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1、數字孿生城市創新應用場景研究報告（2023）中國互聯網協會數字孿生技術應用工作委員會中國聯合網絡通信有限公司智能城市研究院2023 年 2 月編制團隊編制團隊指導單位：指導單位：中國互聯網協會數字孿生技術應用工作委員會主編主編單位：單位：中國聯合網絡通信有限公司智能城市研究院參編單位參編單位：聯通數字科技有限公司、泰瑞數創科技（北京）股份有限公司、軟通智慧科技有限公司、武漢珞珈眾恒遙感數據科技有限公司、聯通（浙江）產業互聯網有限公司、聯通（山東）產業互聯網有限公司、北京飛渡科技股份有限公司、北京智匯云舟科技有限公司、北京天成易合科技有限公司、云粒智慧科技有限公司、北京五一視界數字孿生科技股份有

2、限公司（51WORLD）、奧格科技股份有限公司、乘木科技（珠海）有限公司、北京超圖軟件股份有限公司、北京優锘科技有限公司、科大訊飛股份有限公司、聯通（江蘇）產業互聯網有限公司、聯通（廣東）產業互聯網有限公司、北京睿呈時代信息科技有限公司、亞信科技（中國）有限公司、廣東元能星泰孿生科技創新有限公司、廣州運帷數孿科技有限公司、北京博能科技股份有限公司、浙江中控信息產業股份有限公司、中交簡石數字科技（蘇州）有限公司、上海維智卓新信息科技有限公司、創意信息技術股份有限公司編制指導：編制指導：梁鵬、夏俊杰、高艷麗、陳才、張育雄、沈昭編制成員：編制成員：郭中梅、金程、謝芳荻、王麗影、沙默泉、范杰文、孟楠、

3、張競濤、孫亮、董南、劉俊偉、柳雨晨、杜忠巖、蔚來旺、莊濤、涂建光、陳虹旭、李懷東、張焜棋、房秉毅、高長偉、王金蘭、何文武、姚新新、劉會軍、邢祿、羅伊莎、趙立業、劉新、蘭洪浩、王靈、劉霖、董平、朱旭平、馬騁、謝虎君、盧林峰、唐龍、羅玲玲、魏戈兵、王濤、李露、劉佳、任志東、凌暉、張海波、齊煥然、丁佳、朱益清、曾南悉版權聲明版權聲明本研究報告版權歸屬中國互聯網協會數字孿生技術應用工作委員會、中國聯合網絡通信有限公司智能城市研究院，并受法律保護。轉載、摘編或利用其他方式使用本報告內容的，應注明來源。違反上述聲明者，將追究其相關法律責任。i前前 言言數字孿生城市提出至今，已從概念、框架走向落地深耕，逐漸

4、演變成為城市變革新動力和城市轉型新路徑，是智慧城市發展演進的重要方向，并進入國家決策視野。2021 年國家“十四五”規劃明確提出“探索建設數字孿生城市”，2022 年地方各級政府“十四五”規劃和各專項發展規劃陸續出臺，加速推動數字孿生城市深入各地方和各行業發展，各地在交通、水利、規建、能源、應急等領域紛紛布局，全力推動數字孿生城市相關技術、產業、應用蓬勃發展。數字孿生城市建設已從試點示范加速步入“技術多維集成、場景創新重構、市場成效導向”的落地實施時期。這一時期，數字孿生發揮實效、顯現價值的關鍵一環應用場景，正逐漸成為業界關注的焦點。隨著數字孿生應用場景設計更為精準、內涵日漸豐富、邊界不斷延伸

5、，現有的三維建模、物聯感知、可視呈現等淺層技術應用與表層業務賦能，已不能滿足數字孿生城市應用場景的需求。須持續探索，挖掘各方需求、釋放技術潛能、打造融合應用，催生宏觀到微觀各領域的數字孿生新技術、新產品、新業態、新模式，實現數字孿生城市建設與發展從量變到質變，助力城市數字化轉型。本報告以新場景驅動產業創新價值，新應用重構行業創新體驗為出發點和落腳點，研判數字孿生城市應用場景創新更加活躍、熱點領域應用率先突破、底座支撐賦能顯著增強的三大新趨勢，指出數字孿生城市場景應用進入提質增效新時期。通過對應用場景特點進行梳理歸納，提煉出數字孿生城市應用場景在可視性、實時性、主動性、預見性和閉環性五大特點：通

6、過精準映射的可視化表達，實現隱蔽難題ii顯性化展現；強調虛擬空間對現實空間的實時互動，實現監管難題動態化掌控；從被動應急向主動防患轉變，實現風險難題可控化管理；綜合分析、系統推演、精準預測，實現決策難題科學化研判；構建統一支撐的閉環式模式，實現復雜難題一體化處置。通過對應用演進趨勢進行分析，構建了數字孿生城市應用“可視孿生語義孿生互動孿生智能孿生自主孿生”的五階段發展模型，進一步指出數字孿生城市場景應用已開始向高價值場景演進?；谝陨戏治?，遵循“主業務模塊清晰、技術成熟度高、場景聚合力強、協同創新力高、應用成效顯著”的應用領域劃分思路，提出了數字孿生城市在綜合治理、應急安全、規劃建設、交通出行

7、、水利流域、能源低碳、公共服務、工業制造八大領域的創新應用圖景，并進一步劃分了各領域熱點方向，從“創新性、代表性、先進性、落地性”綜合考慮，選取剖析各熱點方向下的典型場景。最后報告分析了數字孿生城市應用面臨的機遇與挑戰，給出了數字孿生城市應用推進建議。-1-目目錄錄一、數字孿生城市場景應用進入提質增效新時期.1（一）應用場景創新更加活躍（一）應用場景創新更加活躍.1（二）熱點領域應用率先突破（二）熱點領域應用率先突破.3（三）底座支撐賦能顯著增強（三）底座支撐賦能顯著增強.7二、數字孿生城市應用場景五大特點.8（一）突出可視性，隱蔽難題顯性化展現（一）突出可視性，隱蔽難題顯性化展現.9（二）注

8、重實時性，監管難題動態化掌控（二）注重實時性，監管難題動態化掌控.9（三）發揮主動性，風險難題可控化管理（三）發揮主動性，風險難題可控化管理.10（四）提高預見性，決策難題科學化研判（四）提高預見性，決策難題科學化研判.10（五）強調閉環性，復雜難題一體化處置（五）強調閉環性，復雜難題一體化處置.11三、場景創新成為數字孿生城市發展關鍵驅動力.11（一）數字孿生城市應用發展五階段模型（一）數字孿生城市應用發展五階段模型.11（二）數字孿生城市向高價值場景演進（二）數字孿生城市向高價值場景演進.12四、數字孿生城市八大領域創新應用圖景.14（一）創新應用圖景構建理念（一）創新應用圖景構建理念.1

9、4（二）八大領域創新應用圖景框架（二）八大領域創新應用圖景框架.14（三）八大領域創新應用典型場景（三）八大領域創新應用典型場景.17五、數字孿生城市應用面臨的挑戰.18（一）應用場景仍需進一步橫向拓展縱深推進（一）應用場景仍需進一步橫向拓展縱深推進.19-2-（二）技術與業務仍需加強融合實現雙輪驅動（二）技術與業務仍需加強融合實現雙輪驅動.19（三）多元主體共建共治共享新局面仍需拓展（三）多元主體共建共治共享新局面仍需拓展.20（四）虛實融合的交互新體驗仍需進一步豐富（四）虛實融合的交互新體驗仍需進一步豐富.21六、數字孿生城市應用推進建議.22（一）堅持需求牽引，強場景重實效（一）堅持需求

10、牽引，強場景重實效.22（二）堅持創新驅動，強融合重質量（二）堅持創新驅動，強融合重質量.22（三）堅持系統推進，強合作重協同（三）堅持系統推進，強合作重協同.22（四）堅持重點突破，強示范重特色（四）堅持重點突破，強示范重特色.23附錄：八大領域創新應用典型場景.24（一）綜合治理領域（一）綜合治理領域.24典型場景一：城市一網統管典型場景一：城市一網統管.24典型場景二：基層綜合治理典型場景二：基層綜合治理.26典型場景三：社區網格化管理典型場景三：社區網格化管理.29典型場景四：園區可視化運營典型場景四：園區可視化運營.31典型場景五：港區服務監測與智慧管理典型場景五：港區服務監測與智慧

11、管理.34典型場景六：最小管理單元精細化治理典型場景六：最小管理單元精細化治理.37（二）應急安全領域（二）應急安全領域.39典型場景一：視頻孿生城市安全綜合管理典型場景一：視頻孿生城市安全綜合管理.39典型場景二：城市生命線綜合態勢感知典型場景二：城市生命線綜合態勢感知.42典型場景三：管網智慧化仿真推演與預警典型場景三：管網智慧化仿真推演與預警.44典型場景四：老舊房屋管理典型場景四：老舊房屋管理.45-3-典型場景五：大型賽事安保典型場景五：大型賽事安保.47典型場景六：城市公共衛生事件應急防控典型場景六：城市公共衛生事件應急防控.49典型場景七：城市建筑消防模擬演練典型場景七：城市建筑

