“数字孪生”三维引擎的现状：

    近年“数字孪生”技术逐步成为行业信息化的标配，行业应用软件的界面普遍向着三维可视化方向发展。国内大量基于三维可视化的产品和项目应运而生，不过随着三维“数字孪生”应用推广过程，用户开始发现如下问题：

1、核心技术完全依赖国外

近10年国外三维引擎的开源化，造成国内项目基本采用国外的开源三维引擎或基于国外开源代码封装的“国产”引擎，其技术路线总结下来基本是两种：WebGL\WebGPU网页三维引擎（如Cesium\threejs）或原生游戏三维引擎（如UE\Unity）。

2、两大技术优缺点明显，不能完美统一

采用网页三维引擎虽然开发和部署方便，但视觉效果不佳，遇到有一定实时数据规模应用时系统性能很差。而采用游戏三维引擎，虽然场景效果酷炫，但是硬件资源消耗大，前端部署（如大屏）只能做成C/S方式，维护更新困难，而B/S网页应用只能采用低分辨率视频流云渲染模式，极占带宽，使用效果还差。两种技术产品优缺点明显，逼迫很多开发商采用所谓双引擎方式，即大屏展示用游戏引擎，桌面业务用网页引擎，但这样一个项目就要开发数遍，重复劳动极不合理。

3、三维数字孪生项目普遍处于演示状态，业务应用结合能力不足

当前大多三维数字孪生项目基本是大屏展示、概念讲解，通过构建局部精细模型、效果花哨酷炫，但基本没有与业务管理结合，实用性不高，成了讲故事的“PPT软件”。同时建设成本高昂，硬件开销巨大，形成近来用户对三维“数字孪生”价值的质疑焦点。

    以上几点促使大家开始对“数字孪生”应用产生反思和争论，形成不同的看法和观点。问题后面讨论，这里我们先分析一下“数字孪生”本身的历史和意义。

“数字孪生”的起源：

    大家可能并不知道“数字孪生”并不是近年刚出现的技术，而是已经诞生很久了。追根溯源，历史上人类和现实之间的关系一直是直接感知和直接交互的，直到有了通过传感器采集将现实在虚拟环境中进行“镜像”，实时表达现实环境的情况和变化，人类才通过这个实现“镜像”的“数字孪生”环境构建起人与现实之间的间接感知和间接控制能力。

    从上面的定义来说，人类历史上第一套“数字孪生”系统其实是二次世界大战时，英国利用刚发明的雷达（传感器）建立的实时防空作战指挥系统。当时英国将雷达探测到的德军的飞机的航路用图钉表达在图板上方便指挥官的判断，再利用无线电指挥己方飞机拦截作战。这种对现实的数据“镜像”方式后来沿申到了很多领域，包括工厂、电网的集控系统开始也是在墙板上用图片及数码管表达设备的实时运行状态，后来随着计算机和显示技术的发展，逐渐使用投影、液晶大屏，展示内容也由简单二维线划演进到三维模型的实时行为，形成了当前的三维“数字孪生”效果。

    所以“数字孪生”技术其实近一个世纪来一直伴随着信息化的发展，是工业控制和社会管理必不可少的基础技术，只不过显示和交互方式不断演进罢了。其技术追求是现场状态采集、信息通讯传输、数据吞吐处理、人机交互能力的不断提升和优化。而在这几个领域的每一项进步都带来了信息化技术的跃进，包括物联网技术热、大数据技术热、元宇宙热、大模型热等。

专业“数字孪生”三维引擎的诞生：

    “数字孪生”技术的本质上是满足工业化控制系统中对现实情况的实时完整表达，为控制系统的判断和决策提供实时、准确、全面的信息支持。它的发展为下一步人工智能的构建和训练、仿真和自主控制奠定着基础，是迈向人工智能代替人类智能实现工业元宇宙的必经路线（笔者认为“元宇宙”的建设过程其实是人类给我们自己的创造物（工业品）赋予数字灵魂和数字生命的过程！）

