以大规模数字孪生技术求解城市“三体”问题

近日，阿里巴巴达摩院发布《2023十大科技趋势》，多模态预训练大模型、Chiplet、存算一体、云原生安全、软硬融合云计算体系架构、端网融合的可预期网络、双引擎智能决策、计算光学成像、大规模城市数字孪生、生成式AI等十大技术入选。

正如报告所言，近年来，城市数字孪生关键技术实现了从量到质的突破，在智慧交通、双碳管理、园区社区建设等应用场景获得较为成熟的发展。未来城市数字孪生将在大规模趋势的基础上，继续向立体化、无人化、全局化方向演进。文章源自数字孪生可视化-http://www.hjcool.com/1852.html

打开城市地图，我们会看到，广袤的城市被一条条横竖交错织就的路网有序划分，路网之下，又遍布着诸如地铁、给排水、燃气、电力、通信等复杂、隐蔽、危险的城市基础设施。这些线条宛如城市血管，为城市运转输送源源动力，但也潜伏着易燃、易爆、毒气泄漏的重大风险。当前，城市化进程加快导致城市体量不断扩张，城市复杂体、隐蔽体、危险体治理问题日益凸显，难度与日俱增，如何解决城市空间“三体”治理问题意义重大，“大规模城市数字孪生”概念则为这一难题提供了解决思路。文章源自数字孪生可视化-http://www.hjcool.com/1852.html

数字孪生技术解决城市治理难点、痛点、堵点

城市治理存在的难点---隐蔽体文章源自数字孪生可视化-http://www.hjcool.com/1852.html

城市中存在着大量隐蔽的、错综复杂的交通隧道、给排水管道、供电线路、天然气管道等地下管廊。城市地下管线统筹规划建设难，对管线实施权属主体的管理混乱，地下基础设施管线“打架”的现象时有发生。许多城市因地下水管泄漏、燃气管线泄漏、电力中断等事故，给社会带来了极大的安全隐患，给城市管理者也造成极大的困扰。文章源自数字孪生可视化-http://www.hjcool.com/1852.html

但是传统技术手段很难有效解决城市地下空间的治理问题，数字孪生应用平台，将地下管网中燃气、雨水、污水、电力、给水、泵站等多种类型的模型进行可视化呈现，并且将分散在各部门庞大且复杂的数据统一汇聚在数字孪生应用平台上，实现物理系统与信息空间数字化模型映射、虚实数据连接，通过一块数字大屏即可进行集中展现，帮助城市管理者一屏统览大规模城市级地下管网管线的分布状态，解决城市地下空间隐蔽体问题。使得城市“生命线”安全风险可以实时监测、分级预警和联动处置，有效提升城市安全风险防控能力和水平。文章源自数字孪生可视化-http://www.hjcool.com/1852.html

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城市治理存在的痛点---危险体文章源自数字孪生可视化-http://www.hjcool.com/1852.html

城市在运行过程中，存在着众多危险品的生产、储存及运输工作。近年来一些地方相继发生危险品仓储爆炸、危险化学品泄漏等重大安全生产事故，对人民生命财产造成重大损害，也严重影响了城市正常运行。天津市滨海新区“8·12”特大爆炸事故，165人遇难，798人受伤，直接经济损失68.66亿元。江苏响水化工厂“3·21”特大爆炸事故，78人死亡，76人重伤，640人住院治疗，直接经济损失19.9亿元。还有更多类似的事故，给人民生命和国家财产都造成重大的损失。文章源自数字孪生可视化-http://www.hjcool.com/1852.html

通过孪生底座编辑器可对所有危险设备、场所进行三维可视化展示，实现1:1建模还原，建立典型分级预警模型。对易燃易爆品、危化品等生产、运输、存储、使用全过程及设备异常、气体浓度超标、非法作业及闯入等异常现象进行全方位、系统性的实时监控。通过数字孪生技术实时感知、全局全视，以全域数据感知综合研判应急情势，跨部门协同，多部门联动，实现应急信息、数据、资源、调度指挥全面汇聚，辅助管理者防范事故发生。文章源自数字孪生可视化-http://www.hjcool.com/1852.html

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城市治理存在的堵点---复杂体文章源自数字孪生可视化-http://www.hjcool.com/1852.html

城市交通是一个组织庞大、复杂、严密而又精细的体系。就其空间分布来说，有城市对外的市际与城乡间的交通，城市范围内的市区与市郊间的交通。就其运输方式来说，有轨道运输、道路运输、水上运输、空中运输、管道运输等。再加上天气变化、突发事件等动态因素，以及车流、人流、信息流的复杂性给城市交通治理带来了巨大的挑战。文章源自数字孪生可视化-http://www.hjcool.com/1852.html

