基于数字孪生智慧城市解决方案

基于数字孪生智慧城市一

、数字孪生的智慧城市二、

基于数字孪生的智慧城市特点数皆行业·沃地三

、数字孪生智慧城市的应用

微信扫码加入生求主要内容1.1

何谓“数字孪生”?一般认为，“数字孪生(Digital

Twin)”是充分利用物理模型和物联网传感器采集的全生命周期的运行历史等数据，集成多学科、多物理量、多

尺

度、多概率的

仿真过程，在虚拟空间中完成映射，从而反映相对应的实体对象的全生命周期过程。一、数字孪生的智慧城市一、数字孪生的智慧城市1.1

何谓“数字孪生”?数字孪生的核心是一种物理空间与虚拟空间的虚实交融、智能操控的映射关系，通过在实体世界，以及数字虚拟空间中，记录、仿真、预测对象全生命周期的运行轨迹，实现系统内信息资源、物质资源的最优化配置关键特征：全生命周期、实时/准实时、双向一、数字孪生的智慧城市1.1

何谓“数字孪生”数字孪生作为实现虚实之间双向映射、动态交互、实时连接的关键途径，可将物理实体和系统的属性、结构、状态、性能、功能和行为映射到虚拟世界，形成高保真的动态多维/多尺度/多物理量模型，为观察物理世界、认识物理世界、理解物理世界、控制物理世界、改造物理世界提供了一种有效手段一数字孪生的智慧城市1.2

数字孪生城市的概念数字孪生城市通过构建城市物理世界、网络虚拟空间的一一对应、相互映射、协同交互的复杂巨系统，在网络空间再造一个与之匹配、对应的“孪生城市”,实现城市全要素数字化和虚拟化、城市全状态实时化和可视化、城市管理决策协同化和智能化，形成物理维度上的实体世界和信息维度上的虚拟世界同生共存、虚实交融的城市发展格局，是数字孪生技术在城市层面的广泛应用一数字孪生的智慧城市在数字孪生城市中，基础设施(水、电、气、交通等)的运行状态，市政资源(警力、医疗、消防等)的调配情况，人流、物流和车流的安全运控，都会通过传感器、摄像头、数字化子系统采集出来，并通过包括5G

在内的物联网技术传递到云端和城市的管理者。基于这些数据以及城市模型可以构建数字孪生体，从而更高效地管理城市一数字孪生的智慧城市数字世界：数字孪生城市具有深度学习能力、虚实融合、迭代进化的数字城市物理世界：钢筋水泥城市相比于工业制造的“产品生命周期”,城市的“生命周期”更长，效益将更大·

效果初现●

自我学习

·

迭代进化·

以虚控实

·

反向作用

·

智能操控·

洞察态势

提前预测

科学决策全域感知

由实到虚

镜像再现优化前优化后开放、共享、兼容

1+N

CIM

数据映射

数字孪生印度海德拉巴、新加坡，还有我们中国的深圳、雄安，都已经在做这方面的摸索和尝试，大量的投资，正在涌向“智慧城市+数字孪生”的应用场景一数字孪生的智慧城市平行发展BIM盟相互作用物理空间网络空间高分辨率真三维智慧龙华

n一、数字孪生的智慧城市图周灰华lmQ①巨一个GS平台+多惟皮应用三催合风示平白tmwwweBandicam.com东方明珠视频中

想多源点云数据融合口机载、地面站、车载和背包点云高精度融合，融合精度达0.03m。多源城市空间信息数据高精度融合(红色、绿色、蓝色、黄色分别为机载、地面站、车载和背包采集的点云与深度学习结合，建模过程中对城市中移动车辆识别与覆盖区修复然□

对Mesh模型内容进行标签化，便于挂接属性，让模型和应用连接，如

:挂接人口信息、建筑物楼层管理□

减少模型数据量，从Mesh

模型三角网到面和结构化的转变，便于图形分析和可视化，如：规划应用分析、三维展示等；□…(还有很多)问题点：1.单体化的粒度问题：单体化到什么层级，楼栋、楼层、部件?2.一套数据多行业应用：不同行业单体化需求差异大?提前做的别人不要3.单体化工作量大：自动化程度低，单体化技术能力和不同行业需求多变之间的矛盾很大4.标准问题：什么应用对应什么内容?数据标准是什么?目前，没有标准