12、消防模擬演練.50典型場景八：城市排水防澇典型場景八：城市排水防澇.52典型場景九：可視化應急指揮調度典型場景九：可視化應急指揮調度.55（三）規劃建設領域（三）規劃建設領域.56典型場景一：空間規劃一張圖典型場景一：空間規劃一張圖.56典型場景二：城市國土空間規劃決策典型場景二：城市國土空間規劃決策.59典型場景三：歷史古城保護與更新典型場景三：歷史古城保護與更新.62典型場景四：基于典型場景四：基于 BIM 的工地進度管理的工地進度管理.64典型場景五：超大直徑隧道智能建造典型場景五：超大直徑隧道智能建造.66（四）交通出行領域（四）交通出行領域.69典型場景一：城市道路交通安保及養護典型

13、場景一：城市道路交通安保及養護.69典型場景二：交通設施全生命周期管理決策典型場景二：交通設施全生命周期管理決策.71典型場景三：道路資產二三維一體化管理典型場景三：道路資產二三維一體化管理.74典型場景四：占道施工優化管理典型場景四：占道施工優化管理.77典型場景五：交通流分析預測與模擬典型場景五：交通流分析預測與模擬.79典型場景六：機場航班運行模擬仿真典型場景六：機場航班運行模擬仿真.81典型場景七：民航三維進近場模擬仿真典型場景七：民航三維進近場模擬仿真.83（五）水利流域領域（五）水利流域領域.85典型場景一：綜合管理仿真典型場景一：綜合管理仿真.85典型場景二：水庫運行智慧監管典型

14、場景二：水庫運行智慧監管.87-4-典型場景三：流域防汛感知決策一體化典型場景三：流域防汛感知決策一體化.91典型場景四：流域防洪預演調度典型場景四：流域防洪預演調度.93典型場景五：視頻孿生水務調度與管理典型場景五：視頻孿生水務調度與管理.95典型場景六：水利工程建設與管理典型場景六：水利工程建設與管理.97（六）能源低碳領域（六）能源低碳領域.100典型場景一：城市雙碳動態特征監測典型場景一：城市雙碳動態特征監測.100典型場景二：重點用能單元能耗精細管理典型場景二：重點用能單元能耗精細管理.102典型場景三：輸變電全過程信息協同感知典型場景三：輸變電全過程信息協同感知.103典型場景四：

15、新型電力調度感知系統典型場景四：新型電力調度感知系統.105典型場景五：智能發電系統雙向關聯典型場景五：智能發電系統雙向關聯.109典型場景六：虛擬電廠運營管理典型場景六：虛擬電廠運營管理.113典型場景七：配電網側數據整合典型場景七：配電網側數據整合.115典型場景八：換流站數字孿生全要素一體化管控典型場景八：換流站數字孿生全要素一體化管控.118典型場景九：地下電力管線及通道管理典型場景九：地下電力管線及通道管理.121（七）公共服務領域（七）公共服務領域.123典型場景一：虛擬景區典型場景一：虛擬景區.124典型場景二：文旅綜合監管典型場景二：文旅綜合監管.126典型場景三：虛實融合博物

16、館典型場景三：虛實融合博物館.127典型場景四：博物館綜合運營管理典型場景四：博物館綜合運營管理.129典型場景五：醫院智慧導診典型場景五：醫院智慧導診.132典型場景六：校園安全服務管理典型場景六：校園安全服務管理.133典型場景七：元宇宙會客廳典型場景七：元宇宙會客廳.135-5-（八）工業制造領域（八）工業制造領域.138典型場景一：工業制造網絡數字孿生典型場景一：工業制造網絡數字孿生.138典型場景二：新能源汽車自動換電站管理典型場景二：新能源汽車自動換電站管理.141典型場景三：工廠定制化產線管理典型場景三：工廠定制化產線管理.144典型場景四：礦山智慧運營管理典型場景四：礦山智慧運

17、營管理.147數字孿生城市創新應用場景研究報告（2023）1一、數字孿生城市場景應用進入提質增效新時期（一）應用場景創新更加活躍（一）應用場景創新更加活躍隨著“一網統管”“數字化轉型”“治理能力現代化”“碳達峰碳中和”等概念和政策的興起與推廣，對相關領域的創新應用場景提出了新的需求，也帶來了新的挑戰，推進應用場景的升級和擴展，推動應用場景創新更加活躍，主要表現在業務流程再造業務流程再造、數據價值挖掘數據價值挖掘、應用場景重構和應用模式變革應用場景重構和應用模式變革。圖 1 數字孿生城市應用場景創新主要表現1、業務流程再造：全流程、全周期、多跨協同創新、業務流程再造：全流程、全周期、多跨協同創新

18、基于數字孿生城市應用建設，可以打破傳統的業務壁壘，助力城市跨部門跨行業跨系統跨平臺的“多跨”場景落地，從而實現城市整體智治。目前在打造城市“規建管一體”數字化設計場景總已取得一定創新突破，在數字空間內完整、準確呈現建筑的全生命周期信息，統籌考慮城市內人、地、物的關聯，實現全流程閉環管理，避免“拆了建、建了拆”，實現“一張藍圖建到底”。數字孿生城市應用實現對城市原有基于行業數據建立的業務流程的整合，實現對業務運行模式的升級與重構。數字孿生城市創新應用場景研究報告（2023）22、數據價值挖掘：城市全要素空間信息共享共用、數據價值挖掘：城市全要素空間信息共享共用在各地的數字孿生城市建設中，通過匯聚

19、海量的多源異構、多尺度、動靜關聯的數據資源，已經實現數據的可展示、可分析，并逐步向實現城市全要素、全生命周期的空間信息共享邁進，助力跨尺度實時精準化、科學化決策的空間治理。通過這些城市數據不斷的積累和沉淀，城市的數據資源逐步向數據資產轉化，匯聚的數據逐漸作為一種資產進行服務，從而可以實現整個城市空間的增值。3、應用場景重構：優化數字孿生體的構建及管理方式、應用場景重構：優化數字孿生體的構建及管理方式通過優化數字孿生體的構建及管理方式，提升建模效率，并使其更好地為各領域應用賦能。目前在利用深度學習等人工智能手段提高三維建模的效率，加強空間幾何數據與語義數據、業務數據的融合，以及推動建立數字孿生體

20、唯一標識編碼方面已經取得了一定探索和實踐，如已經實現基于統一的坐標系將實時的監控視頻流智能化精準匹配到三維模型中，數字孿生底座建設中三維模型與業務運行數據、專題數據等的深度融合已經成為行業共識。借助智能化建模、語義化分析、標識化管理，可構建形成虛實實時映射、人機兼容理解的智能化數字孿生體。4、應用模式變革：從政府側向企業和公眾延伸、應用模式變革：從政府側向企業和公眾延伸一方面，伴隨技術升級與應用擴展，數字孿生城市的用戶從政府側向企業側延伸，在社會范圍內共建共享將成為新模式，在 CIM 基礎平臺、數字孿生園區等的建設過程中，已出現政府通過云服務方式向企業開放數字孿生城市底座并提供平臺化的應用開發

21、環境，鼓勵企業應用公共平臺開展場景孵化、業務轉型等。另一方面，基于數字孿生的應用場景向民生領域輻射，探索政府與公民共建共用數字孿生城市底座平臺成為數字孿生城市長效運營的新方向。在線上消費和公共數字孿生城市創新應用場景研究報告（2023）3服務領域，政府在保障用戶信息及隱私安全的前提下，構建群體用戶畫像，通過打通公民各類信息，打造個人數字孿生體應用，為公民提供定制化、精準化服務推送，并可依托個人數字孿生體應用，打造立體化交互、沉浸式體驗的新場景，允許公眾在孿生城市中發布內容，打造公共服務新模式，提升孿生城市粘性。（二）熱點領域應用率先突破（二）熱點領域應用率先突破數字孿生作為新型智慧城市建設的創

22、新引領性技術，經過近幾年的發展，傳統的業務模式與新興技術碰撞的火花不斷增多，延伸應用觸角，實現場景下沉。受政策環境、技術發展、資金投入、運營模式等多種因素的疊加影響，各領域在發展速度、建設熱度、推廣力度、覆蓋廣度、應用深度上差異較大，價值顯現也不盡相同，總體來說在交通、水利、規劃、建設、應急、雙碳等領域取得率先突破，同時，在“雙碳”推動下，節能減碳有望成為另一熱點領域。圖 2 數字孿生城市各領域應用發展關鍵影響因素1、交通領域：需求迫切，應用豐富，價值凸顯、交通領域：需求迫切，應用豐富，價值凸顯交通強國建設綱要國家綜合立體交通網規劃綱要數字交通“十四五”發展規劃等國家政策對交通數字化發展作出了

