢查，數據在一個安全、受控的環境中進行處理。此外，還采用了各種敏感化和匿名化技術來保護機密性。這使得他們能夠在參與規劃、風險管理、運營和政策的機構之間更廣泛地分享數據，而不影響任何人的數據權利。
數據處理是在一個受控環境中完成的——這意味著它與外界隔離，沒有網絡接入。這阻礙了一些進程，例如在遇到問題時獲得技術支持。”然而，對于這樣一個國家規模的測繪，必須在時間和安全之間取得平衡，”Teo說。