,都在摸索单体化的作用与难题□

只对模型进行标签，在模型后边隐藏矢

量模型，如：立方体，对Mesh模型进

行标识，不改变模型的数据优点1.不改变模型本身，保存标签矢量数据2.随意切分粒度3.数据最真实，信息最完整缺点：1.数据量大，展示慢2.不便于行业分析□

基于倾斜Mesh模型，通过人工交互

编辑，重新建立三维模型和贴图，

类似于传统的3DMax建模优点：1.整洁、干净，视觉感觉好2.模型体量小，便于分析和展示缺点：人工操作量巨大，纯手工编辑自动化程度低常用的单体化方式：重建单体化，标签单体化重建单体化

标签单体化重建单体化效果图片挺供大势智慧

?交互编辑工具：倾斜摄影测量单体化建模

(SVSModeler)面向新型基础测绘与数字城市建设，自主研发了

精细化室内外实体建模(SVSModeler,詹总谦博士)等技术及软件系统，

有效提升数字城市室内外实

体建模和编辑的效率和精度，得到广泛应用。支持室外倾斜三维模型实体编辑，和室内点云模型三维编辑。广泛应用于各个测绘单位和机构。武汉大学詹总谦提供标签单体化：任意粒度、自动化生成(融合深度学习技术)标签单体化等任意粒度，且动化生成标签单体化：任意粒度、自动化生成cR1N

uRwn图片为计算机自动生成融合深度学习与三维重建，计算机自动处理城市三维分类，建筑模型语义化分解标签单体化：识别每种类型，建筑分层，识别每个窗户Semantics3D

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Coreipondingcroaitathtict融合深度学习，识别城市部件，进行单体模型替换Mao

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Sensing,2021一、数字孪生的智慧城市

室外到室内数字孪生城市通过空中、地面、地下、河道等各层面的传感器布设，实现对城市道路、桥梁、井盖、灯盖、建筑等基础设施的

全面数字化建模，以及对城市运行状态的充

分感知、动态监测，形成虚拟城市在信息维

度上对实体城市的精准信息表达和映射二基于数字孪生的智慧城市特点①

精准映射②

虚实交互城市基础设施、各类部件建设均有痕迹，城市居民、来访人员上网联系均有信息。在数字孪生城市中，城市实体空间可观察各类痕迹，在城市虚拟空间可搜索各类信息，城市规划、建设以及民众的各类活动，不仅在实体空间，而且在虚拟空间得到极大扩

充，虚实融合、虚实协同将定义城市未来发展新模式二基于数字孪生的智慧城市特点二基于数字孪生的智慧城市特点③

软件定义孪生城市针对物理城市建立相对应的虚拟模型，并以软件的方式模拟城市人、事、物在真实环境下的行为，通过云端和边缘计算，软性指引和操控城市的交通信号控制、电热能源调度、重大项目周期管理、基础设施选址建设小程序BiMCim业务服务区块链数取服务

NOT服

务

AI服务物联网云计算大数据全域效或吸型公众号智慧相赁web智能建AIAPP通过在“数字孪生城市”上规划设计、模拟仿真等，将城市可能产生的不良影响、矛盾冲突、潜在危险进行智能预警，并提供合理可行的对策建议，以未来视角智能干预城市原有发展轨迹和运行，进而指引和优化实体城市的规划、管理、改善市民服务供给，赋予城市更多的“智慧”数字孪生城市管理智能预警二数字孪生的智慧城市特点④

智能反馈数字孪生街道-应急预繁人挖然指时间分布人好：849576mvn

tk2018年3月12日11:00118空气轻度污染北京市大兴区高危防控点位列表至气B量丹

1uut三、数字孪生的智慧城市应用(一)智慧城市运营大脑由城市主管领导牵头，成立智慧城市运营中心，任命城市首席运营官

(COO

)首席运营官

(COO)CIO

联席会议委员会SCOC

管理办公室智慧服务中心(数据开放平台、数据集市及运营公司)城市运行监控与指挥中心城市IT运维中心大数据中心参与和审核智慧城市的顶层设计；规划和审核各行业信息化发展的总