23、重要戰略部署。當前國內駕駛場景復雜，交通堵、停車難、行車亂等問題層出不窮，人們對交通出行的穩定性、安全性、便利性要求越來越高，數字孿生城市創新應用場景研究報告（2023）4具有實時性、閉環型的數字孿生技術賦能城市交通，已經逐漸成為未來交通發展的新方向。數字孿生城市從多方面賦能城市交通，以滿足居民出行和道路規劃等諸多訴求，通過對城市交通的同步可視和全局規劃，實現全要素數據匯聚，進行城市畫像，實現對城市交通基礎設施和交通運行狀況的精準刻畫和直觀呈現，支撐業務全流程運行，打造豐富的場景應用。當前，在廣州、貴州等多個地區，數字孿生在智慧高速、車路協同和自動駕駛等交通領域已投入試點和應用，通過構建診斷分

24、析體系及仿真評估模型，分析城市交通運行態勢和運行規律，支撐多維度時空規律推演及資源精準調控，實現對交通態勢、網聯設備及車輛運行情況的“實時全景統攬統籌”。同時，可以在車輛終端融合車路協同與導航地圖信息，為駕駛者提供車速引導、交通參與者預警等智能輔助駕駛服務。2、水利領域：政策引領，特色突出，發展迅速、水利領域：政策引領，特色突出，發展迅速國家“十四五”規劃綱要明確要求，構建智慧水利體系，以流域為單元提升水情測報和智能調度能力，為水利領域的數字孿生建設提供了戰略引領。水利部印發的關于大力推進智慧水利建設的指導意見、“十四五”期間推進智慧水利建設實施方案，以及同步印發的智慧水利建設頂層設計和“十四

25、五”智慧水利建設規劃等系列文件明確了推進以構建數字孿生流域為核心的智慧水利建設時間表、路線圖、任務書和責任單，推動大江大河大湖數字孿生、智慧化模擬和智能業務應用建設，積極推動新階段水利高質量發展。水利流域的監測數據、水文模型和業務流程具有極強的專業性，這使得水利數字孿生的建設具有不同于其它數字孿生領域的鮮明特色。以物理流域為單元、時空數據為底座、數學模型為核心、水利知數字孿生城市創新應用場景研究報告（2023）5識為驅動的新一代數字流域，對物理流域全要素和水利治理管理活動全過程實現數字化映射和智能化模擬，與物理流域同步仿真運行、虛實交互、迭代優化。水利數字孿生建設的核心目標是要構建具有預報、預

26、警、預演、預案功能等智慧水利體系，推進水利高質量發展。數字孿生在水利領域發展迅速，當前在防洪四預、水利設施管控、水務管控等方向積累了豐富的行業實踐經驗。水利部 2022 年印發了數字孿生黃河建設規劃(20222025)，加快構建具有預報、預警、預演、預案功能的數字孿生黃河，這是我國七大江河流域中首個公開發布的數字孿生建設規劃。規劃打響了我國智慧水利建設的第一槍，也是數字孿生技術賦能水利行業應用的里程碑事件，接下來在黃河水利委員會的帶動下，我國的數字孿生流域建設將持續迅速發展。3、規自領域：技術領先，政策跟進，優勢明顯、規自領域：技術領先，政策跟進，優勢明顯自然資源部 2021 年印發的實景三維

27、中國建設技術大綱(2021版)、自然資源三維立體時空數據庫主數據庫設計方案對三維空間框架、三維空間基底、實景三維建模等內容進行了明確與規定。實景三維構建數字城市時空信息基底，提供高水平時空信息服務，是數字孿生城市建設的重要數據資源基礎和空間底座基礎，成為立體化、時序化反映人們生活、生產空間以及自然生態空間的重要手段。數字孿生城市依賴的重要基礎數據就是直觀、信息化的三維模型，通過綜合運用遙感測繪、大數據、云計算、智能感知等新技術，不斷提升精細化、實時化、智能化的實景三維建模能力，不斷拓展測繪技術的內涵和外延，從實景三維建模走向數字孿生建模，探索實踐基于數字孿生的多跨場景應用，實現能力提升與優勢突

28、破。4、住建領域：平臺賦能，試點先行，成效顯著、住建領域：平臺賦能，試點先行，成效顯著住房和城鄉建設部自 2018 年起，結合工程建設項目審批制度改數字孿生城市創新應用場景研究報告（2023）6革，開展城市信息模型（CIM）基礎平臺建設試點工作，推動 CIM基礎平臺在框架搭建、技術融合、應用推廣等方面得到快速發展，為建筑業數字孿生奠定了良好的基礎。2020 年以來，住建部持續推進“新城建”試點工作，在 16 個城市開展首批“新城建”試點，到 2021年“新城建”試點工作的推廣，進一步促進了 CIM 基礎平臺的建設和建筑業數字孿生的發展，并取得顯著成效。CIM 快速發展將建筑信息模型、基礎地理信

29、息、精細化管理能力相結合，實現城市從宏觀到微觀的多尺度全要素信息化管理，通過物聯網技術，將物模型與空間、建筑模型關聯，實時加載物聯感知數據，掌握城市“呼吸脈搏”，實現數字孿生城市實時動態化管理。依托CIM 基礎平臺進行城市摸“家底”工作，掌握轄區內空間地理信息、建筑物信息、人口信息、法人信息等基礎治理數據，融合城市物聯感知實時動態數據，推進虛實交互、數據驅動的數字孿生城市建設，提升城市實時感知、預警預判、快速反應能力。5、應急領域：需求突出，場景多樣，潛力巨大、應急領域：需求突出，場景多樣，潛力巨大城市應急管理直接關系著城市的安全，由于應急工作的特殊復雜性、狀況多樣性、防控緊迫性，其數字孿生應

30、用需求也尤為突出。需要進行應急管理指揮的突發事件眾多，包括各類自然災害、事故災難、環境污染、公共衛生事件、社會安全事件等，均需要通過數字孿生應用精準模擬事故災難現場?；跀底謱\生技術的應急指揮管理，實現針對潛在風險點構建相應的應急管理仿真預案，模擬應急事件的多種可能性，推演應急風險演進的路徑。通過實現對應急事件發展的不同走向進行科學研判，制定行之有效的應急決策，實現應急管理方案的最優選擇。在國務院印發的 “十四五”國家應急體系規劃中強調了系統推進“智慧應急”建設，建數字孿生城市創新應用場景研究報告（2023）7立符合大數據發展規律的應急數據治理體系，數字孿生城市在應用領域的應用潛力巨大。6、雙

31、碳領域：戰略指引，節能降碳，電力先行、雙碳領域：戰略指引，節能降碳，電力先行我國力爭 2030 年前實現碳達峰，2060 年前實現碳中和，“雙碳”戰略目標的提出將我國綠色發展之路提升到新的高度，也為我國城市高質量發展指明了道路。在“雙碳”背景下，5G、物聯網、人工智能、數字孿生等新一代信息技術融合，遙感服務、數據智能、城市信息模型（CIM）等共性賦能平臺支撐，以及數字孿生協同化智能化的運行管理模式，為促進生活生產節能減排、經濟發展動力轉換，引導市民轉變生活消費理念提供創新驅動，推動探索低碳減排與經濟增長的共贏路徑。我國當前碳排放格局中，能源消耗是最主要來源，我國單位 GDP 的能耗仍高于世界平

32、均水平，“十四五”期間以技術進步、創新驅動和制度改革促進經濟社會高質量發展，促進經濟社會發展全面綠色轉型，進一步鞏固“碳”和經濟增長脫鉤的態勢。在能源領域中，構建新型電力系統是實現綠色變革的必然趨勢，電力數字孿生已成為引領能源數字孿生的先行者，數字孿生技術賦能新型電力系統，為電力行業應用，提供更加實時、高效、智能的服務價值。（三）底座支撐賦能顯著增強（三）底座支撐賦能顯著增強加快數字孿生城市底座建設，是助力城市科學決策的先進手段，是促進城市打造數字經濟發展先鋒示范區的有效途徑，是培育創新型企業和高端人才的重要舉措，將聚集一大批高端科技人才，激發一大批集成性、原創性科技成果，培育一大批創新型企業

33、，是引領帶動其他城市和地區建設數字孿生城市的先導實踐，將為我國新型智慧城市建設激發強大動能，推動數字經濟的發展。數字孿生城市創新應用場景研究報告（2023）8圖 3 數字孿生底座支撐賦能應用通過構筑數字底座，打造數字孿生城市智能運行中樞，城市場景的營造可建立在統一的數字底座之上。數字底座通過匯聚城市多源異構的全空間三維數據、業務運行大數據，融合多源、多模態數據，建立實時映射的城市信息模型與物聯感知體系，實現城市全要素的數字化和語義化，城市運行全場景的實時化和可視化、支撐城市管理決策的科學化和協同化。同時，數字底座以服務化、組件化等形式開放底座平臺立體空間服務能力、實時渲染能力、場景交互能力、動

