AI时代如何表达“另一个世界”——数字孪生。

12 月 3 日由 Epic Games 主办的2021虚幻引擎技术开放日  在上海圆满落幕，作为一年一度的开发者“朝圣”日，现场可谓挨山塞海，座无虚席。活动当天集结了来自游戏、影视、汽车等众多行业的近 50 名大咖，他们从底层技术逻辑、实际应用案例、商业 IP 打造等不同维度分享了他们的经验之道。

其中，腾讯地图技术副总监尚建分享了基于虚幻引擎的全域地图构建方案——腾讯 WeMap UE 地图实践》的主题演讲，从全域地图、自动化建模、视觉打磨、再到开放体系构建四个方面由浅入深地进行了一一演示。

基于对数字孪生产业技术的探索与好奇，VR陀螺会后也与尚建先生进行了深度交流。

图源：虚幻引擎

以下为演讲实录，内容略有修改：

全域地图，1:1 还原

大家对于数字孪生或者智慧城市的应用看得应该非常多了，我们作为一个地图团队，在思考打造这样一个可视化产品的时候，也有自己不同的出发点。我们的出发点是希望发挥数据的价值，为各个行业赋能。另外，我们希望可以降低可视化构建的成本。

全域地图我们拆解成全球、省级、市级、区级、园区级、城市近视角等一系列不同的视角，具备全要素。另外，它可以无极缩放到不同级别，任意漫游到各个区域，这是我们对全域地图的定义。

我们把全域地图的概念做一些拆分。技术拆解上可以分解成二维地图，我们会进行矢量地图的呈现，三维地图会进行关键三维化的表达。构建全域地图将以球体的方式呈现，首先要构建一个坐标体系，打造一个1:1还原的真实地球，最后通过地理坐标系的转换等技术，达到1:1还原真实地球的渲染。

过程中，我们也经历了一系列探索，期间也遇到了许多技术难点。譬如，同一高度可能是存在大量绿地面或背景面，它们容易产生闪烁的问题，可以通过像素深度偏移的方法推远不同图层到Camera的距离。而由于图层数量比较多，我们也做了较多算法的优化，基于Camera视角变换增加不同的计算策略，结合UE特性制定更优方案等。

解决了这些问题以后，二维的矢量球已经有了比较完整的呈现，可以漫游到任何一个区域，看到白模拉起的效果。而对于三维部分，我们抽象到几个关键元素，像建筑、道路、植被以及地形等元素，建筑可以拆分成几个L1~L5级别，分别是L1白模、L2纹理贴图、L3结构化呈现，L4、L5人工精模，我们今天会聚焦到通过L3的构建来做三维地图的呈现。

图源：虚幻引擎

三维自动建模，数据轻量化技术

我们具备全域的合规地图数据，基于此也在思考有没有更加低成本的自动化建模的方案。以视频中的效果为例，其中的城市白模本身就是基于全域的地图数据生成，并增加少量的精模表达城市的地标类建筑。

以建筑为例，基于我们的数据，可以知道建筑整体的底部轮廓。同时，我们也知道这个是什么类型的楼宇，如医院或者学校。而基于图像识别的算法，还可以知道它的楼顶的结构和配色，侧面的材质和颜色等，建筑风格是胡同、筒子楼等等。并基于此，构建了一个丰富的素材库。

有了建筑的表达，下一步就是看道路和植被如何构建，它们都是非常关键的要素，我们具备全域道路的数据。基于更多的规则附加，在立交桥、路口、高架等建模的过程中，也会采用自动化生成，最终完成这样的差异化的模型构建。

有了建筑、植被、道路和自动化构建的方案以后，全域三维模型已经基本能构建起来了。下一步要思考如何在虚幻引擎进行最终呈现，在此之前还需要整合不同种类的数据，通过WeMap Base的数据融合能力，整合自动建模、人工模型以及外部多源的数据。