体目标、框架、任务、运营管理机

制等；相关政策法规与标准的制定；负责城市信息资源整合与共享；城市运行的集中监控；多部门协同与指挥；促进面向社会的大数据开放应用、服务与交易体系的形成

……三、数字孪生的智慧城市应用(一)智慧城市运营大脑SCOB的职能三、数字孪生的智慧城市应用核心：公共信息云服务平台智慧城管

智慧公安

应用层智慧旅游

公共信息平台000004服务器

网络

存储机房

传感设备(一)智慧城市运营大脑软件开发及运行平台层DaaSlaaSSaaSPaaS基础设施层形成智慧城市中的大数据生态智慧城市时代IT的合作是围绕大数据的合作：数据采集、加工、存储、清洗、挖掘、决策、控制与利用服务挖掘数据价值

》获取利益个→

数据应用及服务个数据存储、

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分析及交易个开放数据集数据使用者数据开发者数据平台商原始数据提供者政府

企业三、

数字孪生的智慧城市应用3.1

智慧城市运营大脑3.1

智慧城市运营大脑基于大数据共同实现城市运行监控与指挥调度三、数字孪生的智慧城市应用物联网感知应急预案信息分析研判基础信息采集运行监测危化品运偷管理城市运行指挥与应急中心运行监测担挥调暖

应急联动视频监控食品安全监管网格化管理事件定位与分析人口管理交通信息经济敬据信息医疗信息教育信息环保造息招挥协调联动数烟挖概分析实射

运行监测深分

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据用多维分析医疗门户的

集成联合呼叫中心云数氓

中心貌一用户管理分析

应用基础

组件数据层公安环保教育丽三数字孪生智慧城市的应用三维渲染引擎支撑全空间智能化GIS

基础平台实时GIS

平台动态数据

管理动态信息服务实时数据接入实时数据分析和推理实时GlS(GeoSmarter)分析

/

推理

/

认知行动感知智慧城市运营脑(感知、认知和行动)武大吉奥智慧城市运营中心三数字孪生智慧城市的应用城市出行轨迹大数据公交地铁刷卡数据出租车轨迹数据手机轨迹数据视频轨迹数据时空轨迹数据室内定位轨迹一部分图片来白方皮>武汉交管智慧监管平台旨在实现对全市“人、车、路、企、环境”的全面监控。>以“车”为本，对公共营运客车、旅游大巴、渣土车、危险品运输车、混凝土车、普通货车等进行监控；>落实到“人”,对重点车驾驶人、失格驾驶人、违法大户驾驶人、酒驾毒驾驾驶人、精神病驾驶人进行监

控；>督办到“企”,对企业车辆驾驶员进行事故违法监管,并下达整改指令，与市城管委、市运管处、市客管

处互通信息、共享情报，共同监管；>治理到“路”,对全市危险道路、事故违法高发道路、施工道路、桥隧等进行监管，严防拥堵、事故发生

;严控“环境”,对全市易发大雾、结冰、渍水道路

进行实时监控，对异常事件进行实时预警，保障人民

群众生命财产安全。0

·驾驶车辆类别、驾龄、

交通违法行为、交通事故行为、犯罪记录

_车路位·道路级别、道路类型、施工状态、交通设施状态、违法情况、事故情况、车辆类型面骂母螺人员违法大户人员夫格雪咒员田点车驾咒月国酒蛋车混数土车危的品运输生相土车断面大巴公共普运客年金市危心路妇事故多发路恐出法高发露国武汉交警数据大脑-智慧监管应用·车硒类型、车辆年限、

年检情况、车辆保险、

超速、超载、穿行、间红灯、事故、伤人等违法事故行为……·企业类型、企业资本、

企业社金声叠、企业

车辆整体违法情况、企业监备管理水平自路庙工路段展时导行聘取葛止文行赔段管哪些

”人、车、路、企”全面监管市言者处市运管处市

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NEWS新间重间16:44交通安全随患，1、

数字说话：2017年11月以来，某市共查处毒驾100余起、违法大户900余人、黄标车1500余辆、渣土车超速50余起、整治危险路段100余条，生成报表600余份……2、