34、態數據處理、智能分析仿真等數據賦能支撐能力，全面拓展、積極創造數字底座賦能應用模式，支撐賦能場景創新應用。堅持基礎研究與創新實踐并行，強化產業生態合作，加快成果轉化，實現知識集成、技術集成、數據集成、應用集成。二、數字孿生城市應用場景五大特點數字孿生城市創新應用場景研究報告（2023）9圖 4 數字孿生城市應用場景五大特點（一）突出可視性，隱蔽難題顯性化展現（一）突出可視性，隱蔽難題顯性化展現數字孿生城市具備將實體城市進行時空精準映射和可視化表達的特點，實現對物理城市從宏觀到微觀，地上下、室內外、歷史現狀未來的多尺度全時空的精準映射和可視化表達，使得不可見的城市空間、城市發展演變等顯性化。數字

35、孿生城市以三維技術為支撐，能夠高真實度還原物理城市信息，空間信息更加清晰、立體感更強，針對城市地下空間隱蔽性強、不易觀測、難以維護的問題，通過 1：1 精細還原地下空間，做到虛實狀態、相態、時態融合共生，將不可見的隱蔽實體空間搬到全可視的直觀孿生空間。同時，針對建筑全生命周期管理、城市發展演變等，利用數字孿生的時空還原特性，打破物理時空限制，真實再現建筑生長歷程、城市歷史變遷等，帶來沉浸式虛擬體驗。（二）注重實時性，監管難題動態化掌控（二）注重實時性，監管難題動態化掌控數字孿生城市強調虛擬空間對現實空間的實時性與互動性。針對“不及時、不到位、不好管”的監管難題，利用數字孿生實時性的特點，在數字

36、孿生城市多尺度精準映射物理世界的基礎上，依托數字孿生城市空天地一體化的感知監控能力，實時觸達到各級監管對象，構建全覆蓋毛細級感知神經網絡，各類監管對象也如同一個個鮮活的數字孿生城市創新應用場景研究報告（2023）10“生命體”，為監管工作注入了可見可用的新鮮“血液”，實現精細化實時監管。通過建立不同場景下的監管“有機孿生體”，對各對象進行全方位、全天候的實時動態監管，形成全面覆蓋、上下貫通、協同聯動、運行高效的監管能力，真正做到“全程在線、動態監控、實時預警、協同監管”。（三）發揮主動性，風險難題可控化管理（三）發揮主動性，風險難題可控化管理安全風險具有復雜性、隱蔽性和危險性等特點，可防可控可

37、管的挑戰巨大、問題明顯、需求突出，利用數字孿生精準映射、實時感知、仿真推演等特點，做到來源可溯、去向可追、風險可控。結合數字孿生精準時空映射的特點，分析安全風險主要影響因素和產生原因，進一步解決設備不安全狀態、環境不安全因素、人員不安全行為、管理不健全缺陷等風險隱患，打造可知、可視、可溯、可控的全方位管控，推動安全風險由被動應急向主動防患轉變。借助數字孿生技術構建源頭感知、實時監管、迅速處置、協同處突的管理機制，并通過仿真推演提升預案制定的科學性和有效性，做實各領域安全風險防控全生命周期閉環管理。（四）提高預見性，決策難題科學化研判（四）提高預見性，決策難題科學化研判數字孿生不僅能記錄過去、映

38、射現在，還能預測未來。針對“難洞察、難預料”的決策難題，在進行數字孿生分析推演時，會充分考慮和洞察物理城市的運行規律、物理機理、社會事件、行為規則等，通過海量多源異構數據融合，在與物理城市精準映射的數字城市中，綜合多元信息，將不可預知的狀態、不可預測的行為、不可預判的事件轉化為仿真推演模型，并與人工智能技術深度融合，將 AI 用于仿真模型的數據解讀、模型訓練、學習優化，提高分析、預測的精確度和實時性，減少現實城市試錯成本，真正做到借助數字孿生技術進行數字孿生城市創新應用場景研究報告（2023）11分析研判、預測未來，輔助科學決策，打造城市“智能化數字孿生體”，讓城市運轉更高效、更智慧。（五）強

39、調閉環性，復雜難題一體化處置（五）強調閉環性，復雜難題一體化處置數字孿生城市底座的建設，實現對現實世界的數字“畫像”，將有效促進技術融合、業務融合、數據融合，推動跨層級、跨地域、跨系統、跨部門、跨業務的協同管理和服務。面臨復雜多變的城市管理難題，基于統一底座的數字孿生應用建設助力城市從規劃到落地形成閉環、從大事到小情形成一體化實施?；诮y一的數字孿生城市底座支撐，可賦能城市規劃更科學、決策審查更規范、實施監督更有力，構建起服務城市高質量發展的規劃管理“閉環”。針對城市管理主體多樣化、利益多元化等復雜特點，構建以統一底座支撐為基礎的城市運行管理全流程、協同化、閉環式新型監管模式，在城市更新、城管

40、、執法、監督等業務中都可以發揮重要作用，推動城市各管理單元互聯互通、優勢互補，多元協作，提供一體化管理和服務，逐步形成城市管理共建共治共享的全新格局。三、場景創新成為數字孿生城市發展關鍵驅動力（一）數字孿生城市應用發展五階段模型（一）數字孿生城市應用發展五階段模型圖 5 數字孿生城市應用發展五階段模型數字孿生城市創新應用場景研究報告（2023）12數字孿生城市應場景發展并非一蹴而就，在其發展過程中可經歷以下五個發展階段：可視孿生、語義孿生、互動孿生、智能孿生、自主孿生。（1）可視孿生是數字孿生應用的初級階段，突出三維模型驅動三維模型驅動。以三維可視化表達為重點，包括為了實現二三維一體化、全空間

41、要素可視化而進行的三維環境建模、三維結構建模、可視化渲染等。（2）語義孿生以服務于具體業務運行與管理為重點，突出業務業務驅動驅動。通過數字孿生與實際業務的緊密結合，逐漸延伸出覆蓋各行業的數字孿生應用，包括模型語義信息掛接、多維時空分析計算、對業務處理規則與處理流程的孿生構建。（3）互動孿生在對可視化展現和語義信息進行綜合集成的基礎上，突出數據融合驅動數據融合驅動。以“虛實交互”為核心，以“以虛強實”為目標，進入到孿生世界與物理世界的互動階段，數字孿生應用既可以接受物理世界的實時信息，更能夠反過來實時驅動物理世界。（4）智能孿生以智能化的仿真模擬及分析應用為重點，突出仿仿真模型驅動真模型驅動?？?/p>

42、通過機理模型、經驗模型、混合模型等進行建模與仿真模擬（如洪澇災害模型建立與模擬分析、大氣污染擴散模型建立與模擬分析），也可對行為過程和業務情景進行還原與仿真模擬（如應急預案制定、人員救援演練），還可結合圖像識別等人工智能手段自動識別、診斷與預判各類問題。（5）自主孿生是數字孿生應用的高級階段，突出知識驅動知識驅動。以構建能夠自我學習、自我優化的智能孿生體為目標，智能孿生體根據各種環境變化進行自我調整，最終達到虛實難辨、融合共生的狀態。（二）數字孿生城市向高價值場景演進（二）數字孿生城市向高價值場景演進隨著數字技術與實體經濟加速融合，數字孿生城市的發展不再局數字孿生城市創新應用場景研究報告（20

43、23）13限于三維建模、可視化呈現、物聯感知監測等方面的淺層技術應用與表層業務賦能，而是從滿足各方需求、重視場景驅動、促進融合應用的角度逐漸深入，進入市場成效導向引領場景重構、用戶價值追求促進場景重塑的新階段，全面助力數字孿生城市提質增效。出現以下演進趨勢：圖 6 數字孿生城市向高價值場景演進（1）從能力淺層結合向深度融合轉變：城市承載經濟社會全要素，通過技術能力深度交融賦能應用體系，數字孿生應用場景特點從數字孿生應用場景特點從單一化邁向多元化單一化邁向多元化，五大特點在各類應用場景中交織體現五大特點在各類應用場景中交織體現，形成互促互進的良性循環態勢。（2）從孿生表層應用向里層應用轉變：數字