我们通过数字孪生技术手段，在虚拟世界中以数字映射搭建完成的城市孪生场景，能够实现准确量化城市交通动态画像，实时进行数据采集，使交通数据实时关联，通过多源数据融合分析推演，预测短时交通态势。让管理者站在上帝视角，全城视野、全局规划，寻找治理拥堵的最优解。从而优化交通流量管理，提高交通系统的整体运行效率，减少道路拥堵。文章源自数字孪生可视化-http://www.hjcool.com/1852.html

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技术支撑

城市空间具有“看不见”、“不好管”、“难预料”三大特征，以往的技术手段难以全面、准确、立体地展现隐藏在城市各空间中的设施状态，并精准远程定位控制，数字孪生技术则正好具备相应的解决能力。大规模城市数字孪生以城市为对象，将物理世界与数字世界进行1:1数字映射，以数据驱动模型，实现物理世界与数字空间实时生成渲染、双向互动，仿真推演。文章源自数字孪生可视化-http://www.hjcool.com/1852.html

宏-中-微精准映射文章源自数字孪生可视化-http://www.hjcool.com/1852.html

与人力物力资源消耗较大的传统测量测绘、底座编辑方式不同，通过使用功能完善的孪生底座编辑器，能以更低成本实现卫星遥感数据、倾斜摄影数据、CAD图纸数据、BIM模型数据等主流数据格式兼容，自动生成算法和模型单体语义定义，从而高效打造出承载力强大的孪生数据底座。文章源自数字孪生可视化-http://www.hjcool.com/1852.html

依托多精度全要素三维底座，能够对城市地下空间进行全空间全要素数字化映射，从宏观、中观、微观进行全面孪生还原。基于场景模型和GIS数据有机融合，能够实现三维GIS技术厘米级精准定位匹配，通过三维场景的高品质渲染进行逼真的场景展示，打造了L2-L5等级的高仿真模拟城市地下综合管廊内部场景，以三维可视化场景为基础，2D数据面板为辅，立体化展现城市地下隧道空间纵横交错的工程管线铺设情况。文章源自数字孪生可视化-http://www.hjcool.com/1852.html

无代码海量数据治理文章源自数字孪生可视化-http://www.hjcool.com/1852.html

传统的数据分析包括人工分析和简单的程序分析，但随着城市海量数据的采集和积累，传统的分析方式都难以实现对城市大数据进行指标识别，在城市运营、交通指挥等方面更是难上加难。无代码数据模块，可实现面向大数据的采集、存储、管理、计算和分析应用等功能。文章源自数字孪生可视化-http://www.hjcool.com/1852.html

依托仿真系统云原生化和统一接口融合计算等关键技术，无代码数据模块具备敏捷数据治理能力，能够实现城市交通数据的快速接入、集成、分析与应用，快速构建城市交通数据层应用，通过拖拉拽+配置的方式，能够将分散的、异构数据源中的城市交通运行数据进行无码化处理和大屏搭建，大幅缩短仿真计算时间，实现城市级实体规模实时计算响应，帮助城市交通指挥数字孪生应用快速落地，为复杂的城市交通运行管理提供科学决策支撑。

大规模联合仿真推演

城市是复杂的综合体，地下存在着大量隐蔽交错的基础设施管廊，传统技术很难完整展现城市地下空间全貌、远程操控地下管廊设备。通过接入基于EVR2.0打造的城市级数字孪生底座，MxDATA3.1数字孪生应用平台在完成城市全要素数字化精准定义的基础上，具备强大的数据融合驱动能力，可实现多元行业三维场景与数据模型的高效融合。

基于MxDATA3.1数据融合驱动能力，可高契合度融合大数据、业务逻辑、应用场景三大模块，全方面构建可视化三维交互功能。通过接入多类型地下管廊信息收集装置数据，集成各监测点温度、湿度、水位、气体等监测数据，基于优化算法快速模拟是否有漏损风险和漏损现象，以数据驱动模型，建立城市地下空间物理实体和孪生体之间虚实交互、双向映射机制，实现大规模城市地下空间体联合仿真预演，并以动态视图形式实时呈现数据指标波动情况，实现城市治理“三体”问题综合监管、推测预演、及时响应。

目前，大规模建设数字孪生城市已成为全球主要经济体的共同选择。新加坡、英国、美国等国家已相继启动建设，预计到2025年，全球投入建设规模将达到500个城市。城市治理中复杂体、隐蔽体、危险体的建设管理，是城市得以安全高效运行的根基，也是实现大规模数字孪生城市的一大难点。随着数字孪生技术应用的不断成熟，以数字孪生技术解决城市级大规模空间治理问题是大势所趋。

未来，将持续发力数字孪生技术产品化，实现更低建模成本、更短响应时间、更高精准度的大规模动态感知映射、实时渲染、仿真推演能力，提升城市治理效能。