    而“数字孪生”技术的核心是实时数据（行为数据）的高频全面采集、高速传输处理、高效展现交互的能力。那么目前几乎完全基于国外网页和游戏三维引擎构建起来的国内“数字孪生”应用环境在进一步实用化发展中会面临重大的障碍，因为游戏和网页三维引擎本身就不是面向工业化“数字孪生”的高实时、高性能方向的产品。同时在这种工业化、信息化领域基础核心产品从安全性上也不应该依赖美国的软件产品（开源并不代表免费和自主，国内用户其实大多都处于非正规使用状态！而高性能的专业引擎如军用引擎美国也不会开源）。

    再回头分析前面提到两种技术路线产品所表现出来的瓶颈，其实就是在用户逐步要求三维数字孪生项目不仅仅是宣传展示，而是能对接实际数据参与实时工作管理的要求下带来应用开发的困扰，这也是我们过于依赖国外开放的技术路线绑架的结果。因为浏览器的核心目标在不同的计算机上运行支持网页浏览，所以必须考虑兼容比较老旧的硬件，加上代码执行效率及缓存管理的限制，所以网页三维引擎必然受限于浏览器内部封装图形接口的制约；而游戏三维引擎本身的核心目的是为了游戏应用的支持和推广，所以针对效果的追求不遗余力，极度消耗硬件资源，同时为了游戏项目的稳定和性能是要将数据、引擎、应用打包在一体来发布的，所以利用游戏引擎开发的行业项目也成了臃肿不堪的巨大软件包，根本无法实现快速的修改、发布、维护。这里说个俗话：屁股决定脑袋，网页和原生游戏三维引擎它们本质上就不是为了行业“数字孪生”应用而来的！

    所以针对“数字孪生”应用的实用化发展，越来越需要不同以往的专业引擎满足特定的GIS+BIM+IOT的高性能、大容量、高实时、低消耗、高效果的综合需求。数字孪生专业三维引擎应该借鉴GIS地理信息技术、游戏引擎技术、工业实时控制技术，站在“数字孪生”应用实用化的角度科学取舍、完整设计：满足工业仿真实时数据加载展示为核心，同时能对接承载海量GIS地理信息及BIM建筑信息，但不需要测绘和制图能力；满足游戏级高级渲染效果，但要尽量提升性能，并节省资源消耗；摆脱浏览器的性能约束，又能支持B\S网页方式开发使用，方便应用的融合对接、联调部署、修改维护。

    上海迅图数码科技有限公司脱胎于城市电网实时抢修、自动控制领域，20年前率先提出针对城市应急行业地理信息图形应用，需要摆脱传统测绘行业的思路，开发融合专业化的“WEB SCADA GIS”产品。通过十余年不懈努力，完全自主研发的国产高性能轻量化QMAP三维数字孪生专业引擎，以纯国产化（未用任何国外开源引擎代码）、超轻量化（不到百兆）、网页应用方式（支持超高分辨率本地渲染和云渲染混合搭建）、次时代游戏级渲染效果、高性能实时化（十万秒级动态物体、百万级灯光、千万级有限元仿真数据），在“数字孪生”、“元宇宙”领域独树一帜，是能够在智慧城市、工业智造、科学仿真领域能与国外三维引擎产品相抗衡的基础核心产品。

    QMAP专业三维引擎作为目前唯一的纯国产次世代工业级数字孪生三维引擎，即没有采用纯网页的WebGL\WebGPU技术路线也没有照搬游戏引擎的套路，开辟了完全不同的创新技术路线，可在网页端低成本硬件环境（甚至集卡）下承载大规模GIS地形+BIM建筑模型及IOT实时状态数据，实现便捷的开发和部署，在大屏、PC、移动端等环境高效、美观、动态的展示和实时操作，可以极大促进GIS+BIM+IOT三维数字孪生项目的实用化和产业化。

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