44、孿生城市逐步從有限場景需求向全場景需求延伸，從業務外圍場景向核心場景下沉，通過疊加人和組織的社會行為、事件的發展演變，數字孿生應用場景從數字孿生應用場景從可視可視孿生孿生階段向互動孿生階段邁進階段向互動孿生階段邁進，在水利在水利、交通等領域交通等領域，向智能孿向智能孿生階段推進。生階段推進。（3）從孿生局部示范向整體落地轉變：數字孿生的發展已從概念普及進入實踐推進的關鍵時期，正在從正在從“點上示范點上示范”向向“面上推廣面上推廣”加速轉變加速轉變，一方面體現在從單一模型、單一行業的仿真示范向多因素數字孿生城市創新應用場景研究報告（2023）14疊加、跨行業應用的融合仿真探索轉變，另一方面體現在

45、從單一行業范圍孿生建設、小區域范圍試點先行向行業之間融合應用、區域之間協同發展轉變，助推數字孿生城市實現高質量全面發展。四、數字孿生城市八大領域創新應用圖景（一）創新應用圖景構建理念（一）創新應用圖景構建理念創新應用領域是踐行數字孿生城市應用發展模型、彰顯應用場景特點的重要切入點，是發揮數字孿生價值、推進數字孿生城市建設、提高城市治理現代化水平的重要落腳點。數字孿生技術的精準映射、虛實互動、仿真推演、智能操控等優勢正在加速推動城市治理和行業領域應用創新發展。當前，數字孿生典型應用場景眾多，需求逐漸明晰，主要聚焦在城市治理、惠民服務、生態宜居、產業發展等行業場景。本報告通過梳理分析我國數字孿生城

46、市建設理念和政策要求，結合已成功實施的數字孿生城市典型場景與應用案例，基于“主業務模塊清晰主業務模塊清晰、技術成技術成熟度高熟度高、場景聚合力強場景聚合力強、協同創新力高協同創新力高、應用成效顯著應用成效顯著”的應用領域劃分思路，提出了數字孿生城市八大領域八大領域創新應用圖景，并進一步劃分了各領域熱點方向熱點方向，對各熱點場景方向的典型場景典型場景進行了歸屬。圖 7 數字孿生城市典型場景歸屬思路（二）八大領域創新應用圖景框架（二）八大領域創新應用圖景框架創新應用圖景聚焦綜合治理、應急安全、規劃建設、交通出行綜合治理、應急安全、規劃建設、交通出行、數字孿生城市創新應用場景研究報告（2023）15

47、能源低碳能源低碳、水利流域水利流域、公共服務公共服務、工業制造八大領域十九個熱點方向工業制造八大領域十九個熱點方向，探索城市中隱蔽難題、危險場景、復雜因素、全局預判等應用場景方向的特色創新應用。創新應用圖景框架見下圖。圖 8 數字孿生城市八大領域應用圖景框架（1）綜合治理領域是數字孿生城市應用場景建設起步較早的領域，聚焦一網統管和基層治理兩大熱點方向，形成了城市一網統管、基層治理、社區治理、園區治理、城市精細化管理等相對成熟的特色場景。（2）應急安全領域始終是城市管理的重點，聚焦安全管理和應急管理兩大熱點方向，打造城市綜合安全、管網管線、排水防澇、衛生事件擴散、老舊基礎設施、大型活動、消防演練

48、、應急指揮調度等的應用場景，通過對海量數據進行整理、分析、挖掘、呈現，最終閉數字孿生城市創新應用場景研究報告（2023）16環作用于物理世界，促進城市應急管理的全面透徹感知、系統整體掌控、迅捷精確響應。（3）規劃建設領域涉及到了從宏觀到微觀不同尺度的城市管理，聚焦城市規劃和智能建造兩大熱點方向，宏觀尺度的城市規劃幫助城市管理者實時動態了解城市環境和資源利用等狀況，智能分析資源分配的時空分布，促進城市資源布局更加合理、城市發展更加可持續，提高環境承載力；在微觀尺度的智能建造場景，攻克工程建造難題，強化規劃-設計-施工-運維全周期管理能力。（4）交通出行領域是當前數字孿生城市應用場景發展最熱門的領

49、域之一，聚焦道路資產和交通優化兩大熱點方向，眾多相關應用場景涉及道路養護、道路資產、交通運行、車流人流預測等方面，通過對道路資產設施的使用及養護情況的動態精準掌握，對城市擁堵情況進行實時動態可視化展示與模擬推演，為城市居民出行規劃和道路資源優化管理提供科學依據。（5）能源低碳領域隨著國家雙碳戰略的提出，也成為數字孿生城市應用關注的重點領域，聚焦城市雙碳、能源能耗和環境保護三大熱點方向。通過碳足跡追蹤、碳排放動態模擬推演、重點單元能耗監測分析、數字孿生電廠電網、生態環境立體監測等場景應用，助力形成綠色集約高效的發展模式。（6）水利流域領域通過數字孿生技術構建起現代水利管理系統，聚焦水利工程、指揮

50、調度、綜合管理三大熱點方向，滿足新時代水利建設發展的新要求。水利流域領域圍繞以流域為主體的綜合管理、防洪、防汛、水利工程建設和管理等需求，通過綜合運用實時監管、仿真分析、智能調度等手段，打造前沿創新應用場景。（7）公共服務領域與城市生活息息相關，聚焦文旅、醫療、教數字孿生城市創新應用場景研究報告（2023）17育三大熱點方向，通過虛實融合景區、線上文旅、數字孿生醫院、數字孿生校園、虛擬課堂等一系列特色場景的應用推廣，提升公眾在文化、旅游、教育、醫療等方面的體驗感，創新服務形式，提升服務質量，使得優質公共服務惠及更多人群。（8）工業制造領域是數字孿生起步較早的領域，伴隨新技術應用催生新業態發展，

51、在服務城市生產和發展的諸多場景中也衍生出新的數字孿生應用，諸如面向網絡、汽車制造、生產線以及綜合運營管理等場景的數字孿生應用。（三）八大領域創新應用典型場景（三）八大領域創新應用典型場景本報告圍繞以上八大領域十九個熱點方向，基于“緊扣數字孿生緊扣數字孿生應用五大特點應用五大特點，充分體現數字孿生應用不同發展階段充分體現數字孿生應用不同發展階段，盡量覆蓋八大盡量覆蓋八大領域不同熱點方向，針對具體場景實現一定創新突破領域不同熱點方向，針對具體場景實現一定創新突破/落地實效落地實效”的原則，選取以下典型場景進行研究。序號序號領域領域熱點方向熱點方向典型場景典型場景1綜合治理一網統管城市一網統管2基層

52、治理基層綜合治理3社區網格化管理4園區可視化運營5港區服務監測與智慧管理6最小管理單元精細化治理7應急安全安全管理視頻孿生城市安全綜合管理8城市生命線綜合態勢感知9管網智慧化仿真推演與預警10老舊房屋管理11大型賽事安保12應急管理城市公共衛生事件應急防控13城市建筑消防模擬演練14城市排水防澇15可視化應急指揮調度16規劃建設城市規劃空間規劃一張圖17城市國土空間規劃決策18歷史古城保護與更新數字孿生城市創新應用場景研究報告（2023）1819智能建造基于 BIM 的工地進度管理20超大直徑隧道智能建造21交通出行道路資產城市道路交通安保及養護22交通設施全生命周期管理決策23道路資產二三維

53、一體化管理24交通優化占道施工優化管理25交通流分析預測與模擬26機場航班運行模擬仿真27民航三維進近場模擬仿真28水利流域綜合管理綜合管理仿真29水庫運行智慧監管30指揮調度流域防汛感知決策一體化31流域防洪預演調度32視頻孿生水務調度與管理33水利工程水利工程建設與管理34能源低碳雙碳城市雙碳動態特征監測35能源能耗重點用能單元能耗精細管理36輸變電全過程信息協同感知37新型電力調度感知系統38智能發電系統雙向關聯39虛擬電廠運營管理40配電網側數據整合41換流站數字孿生全要素一體化管控42地下電力管線及通道管理43公共服務文旅虛擬景區44文旅綜合監管45虛實融合博物管46博物館綜合運營管

54、理47醫療醫院智慧導診48教育校園安全服務管理49綜合服務元宇宙會客廳50工業制造制造業工業制造網絡數字孿生51新能源汽車自動換電站管理52工業工廠定制化產線管理53礦山智慧運營管理典型場景具體介紹見附錄。五、數字孿生城市應用面臨的挑戰數字孿生城市創新應用場景研究報告（2023）19（一）應用場景仍需進一步橫向拓展縱深推進（一）應用場景仍需進一步橫向拓展縱深推進隨著數字孿生城市創新應用場景建設探索，應用場景的內涵極大豐富并不斷拓展其價值邊界。然而現階段應用場景價值并沒有得到充分體現，各場景在實際應用中發揮的價值與數字孿生城市的價值內涵和建設愿景仍存在一定差距。一方面應用場景覆蓋度不全導致出現數