领导关怀：公安部交管局局长刘钊指出要把智慧监管重要意义进一步提升，作为明年全国交管系统的温但力开电灾营登MK

积平t使武汉：让“人-车-路”在“互联网+°

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一--=GkNtat=开创新局面，深化交管改革一个新的起点；3、媒体报道：如下所示。M

公安部等四部门Q交通

刊lt*:武汉交警数据大脑-智慧应急应用依托全息感知、时空分析、数据挖掘技术打造道路交通智慧应急系统·拥堵、事故、·构建应急全息图122竖情，警

·员活配置面后力、应急救握·动态可视化展示、墨保联动、

·实时推送剧断阅版、信马灯·圆层自动聚合

。课导屏等应急资源接入一图动态展示一键视频核查实时调度导

航·病地事故原因分折、勇培覆

度指数分析。明培事故溶段分析、用法事

故时股分析、122报圈排名分析重大活动安

保·预设活动蹈线

·警力动态部看,目标位曾跟踪

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视频困随监控。一喂自动啊度周边视频·视费云台控期

·核查范国动态配置·关联同边各类曾力资源·动态据径规划

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·快速到达观场综合研判分析武汉市智慧交管应急系统密力派计

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一两许一色智慧交通应急大脑的效果1、2017年1月至2018年3月，武汉市全国拥堵排名实现从23位降至53位，交通拥堵延时指数从2.34下降至1.676,降幅高达30%,拥堵情况大幅缓解(数据来源于高德地图统计)2、2017年3月至今，武汉市实现拥堵事故快处新模式，闭环处置时间从7分钟降至90秒

测输压成供具工性国家重点实验率

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2017年12月11日，李克强总理在湖北武汉考察

智慧城市建设时，智慧应急系统获得充分肯定ttcsaans

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数字孪生的智慧城市应用-深圳月亮湾综合车场7B

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意014a010203出入口摄像头人员进出人脸识通过楼宇自控系对进出场司机，别并记录统计分统传输数据实时进行人脸自动析数据，掌控站监控各风机、水识别确保一人一车，行驶安内人员分布情况，以便实应对紧急阀等重要构件。全。情况调动。数字孪生的智慧城市应用-深圳月亮湾综合车场亮点一：人脸识别大数据管控己5车辆全生命周期管理车辆录入系统后·有矣车辆每次维修的部位、保养使用

材料、行驶路线、车牌号、

录入系统直至报废等相矣

信息就会被系统记录保存。设备全生命周期管理通过二维码管理

实现实物与BIM模型的交互，对全场设施进行从采购、维修、直至报销的全生

命周期管理。数字孪生的智慧城市应用-深圳月亮湾综合车场亮点二：车辆、设备全生命周期管理全生命周期管理3数字孪生的智慧城市应用-深圳月亮湾综合车场

亮点三：采用BIM

技术管理车场参数化：每个BIM

构件都可以点击，并显

可视化：在模型中就可了解感应设备、消防示长、宽、高、材质、生产日期等基础

信息·并且有系统录入的相矣维修纪录。设备、通风设备等重要设备以及一些隐藏构

件具体分布情况和具体位置·并可以在模型中直接定位模型。1miumDBw/oapn00he064C数字孪生的智慧城市应用-深圳月亮湾综合车场从一层到入口到每次坡

道口都有到屏幕进行导

航·到了该停楼层屏幕

会显示精确到米的停车

路线。司机快速寻车、停车，

事故发生时可以根据

诱导提示快速到达安

全位置·避免受损。手机端、

一

体查询机、

管控系统都可以通过

车牌号快速查询到车

辆所停的位置。亮点四：室内精准导航3提高安全效益2室内层层诱导，

精确到米1反向寻车，快速找到车辆☆

智能联动-键启动应急预案实现场内广

播、显示屏、手机推送等智能

联动。实时通话应急人员之间的实时多方视频

通话，能更快的应对突发事故，

以减低其带来的损失，并提高

安全效益。数字孪生的智慧城市应用-深圳月亮湾综合车场亮点五：应急预案联动管控配置应急人员和应急物资进入

相应的应急预案，确保安全责

任落实到个人。责任明确一键启动资产可控根据直线折旧法，百分比折

旧法计算设备折旧率，以便更好的处理设备的折旧。数字孪生的智慧城市应用-深圳月亮湾综合车场搬迁管理全程跟踪，实现资产完全可控。亮点六：资产管理区域可以自由划分，快速定位和BIM