当然，如此大量的数据直接在虚幻引擎上直接运行还是比较困难的，我们在这里面会采用自动化建模里面的三维数据切量化的技术，不管是道路、植被都会进入三维的流水线，一系列三维轻量化的工作后，就会导出自定义协议的数据。最后经过服务自动化、集群化的部署，推到虚幻引擎，做最终的渲染。

模版化设计，自定义视效多元

结合虚幻引擎强大的渲染能力，我们构建了酷炫的地球效果、建筑效果、日夜间变换、天气系统，来提升整体的渲染视效。如地球的呈现，为了表达的更加真实，我们增加了卫星图纹理的呈现，为了让它具有凹凸感，我们结合地形增加了法线贴图，通过水面反射让海洋变得更加有质感，通过光照、大气雾以及云层环境，让环境更加有质感。

另外，我们还自定义了整套的材质系统。通过统一化的设计增强扩展性。WeMap产品的一个亮点是模板化的设计，传统地图里面提供的个性化底图功能，用户可以自由选择各种各样的模板，我们也是基于这样的考虑，提供样式模板的灵活选择、配置，并且实现实时的模版切换。

开放体系，一体化API设计

当WeMap有了完整的三维地球形态，也经过进一步的效果提升之后，我们会思考如何构建一个开放体系，把这套产品推出去，让更多客户用起来。插件是一种非常好的方案，而在这里结合市场UE研发的稀缺现状，我们构建了一套基于Web API开放的模式，通过云渲染方式打通了虚幻引擎和Web端的通道，基于团队内另外一款Web端可视化引擎，我们打造了一体化API的设计。做过小程序的同学可能会知道，可以在PC端开发小程序，并实现在安卓和ios上达到一致性的体验，我们也是类似的目标来实现整个API的设计。

当然我们也会考虑到云渲染方式会受到网络或者带宽的影响，所以我们打造了一套CS部署的方案，实现类似在PC端研发的效果。

图源：虚幻引擎

以下为尚建先生与VR陀螺Q&A环节：

一、腾讯地图产业版WeMap如何实现数据的采集与处理，在打通数据和整合数据的过程中，需要哪些能力支撑？

尚建：我们是腾讯地图旗下的产品，所以其实本身就具备地图数据这样一个通道，包括前面提到所有服务其实都是基于地图数据生长起来的。1+1+3（数据工厂、数据管理中台、智能分析平台、可视化平台以及产业地图服务）中的数据工厂Data的任务就是进行数据汇总。

具体来看，首先基于腾讯地图可以汇总的二维数据，这是我们一直都在建设的矢量数据，随后数据会进入数据管理中台Base进行存储与管理。由于大量的数据进入，腾讯地图会构建一套标准的数据分类体系，进行数据的融合与处理，随后数据会进入三大服务平台，即智能分析平台、可视化平台以及产业地图服务。

总体来看，从数据汇集、处理到应用，这是一套完整的产业地图系统。

图源：网络

二、WeMap的建模方面有白模和精模两种，那这两种模型在产业地图中的占比大概是多少呢？

尚建：事实上，我们把城市建模分为L1到L5，其中L4和L5为人工建模，L3及其以下为自动化建模。一般会将一座城市的一些地标性建筑进行精细打磨，比如上海外滩之类的地区，那其他区域则用自动化建模生成。一座城市中使用的精模一般不会超过100个，所以基本上都是自动化生成的。

三、目前WeMap在建模上可以达到一个怎样的效果级别呢？

尚建：今天，在主题分享中，其实我们只展示了一套效果模板，因为客户的需求和喜好不同，所以WeMap事实上已经构建了多套不同的效果模板。基于模板化的设计，用户可以不断的切换，甚至去调整和改善它。

从二维地图构建的时候，用户可以通过改变相关参数配置去生成新的效果模板，那在我们三维地图构建的过程中，我们也希望向这样自定义的方向发展，而不仅仅只是提供固定的模板。