55、字孿生應用建設與城市發展實際需要沒有有效銜接，如何進一步擴寬應用場景廣度，成為當前各地建設數字孿生城市面臨的當務之急，隨著城市建設逐步升級，“一網統管”、“城市精細化治理”、“碳達峰碳中和”等城市發展新政策和理念的持續推行，結合新時代特征的數字孿生城市業務需求已日漸明晰，創新應用場景呼之欲出，各地也在著手開展相關的建設項目，未來數字孿生應用場景應契合城市發展新政策新理念，深入城市的生產、生活、生態多領域全流程。另一方面，數字孿生城市在實現城市時空數據匯聚、三維建模和可視化基礎上，對應用深度的挖掘尚較為淺顯，雖然顯現出向高價值場景演進的趨勢，但距離智能孿生還有一定距離，離自主孿生更是甚遠?，F有數

56、字孿生城市建設，常常將原有二維應用直接遷移到三維場景中，片面追求可視化渲染特效的提升，并未深入探索分析模擬、決策優化、智能進化等深層次應用，數字孿生城市應用場景流于表面，應用未突出在多級精細聯動、時空模擬仿真、自學習自由化等方面的優勢。在今后的數字孿生應用建設中，應牢固樹立“縱向到邊、橫向到底”的思想，既要下沉到垂直行業最底層精耕細作，又要顧全城市整體態勢精準把脈，將好看與好用結合起來，讓源源不斷的高質量創新應用場景成為行業發展的“牛鼻子”。（二）技術與業務仍需加強融合實現雙輪驅動（二）技術與業務仍需加強融合實現雙輪驅動數字孿生城市創新應用場景研究報告（2023）20數字孿生城市核心技術正在逐

57、步發展成熟，其關鍵技術已被業界公認為是未來極具戰略性、顛覆性、先導性的技術。隨著應用場景的不斷拓寬，數字孿生正在眾多行業內以不同的應用方式重塑其業務面貌，但核心技術與核心業務的結合仍有不足，由此導致落地實用性欠佳、建設價值難以有效發揮。諸如交通、應急、水利、管線等熱點行業的業務具有高度復雜性、專業性和隱蔽性，在落地應用過程中，掌握核心技術的實施方既要用好技術，又要跳出技術，需要深入到核心業務單元，下沉到用戶辦公現場，精準獲取用戶核心需求，用心聆聽用戶在使用過程中對場景功能、產品性能的反饋建議，對用戶需求進行歸一化管理，進而實現對場景解構后再重構。同時，數字孿生城市技術體系復雜，軟件開發的難度也

58、較高，對于行業用戶來說，他們對特定領域的流程和業務了解更多，但對技術和開發知之甚少，這就要求數字孿生城市能針對業務方訴求，具有更靈活的適應性，通過低代碼或零代碼的方式來提供生產能力，用戶可以通過圖形化拖拽、參數配置等低代碼開發的方式，讓復雜的過程簡單化，降低開發各類數字孿生應用場景的成本。在技術與業務的雙向融合中，業務需求拉動技術創新，倒逼數字孿生新技術和新機制形成，技術創新推動業務需求升級，催生數字孿生新業態與新模式，通過良好的雙輪驅模式，助推行業實現高質量發展。（三）多元主體共建共治共享新局面仍需拓展（三）多元主體共建共治共享新局面仍需拓展數字孿生城市建設的復雜性、各領域需求的多樣性、建設

59、目標的多元性，導致政府、市場和社會所承擔的角色既各不相同，又缺一不可，單純依靠政府、企事業單位、社會組織、公眾中的任何一方都無法全面地解決所有問題。因此數字孿生城市的應用要充分考慮多元主數字孿生城市創新應用場景研究報告（2023）21體的訴求，為各主體提供從不同角度觀察城市、建設城市、體驗城市的機會，同時優化各主體之間的關系，重構業務運行流程，重塑城市治理模式，形成多元主體共建共治共享的新局面。以往的數字孿生城市建設中，過分依靠政府政策導向和市場技術牽引，缺乏公眾參與入口，各方協同的渠道也不夠暢通。實際上數字孿生城市所包含的諸多應用場景應組成一個有機系統整體，不同層級、不同應用主體之間在數據和

60、業務應用方面關聯非常緊密，既要發揮政府在數字孿生城市建設中的主導作用，又要發揮市場的積極性，還要提高公眾的參與度，通過強化多元主體的密切配合與相互支持，實現各主體之間的協商、合作、互動、共贏，有效地提升數字孿生城市共建能力和共治水平，讓多元主體共享建設成果，共同開拓數字孿生城市建設的新局面。（四）虛實融合的交互新體驗仍需進一步豐富（四）虛實融合的交互新體驗仍需進一步豐富數字孿生“以虛仿實以虛控實以虛預實以虛優實虛實共生”的多級交互理念深入各行各業，隨著相關技術和硬件設備的不斷成熟，人們對虛實融合的沉浸式體驗的理解越來越深刻，有關技術的應用場景將越來越豐富。專業的細分領域從業者、場景開發者，以共

61、創的模式，通過對場景需求的深度洞察和探討，重構底層技術和產品，運用新一代數字技術深化數字孿生城市融合創新應用，融入語音控制、動作識別、觸覺交互、地理空間跟蹤等多維多類體感交互，實現在數據、模型、場景的全面交互，面向用戶提供融合式、沉浸式服務，如沉浸式的規劃仿真分析、應急預案模擬、城市生活體驗等。同時，隨著手持 VR/AR/MR/XR 等各類交互終端的發展，頭戴式設備、手持式設備、投影式設備可為用戶帶來更為多樣化、更逼真的交互體驗，交互終端訪問應數字孿生城市創新應用場景研究報告（2023）22根據場景需求，實現關聯數據在不同終端的二三維場景重構，提高用戶虛實融合的交互體驗感和獲得感。六、數字孿生

62、城市應用推進建議（一）堅持需求牽引，強場景重實效（一）堅持需求牽引，強場景重實效必須始終堅持以人為本、場景導向、需求牽引，站在供給側結構性改革的角度，突出以用促建，強調建用并重，真正發揮數字孿生城市應用建設的實效。從構建數字孿生創新應用場景支撐城市服務能力與治理水平提升的角度，一方面不斷挖掘需求、豐富場景、拓展應用，實現應用從“要我用”到“我要用”的轉變；另一方面充分考慮不同領域之間、行業之間的客觀特點與需求差異，綜合考慮區域之間、城市之間的基礎條件與發展差異，合理確定數字孿生應用規劃建設重點和特點，優先開發具有突出迫切需求和良好建設運營模式的場景。（二）堅持創新驅動，強融合重質量（二）堅持創

63、新驅動，強融合重質量數字孿生已成為引領科技發展和產業轉型的重要抓手，在數字孿生城市建設發展中要堅持把創新作為第一動力，以場景為載體，以需求為牽引，以產學研深度融合為關鍵，驅動技術、市場、組織、制度等各類創新要素有機協同整合與多元化應用。以場景為載體的創新驅動不僅要將先進的數字孿生技術應用于某些特定場景，還要基于需求趨勢與發展愿景，從模式上進行大膽創新與變革，通過識別孿生技術難題、產業迫切需求、行業發展痛點等問題，加強場景模式創新與產品設計，實現科技研發與場景應用的有機融合，驅動技術、市場、組織、制度等的融合創新。（三）堅持系統推進，強合作重協同（三）堅持系統推進，強合作重協同應系統推進數字孿生

64、城市應用建設，形成各方協同互促的良好發展模式，構建合作共贏的數字孿生城市發展局面。大力推動政府、企數字孿生城市創新應用場景研究報告（2023）23業、機構、高校多元合作，營造多元主體共同參與的良好生態。加強各方溝通銜接，暢通跨部門、跨行業、跨領域協作，實現數據資源共享、支撐平臺共用、協同業務共建。發揮龍頭企業牽引作用，推動上下游企業深度互聯和協同合作，形成“團體賽”模式。通過各方緊密協同，共同促進數字孿生城市應用的系統布局、整體規劃、有序建設、集約發展。（四）堅持重點突破，強示范重特色（四）堅持重點突破，強示范重特色應瞄準場景需求迫切、數字孿生帶動力強的重點方向，找準切口、打造特色、做實應用。

65、注重因地制宜、因勢利導，發揮比較優勢，推動各地優勢特色產業與數字孿生技術的緊密融合，打造各具特色的數字孿生應用場景，推動優勢特色產業高質量發展。面向各地關鍵領域和薄弱環節的發展難題，發揮數字孿生技術能力優勢，增強城市綜合服務能力，推動產業轉型升級。以示范基地、示范項目為重點，實現技術與應用的全面突破，支持基礎扎實、模式清晰、前景廣闊的重點領域率先突破，示范引領數字孿生城市應用規?；涞?。數字孿生城市創新應用場景研究報告（2023）24附錄：八大領域創新應用典型場景（一）綜合治理領域（一）綜合治理領域典型場景一：城市一網統管典型場景一：城市一網統管1、問題及需求分析一網統管建設從國家層面引領城市