模型可进行交互。设施绑定位置，通过编码集中管理设备

和办公家具信息，以便

更好的和财务对接。·三数字孪生智慧城市的应用3.3

智慧电网智慧电网数字孪生：充分利用电力系统物理模型、先进计量基础设施的在线量测数据、无人机巡线和机器人巡查加上电力系统历史运行数据，并集成电气、计算机、通信、气候、经济等多学科知识，进行的多物理量、多时空尺度、多概率的仿真过程，通过在虚拟空间中完成对智能电网的映射，反映智能电网的全生命周期过程三数字孪生智慧城市的应用电力走廊无人机巡检与智能监测系统国内外首次规模化大型无人机电力巡检应用115个省市及地区■经济效益超2亿■巡检线路约20000■巡检里程超50000海迦台风应急巡

检云南高海拔雨雾巡检澳门回归供电保障kmkm山东冰冻灾

書

巡

检电力巡检机器人能够实现对变电、输电、配电设备进行全天时、全方位、全自主智能巡检和安全防护，包括自动巡逻、智能读表、图像识别、红外测温、实时视频回传等功能，以人工智能先进化手段代替传统人工完成电站巡检及设备查明工作，降低人员安全风险，保障电网本质安全，提升电网智能化巡检技术水平。电力巡检机器人类别外观尺寸重量参数722×458×960(mm)

(长×宽×高)78KG驱动方式四轮四转向续航时间8h导航方式涉水深度3D-SLAM激光定位导航100mm爬坡能力≤15°最大行驶速度巡检传感器网络通讯协议防水防尘等级作业环境1.2m/s可见光摄像机(分辨率1920×1080,30倍光

学变焦)、红外热成像仪、噪声采集装置等

5.8GHz,802.11

b/g/n/a。可根据用户需要换用2.4GHz,802.11b/g/n协议的通讯模块IP55温度：

-10℃~+50℃温度测量范围测温灵敏度-20℃~+300℃60mK变电站巡检机器人(

大场景)红外热像仪云台通讯天线e*四轮驱动底盘可见光摄像机一雨刮器多线激光传感器防护外壳智慧电网运营脑SmartGrid智慧电网设备，x

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~设备无故障丰■开关站99.55%贴内开关：99.%■提：100.00%□复电质；100.00%3主复：100.00%-G:100.00%242天无预警运行周期配网设备分布

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打造石油天然气工厂数字孪生通过精细化三维模型对石油天然气工厂的进行描述通过精细化三维模型描述石油天然气工厂物理资产的功能位置、机械特性、工艺特性、物理组成等本体属性。对工厂主要资产、设施进行工程级和仿真级三维建模，对重点设备建立可拆解的工程级模型。对石油天然气厂区生产活动涉及的要素进行模型抽象，解决生产、能源、工艺、安全、环保等各专业在指标粒度、空间属性、时间属性、数据层次不一致的问题。重

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打造石油天然气工厂数字孪生模型信息·空间位置·外观形象·BIM

属性·扩展信息

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心言eeaff1、厂区内环境监测平台和每一个测点都与传感器连接，实时获取各类型传感器的数据，

显示站内环境的温度、湿度、易燃

易爆物气体浓度等信息。3.4

打造石油天然气工厂数字孪生面启仓家环填管级口踢5N在5齿①*Foasen2、

安防监控系统可接入第三方视频监控系统，监控视频

可以在BIM模型上进行显示，集成摄像头的三维空间属性，用户可以方便地找到需要查询的摄像头位置、摄像头实时监控画面和摄像头的属性。3.4

打造石油天然气工厂数字孪生基下区三值可规化曾提定值聚保umdQwQmacmROD站

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片13、火灾应急预案制定利用三维可视化操作面板的方法来编辑生成火灾应急预案，平台可模拟出火灾发生时情景，并提供最佳逃生路线与应急措施3.4

打造石油天然气工厂数字孪生应身管逐账

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打造石油天然气工厂数字孪生四慧厂区三维可最化曾理运维系统S优势特点1、

稳定可靠，免维护设计。2、

智能大数据分析，在线故障预