可以配置的效果，包括底层效果、光照和天气等要素，同时WeMap也希望在未来开放之后，可以让更多的开发者加入其中去自主进行调节。

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四、WeMap在应用场景方面能有哪些覆盖？

尚建：WeMap现在的业务其实还是从行业解决方案的角度去入手，从1+1+3的底层逻辑赋能各个行业，其中比较关键的应用场景包括智慧城市、智慧交通、应急场景、文旅、零售、地产等多个场景。

基于时空大数据和可视化的能力，结合企业和政府的空间数据和业务数据，面向城市治理提供全面强大的分析能力以及可视化呈现，最终构建一张图的底层解决方案。

面向交通场景，WeMap基于对人、车、路、地、物的时空感知、数据管理、智能分析和可视化能力，构建交通业务实时态势感知、历史变化溯源、时空模拟推演的全流程解决方案。

五、WeMap目前处于一个怎样的发展阶段？

尚建：WeMap并非一个新产品，它是腾讯去年11月就发布的产品，今年在腾讯数字生态大会上是做了进一步的能力升级，譬如在可视化的升级方面。

事实上，我们属于腾讯位置服务，在这一块已经沉淀了很多年，像微信上的位置定位应用， 美团外卖和京东在线购物等，很多这样的服务都是由腾讯位置团队去支撑的。包括腾讯地图其实也有10年的历史了，底蕴比较深厚。在这些基础上，我们去发布结合产业互联网的一款产品，也就是WeMap。

六、在实现WeMap底层构建中，使用虚幻引擎搭建会带来哪些独到的支持？

尚建：主要是视觉效果方面，我们团队使用虚幻引擎的出发点在于它在视觉上的体验是非常出色的，比如在大气雾、云层、光照、光影效果等方面，我们会充分利用它，并让其发挥最大价值。另外，虚幻引擎的开放性也是我们非常看重的。

在使用虚幻引擎的同时，WeMap也会在其中做出一些创新，融入自己的设计理念和风格。

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七、数字孪生与WeMap有何联系？

尚建：数字孪生与WeMap是非常契合的，首先，WeMap本身就是向产业互联网方向打造的一款产品；其次，基于WeMap地图的基因，我们本身就有还原真实世界的愿景。

数字孪生是真实世界向虚拟世界的一个映射，以IOT设备为载体，让更多的用户可以看到一个数字化的“世界”，这些虚实数据融合的特性，是数字孪生的核心述求，这与WeMap的定位与应用是不谋而合的。

当然，WeMap不仅仅面向数字孪生，数字孪生也不仅仅只有一款地图底板，还有各种能力的支撑，我认为两者的结合才能发挥更大的价值。

八、据我们了解，现大多数字孪生项目均为定制，难以作为产品规模化应用，您认为这样的应用现状是会限制该技术底层的发展吗？未来哪些场景是可以规模化发挥商业价值的呢？

尚建：太多的定制源于底层数据多，格式多、种类多和渠道多，很多的项目都是各种不同的数据的拼接。包括三维数据的构建也是呈现五花八门的状态，同时我们也能看到这个行业里面的各种各样的难题。

WeMap在这方面，正在朝着全域地图多元化、开放化、标准化和低成本的方向前进，让复杂的问题简单化，站在客户的角度去思考不同的市场需求。在开放的WeMap体系中，用户可以在底图之上去构建个性化的业务系统，包括增加标注、 画线画面、做热力图、迁徙图等一系列东西，让用户可以自由发挥。

除了B端的应用以外，尚建先生也强调未来可能还会在VR/AR领域做探索，目前WeMap主要还是在技术上继续深耕。作为一款定位互联网产业向的应用，腾讯WeMap正在构建一套可视化的3D开放地图体系，基于其开放性的核心布局，相信不久的将来，我们会看到它在B端、C端上迸发出更多的生机。