66、治理改革，在中共中央關于制定國民經濟和社會發展第十四個五年規劃和二三五年遠景目標的建議中，明確提出推進新型城市建設，提升城市智慧化水平，從城市管理水平提升、城市管理的精細化要求等方面出發，是推進城市治理體系和治理能力現代化的必由之路。一網統管業務流程以數據驅動、業務融合、流程再造為基礎，構建圍繞城市管理“一件事”的精細化治理體系，圍繞城市事件的多渠道采集、多事項融合、多部門參與、多維度分析，通過統一受理、統一分撥、統一處置及統一分析，實現城市治理高效處置一件事的閉環體系。一網統管建設范圍涵蓋省、市、區縣、街道多級管理，省、市作為監管端，區縣及街道作為業務主體的承接及處置單位，從城市治理涉及的網

67、格化管理、12345 熱線、城管執法、市場監管、生態環境等各業務領域進行業務及數據融合，達到事項統一標準化、權責歸屬標準化、處置流程標準化。2、應用場景概述一網統管實質是政府管理和服務模式的一種創新，是用技術革新推動政府管理流程再造。從智慧城市的建設到一網統管的建設，所有創新型的政府服務，都是立體性的復雜工程，它包含組織體系、法律體系、規劃體系、平臺體系、監測體系、考核體系等一系列配套體系及制度的支撐和保障，推動一網統管的建設。數字孿生城市創新應用場景研究報告（2023）25（1）管理機制創新一網統管業務的建設離不開組織機制的配套保障，構建以四級循環、五級響應為主的組織機制保障；五級響應體系，

68、基于市、區、街鎮三級城運中心體系，把業務流程事項梳理為 ABCDE 五類情形，通過四級循環體系，實現“瑣事不出網格，小事不出村居，難事不出街鎮，大事區鎮聯動”的建設目標，把大循環做穩、中循環做實、小循環做強、微循環做活；通過機制體制配套保障，真正實現基層治理的共建、共享、共治的“一網統管”管理理念。圖 9 管理機制創新（2）技術創新通過統一的數字孿生可視化平臺進行一網統管業務的管理。城市管理作為涉及海、陸、空等全要素生態資源的復雜空間，構建數字孿生城市或智慧城市，需要能夠支撐上述孿生技術的一體化平臺，將城市管理地上地下、看得見看不見的，反映城市實際運行狀態的各類信息有效承載和呈現。打造智慧城市

69、數字孿生平臺正逐步作為城市數字底座，驅動城市的智慧運營。數字孿生城市創新應用場景研究報告（2023）26圖 10 基于數字孿生的一體化平臺（3）業務創新一網統管是對原有業務的融合及流程再造，圍繞城市治理“觀、管、防”一體化的城市運行管理體系，通過統一采集、統一處置、統一管理、統一分析，實現業務的創新應用。一屏觀：整合城市管理全量事件，包括網格化、12345 熱線、企業服務以及領導督辦事件，對全量訴求事件進行的多渠道匯聚，形成事件處理閉環，實現城市事件運行監測一屏觀。多端管、一鍵防：基于對各類事項的分類及權責清單梳理，構建統一分撥流程；日常事件處置實現跨部門的聯動處置，高效協同；應急態下能夠實現

70、市、區縣、鎮街的三級聯動指揮，統一部署，指揮調度。對事件進行多維分析，結合分析模型，對城市管理事件高發區域、高發事件、高發時間進行專題分析，輔助城市管理及人員調度的精準化。典型場景二：基層綜合治理典型場景二：基層綜合治理1、問題及需求分析基層治理是社會治理的基礎，國家治理現代化離不開基層治理現代化?；鶎又卫砻鎸?、量大、事多，直接面對群眾，在整個國家治理體系中占有重要位置?；鶎又卫硎菄抑卫淼幕?，直接影響經濟社數字孿生城市創新應用場景研究報告（2023）27會的持續發展與繁榮穩定。城市管理體系龐大導致管理人員對城市正在發生的事情或者已經發生的事情缺少總體感知，同時對突發事件無法快速統籌關鍵信息

71、，處于被動管理狀態，造成了城市基層治理效率低下?；鶎庸芾砣藛T只能通過市民舉報、人工巡查和上級分派等途徑得知事件的具體情況，流程繁瑣，在指派責任人進行處置時存在一定延遲，易產生監管死角。為解決這些“看不見、效率低、指揮難”的問題，基層治理急需數字化升級，打造更科學的一屏統管數字孿生管理系統，形成規范統一的管理標準和流程，將發現、立案、派遣、結案四個步驟形成管理閉環，提升城市基層智能化管理能力，讓城市治理像“繡花一樣精細”。2、應用場景概述基于數字孿生城市建設，快速完成數字孿生城市底層搭建及數據融合，將城市管理中各關鍵基層業務要素完全映射到數字世界中，實現城市基層管理業務的實時監控、預測預警、仿真

72、推演、聯動指揮，從中探索和洞悉城市發展規律，輔助管理者全面掌控城市運行態勢，敏銳發現并有效解決現實問題，為政府決策提供最優路徑和最佳方案。數字孿生城市創新應用場景研究報告（2023）28圖 11 基層綜合治理（1）AI 城管專題通過 AI 智能監控 7x24 小時監測城市六類核心違法事件，包括大件垃圾、占道經營、游攤小販、城市積水、垃圾堆放、機動車違停等。當系統檢測城市出現違法行為時將自動抓拍并自動生成立案工單，根據基層案件處理邏輯及周邊執法人員可調度情況進行案件的智能分派、動態流程跟蹤，當違法行為消失后自動結案處理。實現跨地域、跨層級、跨部門、跨業務的協同指揮調度，同時對城管案件的來源、趨勢

73、、區域情況、立案率、結案率等關鍵指標進行實時多維度綜合分析，優化系統業務處理流程。最終實現城市基層管理工作主動上報、智能分配的優化升級。（2）環衛專題集成環衛部門及環衛設備現有數據資源，通過豐富的可視化分析手段結合地理信息系統，形成集保潔人員、垃圾清運壓縮車、中轉站等信息的“環衛資源分布圖”。對環衛人員、垃圾屋、環衛資源分布、垃圾車輛等環衛關鍵指標進行動態監測和智能分析，為管理部門多維度考核環衛作業質量提供科學化決策依據。同時支持可視化告警環衛數字孿生城市創新應用場景研究報告（2023）29異常情況，當城市出現衛生問題如中轉站垃圾滿溢，將在孿生場景內進行實時告警并發送通知到管理部門，提醒相關環

74、衛人員進行垃圾運載，輔助城市管理者全面掌控城市綠色指標，提升城市環衛管理規劃數智化水平。（3）智能監測專題通過部署多種類多功能的智能設備，實現水質監測、井蓋安全、垃圾分類及流轉監測、道路管養信息化等功能，輔助完成城市基層實況監測普查與執法監督，并根據檢測到的城市異常情況，及時發現城市中的安全隱患，改變以往發現問題再解決問題的工作方式，“被動化主動、防患于未然”。（4）社區鄰里通過對接社區鄰里場景的業務數據，與數字孿生三維模型聯動，選取鄰里場景內的關鍵指標，進行綜合面板圖表組件的定制化制作及展示，綜合展示社區活動、鄰里關懷、互幫互助情況，包括社區活動、社區互助、功能交互幾個部分，將社區活動、居民

75、求助等信息與三維模型掛接（以標簽形式），以可視化圖表形式展示社區鄰里情況。（5）基層黨建選取黨建場景內的關鍵指標，以數字孿生三維地圖為基礎，結合可視化圖表的形式綜合展示基層的黨建情況，綜合體現基層的黨建信息、黨員管理、紅色課堂學習等情況。典型場景三：社區網格化管理典型場景三：社區網格化管理1、問題及需求分析社區是智慧城市建設微單元，社區網格管理是基層治理的最末梢神經分支，網格化管理建設的可用性及先進性直接影響基層治理減負增效建設成效，直接關乎每一個居民的獲得感及幸福感。目前社區網數字孿生城市創新應用場景研究報告（2023）30格管理普遍存在“傳達不到”、“管控不全”、“服務不精”等問題，依托數

76、字孿生及物聯網、AI 等技術，構建市區（縣）鎮街-社區（村）-網格-樓棟五級微網格管理體系，實現對人、房、事、物、組織等各類社會管理要素管理信息的快速動態采集，實現管理全覆蓋，實現基層管理與服務進小區、進樓棟、進家庭，形成以網格為基礎單元的全方位、動態式、精細化管理與服務的新型基層治理格局。2、應用場景概述（1）“1+3+N”的可視孿生網格管理基于數字孿生技術三維建模能力，對社區重點管轄范圍進行“GIS+BIM+IOT”相結合的 3D 可視化建設，實現社區網格“1+3+N”（1：網格長；3：網格員、兼職網格員、巡查員；N：志愿者、社工及其他組織力量等）在內的人、房、事、物、組織等各類社會管理要

