AI 助攻城市建模效率飛躍 打造千萬棟數位孿生城市

數位發展部數位產業署 指導

鴻圖股份有限公司(下簡稱鴻圖)成立於 2016 年,是鴻海集團在推動智慧生活與內部創業浪潮下誕生的子公司。起初以「圖像應用」為核心,鎖定 3D 建模、AR/VR 與室內定位等技術,專注於兩大面向:市民服務與政府治理。前者改善民眾在博物館、圖書館、風景區的體驗,後者則將政府數據可視化,輔助決策。

這家只有 25 人的公司,113 年和 114 年的稅前盈餘都接近公司資本額,背後的關鍵在於他們持續以技術解決城市生活中的真實痛點。

走進圖書館,你需要先找電腦查書,記下位置後走到書架,拿到書再去服務台排隊,等借閱人員處理才能帶走。這個流程不僅耗時,圖書館為了減輕服務台負擔,還得買自助借書機。鴻圖總經理孫樹國說,傳統自助借書機採購與維運通常需投入數十萬至百萬元不等,不但成本高、佔空間又需要維護,民眾依然得排隊,整體效率改善有限。

他們也觀察到,每個城市的博物館特展花費巨資策劃,但展期結束得面臨拆除。更大的問題是,民眾參觀往往只是走馬看花、拍照就走,缺乏深度互動。「博物館花了這麼多錢做特展,能不能用數位工具保留下來?一個是典藏,一個是延續展覽。」孫樹國說。

城市裡最重要的議題,更在於城市數位孿生,目的是把真實世界變成數位世界,透過數據分析來輔助決策。「真實世界都是物理的東西,沒有數據就沒辦法計算分析。所以要在數位世界做一個副本,有了數據就可以運算。」孫樹國解釋。

例如交通數位孿生可以透過路口監視器分析車流,找出為什麼經常塞車、為什麼這裡常發生車禍;防災數位孿生可以透過河川水位和降雨量,預測哪裡容易淹水、排水設施是否需要改善。這些應用的基礎,都需要城市的 3D 建模。

但建模成本是最大障礙。新加坡十多年前推「虛擬新加坡」,花了台幣幾十億。如何用更有效率的方法做城市建模,成為台灣智慧城市發展的關鍵瓶頸。

iLib Guider 讓手機變成自助借書工具
助圖書節省數十萬至百萬元的設備成本

2018 年,鴻圖開發「iLib Guider 尋書導引」APP,整合查書、導引、取書、借書四大功能。使用者透過手機查詢書籍後,系統會顯示該書是否在架上;抵達圖書館後,室內定位導航功能即可引導使用者直接走到書架位置。取書後只需用手機掃描條碼即完成借閱,無需至服務台排隊。

孫樹國表示,這項創新服務等於讓每位民眾的手機都成為一台自助借書機,圖書館不必再投入動輒數十萬至百萬元的傳統硬體設備,導入手機借閱後不僅能降低櫃檯負擔,尖峰時段的讀者排隊等待時間也平均減少約五至七成,整體服務流程更為順暢。。系統在國立公共資訊圖書館推行後使用率極高,已成為讀者到館的必備工具,更陸續獲得資訊月百大創新產品獎、未來科技獎入選、亞太資通訊科技應用獎。今年將進一步導入國立臺灣圖書館和國家圖書館嘉義分館。

2019 年起,鴻圖用 360 度實景拍攝技術把博物館特展完整數位化。展覽結束後,民眾仍可透過 VR/AR 在線上參觀,達到典藏和延續的目的。這項技術已應用於四大國家級博物館,包括國立自然科學博物館、國立海洋生物博物館與國立歷史博物館等。

此外,他們在科博館推出「AI 拍拍樂」,民眾可以跟虛擬暴龍互動、合照,還能用 AI 把自己變成不同年齡或性別的樣子,放進博物館場景中。互動體驗大幅提升參觀樂趣,短短兩週就吸引上千人次使用。

數位轉型 鴻圖所開發的互動式資訊服務站,可利用 QR code 將場域資訊帶入手機,讓使用者一覽展場規劃。

本案例數位轉型 3 要點

  • 發現痛點:
    圖書館借書流程繁瑣,自助機購買成本高。
    博物館特展結束即消失,文化資產無法延續。
    城市 3D 建模成本高昂。
  • 數位工具:
    開發「iLib Guider 尋書導引」APP,整合查書、導引、取書、借書四大功能。
    打造 AR 應用互動體驗。
    利用 AI 自動判讀空照圖與街景,快速建構 3D 模型。
  • 轉型效益:
    圖書館省下百萬硬體成本。
    「AI 拍拍樂」兩週吸引上千人次。
    AI 建模效率較傳統提升 10 倍。

AI 建模迅速處理數十萬棟建築
效率較傳統提升 10 倍

面對城市建模的高成本困境,鴻圖從 2016 年開始開發 AI 自動化建模技術。他們利用政府既有的空照圖,用 AI 判讀建物輪廓和屋頂結構,再結合 Google 街景的牆面材質與紋理,快速把 2D 影像「長」成 3D 模型。

最大的挑戰在於品質控管。孫樹國指出,每年需建置數百萬棟建築模型,但空拍照片常因雲霧遮蔽或拍攝時間差,導致房屋尚未興建,系統自動生成的屋頂影像便會出現森林或裸土等錯誤內容。起初團隊以人工方式逐一篩檢,但面對龐大數量根本無法完成。後來導入 AI 訓練模型進行自動化瑕疵篩選後,可在極短時間處理數十萬棟建築的城市資料,相較傳統方式可縮短約 70%~90% 的處理時間,整體效率等同提升 10 倍以上。

相較傳統方式節省了大量時間與成本,目前已能支援全台上千萬棟建築資料的建模與處理。「這個技術國外都還沒有,我們花了很多年研發。」孫樹國強調,這些數據也成為鴻圖協助高雄市推動交通數位孿生的基礎。

鴻圖一路從圖書館、博物館到城市建模,透過長期數據累積與場域經驗結合,不斷修正 AI 判斷,逐步提升系統準確性,鴻圖也正推動從市民服務走向城市治理的完整平台,積極拓展醫院等新場域,展現台灣在智慧城市應用的技術實力。

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