持续推进数字孪生世界“多跨”数智场景建设

数字孪生相较于数据可视化有着更为繁杂的架构。在传统数据可视化的展示价值基础上，数字孪生增加了业务运营价值，尤其在可视管理、模拟演练等场景里价值明显。比如面向复杂体、隐蔽体、综合体的业务运营层面效果突出，所以在数字政府、数字城市等领域应用广泛。

面对越来越纷杂和深度的疑难诉求，数字孪生需要更为清晰的方法论用于将复杂问题简单化，从而将抽象问题有效拆解为具象的目标，再将具象目标转化为易用好用的应用系统，最终将问题有效解决。

中国信通院《数字孪生城市白皮书（2022年）》指出，未来数字孪生城市“多跨”应用场景将加速推进，有力支撑中国式现代化发展模式。短期看，数字孪生体“多源”数据融合重组，数字孪生“多能”新引擎构建，数字孪生“多跨”场景实现将是近期发展重点。中长期看，数字孪生体有望突破数字资产运营难题，孪生新引擎将全面激发城市数字化创新活力。

数字孪生世界企业联盟在项目实践中，也整理出了4P应用场景和五层工程技术体系：

一是科学规划（Plan）。基于数字孪生城市模型，汇聚多源城市规划相关数据，构建规划算法模型，实现全局最优化。在规划时，利用城市的一草一木，一砖一瓦等部件要素的数字孪生体实现“积木式”自由组装，在数字世界模拟规划方案效果，极大的提升规划效率，实现绿色高效规划模式。

二是可视管理（Present）。提供城市运营治理一张图的全景视角，360度多维度观测、全量数据分析深度透视，立体感知洞察城市运行规律，实现城市一张图可视管理；

三是辅助决策（Predict）。基于全域数据和智能算法，对城市发展各种场景各种维度的态势提前做出预测，用数据智能帮助管理人员做出科学决策。

四是干预演练（Preact）。利用数字世界的可重复性、可逆性、可控性等特性，在数字城市中可以通过数据建模和事态拟合，对特定事件如突发事件应急提前做出干预演练，为物理世界的执行方案提供细化的、量化的、变化的、可视化的分析和评估。

数字孪生城市的实现依赖于诸多先进技术的发展和应用，其工程技术体系整体上可以分为五层：

1）地理信息要素层。包括空间数据（与空间要素几何特性有关）和属性数据（提供空间要素的信息），为数字化模型的表达提供空间分析支撑。地理信息数据主要包括地理方面的地形层、道路层、植被层、水域层等。与地理数据一起形成全空间一体化且相互关联的城市地理信息数据底板。

2）实时感知控制层。主要由智能传感器数据采集、高速数据传送和全生命周期数据管理等。智能感知数据反映设备即时运行动态情况。数据是整个数字孪生技术体系的基础。先进传感器技术及分布式传感器技术使整个数字孪生技术体系能够获得更加准确、充分的实时数据源支撑。同时，植入到物理世界中的诸多传感器也是实现实时反向控制的关键点。5G技术的发展，使得高性能传感器可以获得高速低延时的双向数据传输能力，提高了数字孪生系统的实时感知控制的能力。

3）数据智能层。主要基于一体化智能化公共数据平台和云计算基础设施，对跨行业、跨领域、全要素、全流程、全业务的全域多元实时数据进行融合计算，充分利用机器学习和人工智能领域的技术实现数据深度特征提取和建模，挖掘和学习其中蕴含的相关关系、逻辑关系和主要特征，实现对物理世界的仿真、预测和智能干预能力。

4）全真模型层。主要实现城市物理实体的全要素数字化表达，实现由粗到细、从宏观到微观、从室外到室内不同粒度、不同精度的孪生数字化还原，多维多时空多尺度模型，具有高保真、高可靠、高精度的特征，实现数字空间与物理空间一一映射。数字孪生全真模型是城市统一的“展示窗口”和“决策中心”。

5）可视化交互层。主要是为使用者提供良好的人机交互使用环境，让使用者能够获得身临其境的技术体验，从而迅速了解和掌握复杂系统的特性和功能。结合数据智能和数字孪生城市全真模型，集中可视化呈现全域智能终端信息、城市运行实时状态和数据智能预测结果，并且可以远程控制城市各个场景的运行状态。

图 3 数字孪生城市工程技术体系

数字孪生城市对于促进城市数智治理模式升级、提高人民美好生活服务水平、创造安全优良的社会环境具有深远的历史意义。数字孪生城市作为新型智慧城市，站在城市大脑的肩膀上，借助数字化改革的力量，将成为未来城市“多跨场景”的重要应用。

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