77、素的動態可視化展示，實現一屛掌控社區的運行全貌，為進一步社區網格治理預警研判與預警研判提供數據及在線可視的技術支撐。圖 12 社區治理一張圖（2）基于語義孿生的網格研判預警支持基于“網格一張圖”，圍繞實戰實效構建權責清晰、高效聯動、扁平指揮、閉環反饋的指揮場景。實現人員管理設備及系統數據數字孿生城市創新應用場景研究報告（2023）31集成，對社區人員通行、人員動向進行可視化管理，結合值班人員定位、工作人員分析、外來人員統計、黑名單人員告警等信息，進行科學分析。在線實時獲取設備設施運行數據，提前維護預警，主動式防控，構建平站一體的應急指揮體系。平時，提供數字孿生空間定位能力，定位更加精確，直觀顯

78、示故障設備和緊急事件位置；戰時，支持聯動無人機、社區喇叭等多種設備，在出現險情或突發狀況時，通過IOC 運營中心快速調動各系統進行快速應對。圖 13 一體化指揮管理典型場景四：園區可視化運營典型場景四：園區可視化運營1.問題及需求分析園區的管理是全方位、多層次的融合，一般而言園區規模越大，領導者管理半徑與管理縱深也越廣，這給實時了解園區的動態變化，快速做出管理決策增加了難度。在當前園區管理運營機制下，對具體業務指揮及業務處理都存在較大滯后性。同時對于專業分工細化所帶來的資源整合及協調問題等，都是園區在管理中所面臨的挑戰。2.應用場景概述實現園區一體化的可視運營需要充分利用各種先進技術，實現信息

79、資源的共享與管理，提高管理人員工作效率，全面管理企業的運行數字孿生城市創新應用場景研究報告（2023）32狀況，提高企業的管理水平，為企業提供決策的信息支持，為企業創造出理想的經濟和社會效益，促進運營公司向高科技化的企業管理邁進。（1）園區綜合態勢可視化高度融合園區各領域現有數據資源，對園區產業、招商、安防、資產、基礎設施、能效、環境空間等管理領域的關鍵指標進行綜合監測分析，輔助管理者全面掌控園區運行態勢，實現園區人、事、物統一管理，園區綜合運營態勢一屏掌握。圖 14 園區綜合態勢（2）園區安防管理可視化集成視頻監控系統、電子巡更系統、卡口系統等園區安全防范管理系統數據，提供園區的安全態勢監測

80、一張圖，支持對園區重點部位、人員、車輛、告警事件等要素進行實時監測，支持安防報警事件快速顯示、定位，實時調取事件周邊監控視頻，輔助管理者有效提升園區安全管控效力。圖 15 園區安防管理數字孿生城市創新應用場景研究報告（2023）33（3）園區通行管理可視化結合物聯網、人工智能、地理信息系統等技術，對人員、車輛通行情況、車位使用情況、人員密度、樓宇內部電梯運行狀態進行實時可視化監測，支持對人臉識別、車牌識別結果進行分析研判，并對人員車輛異常滯留情況進行可視化告警，幫助管理者實時掌握園區人流、車流態勢，實現人員、車輛的便捷通行。（4）園區資產管理可視化資產管理針對園區資產進行 RFid、藍牙等物聯

81、監控呈現。提供資產管理呈現、一鍵盤點集成、資產查詢、資產數據展示。（5）園區設備管理可視化基于 BIM、GIS 等數據，可對園區供水、供電、供熱、空調、新風、照明等各類設備設施的位置、分布、狀態進行實時可視化監測，并通過三維建模，對設備的外觀、復雜機械結構等進行三維仿真顯示，支持集成視頻監控、設備運行監測以及其他傳感器實時上傳的監測數據，對設備具體位置、類型、運行環境、運行狀態進行監控，支持設備運行異常（故障、短路沖擊、過載、過溫等）實時告警、設備詳細信息查詢，輔助管理者直觀掌握設備運行狀態，及時發現設備安全隱患，提升基礎設施運維效率。（6）園區環境管理可視化基于環境物聯設備，對園區生產生活環

82、境進行可視管理。針對天氣環境實時顯示，對環境指標，空氣質量、溫濕度、園區水質、土壤信息進行數據呈現，實時掌控園區環境質量數值，對異常事件進行聯動處理。（7）園區能耗管理可視化整合園區內能耗數據，對園區供暖、供排水、供氣、能源能耗、數字孿生城市創新應用場景研究報告（2023）34供電等各個子系統生產運行態勢進行實時監控，支持對能源調度、設備運行、環境監測、人流密度等要素進行多維可視分析，支持能耗趨勢分析、能耗指標綜合考評，幫助管理者實時了解園區能耗狀況，為資源合理調配、園區節能減排提供有力的數據依據。圖 16 園區能耗管理（8）園區招商可視化對園區生態呈現，商業價值呈現、發展歷史等園區招商能力宣

83、傳。針對園區整體生態文化、發展文化、發展成果等方面提供建設方案。提升園區招商引資能力，提升企業品牌文化能力。圖 17 園區招商展示典型場景五：港區服務監測與智慧管理典型場景五：港區服務監測與智慧管理1、問題及需求分析港區是貨物進出、貿易往來的重要窗口，不斷增大的吞吐量對港區的建設提出了新的挑戰。目前港區還主要依賴于人工管理，審單查數字孿生城市創新應用場景研究報告（2023）35驗周期較長，數據碎片化嚴重，信息化監管還未得到有效普及和運用；港區各管理部門間的分工不明晰，存在多重監管現象，管理系統也相互獨立，無法安全共享數據，信息聯網互通工作有待深化；另外人力不足現象較為突出，招商管理模式繁瑣低效

84、，企業服務水平有待提高。整體來看，需要一套智能化管理系統，提高動態化監管水平，建立提前預見、主動應對、統一協調的管理機制。圖 18 智慧港區總體框架2、應用場景概述（1）港區全景一張圖基于全空間信息系統建立整個港區的數字孿生模型，以全景鳥瞰、行走、飛行等多種視角對港區進行全景漫游，并支持透視和剖切模式對建筑內部情況進行瀏覽；同時以多種圖表形式展示各個業務專題數據，提供“一站式”決策信息服務，使管理者和運營者清楚地掌握港區的綜合狀況，促使港區管理向科學化和精細化轉型，有利于高效決策、智能分析和預測，快速提升港區管理服務水平。（2）智慧港區倉儲物流基于 5G、人工智能、大數據等技術建立一體化物流運

85、營管理體系，對貨物裝箱、運輸、通關、入庫、出庫等進行全流程在線監測，數字孿生城市創新應用場景研究報告（2023）36并與港區管理部門建立實時交互流程，增強預案管理機制，極大提升物流運輸效率。通過地理編碼技術實現港區倉儲空間的數字化和規范化，建立智慧倉儲管理的基礎架構；通過 RFID 技術、內置并行空間分析技術實現集裝箱的智能入庫，提高自動尋路的搜索效率。同時依據一系列內置算法建立倉儲管理“自學習、自決策、自診斷”機制，如根據儲位分配算法、聚類分析算法、入侵雜草算法、遺傳算法等實現集裝箱存儲位置的智能分配和動態優化；根據啟發式算法、蟻群算法、布谷鳥算法等實現運輸路徑的智能規劃；根據線性規劃法、動

86、態規劃法、模擬退火法等提高滿箱率和倉儲空間利用率，縮短倉儲的占用周期，提高周轉率。（3）智慧港區服務依靠大數據、人工智能等技術，建立全生命周期的招商應用服務，梳理、整合港區資源，建設服務招商的區域宏觀經濟庫、產業輿情動態、企業精準畫像、招商數據庫等，實現“一企一冊”、“一企一策”，建立港區精準招商和企業服務精準管理流程，為港區企業提供全面資源服務和業務發展提供支撐，有效監控招商實施周期的每個環節，從多維度對企業數據進行對比分析和可視化呈現，提升團隊協作能力，有效提升企業服務滿意度。（4）智慧港區通關基于 5G、大數據、人工智能等技術，實現通關流程的智能化管控。港區管理系統與運載設施智能終端直接

87、對接，自動識別運載設施型號、位置、識別碼等信息，完成通關遠程申報，支持對申報信息進行在線編輯、智能填充與提交，并可將區域調度信息、過關信息、發航信息、安檢信息、氣象信息等直接發送給運載設施智能終端，對通關閘門進行遠程操作，降低人工依賴性。同時依托海關通關業務數據，數字孿生城市創新應用場景研究報告（2023）37對企業、貨物的進出口通關、核驗、納稅情況和海關通行時效進行分析，全景展示港區外貿通關運營情況。典型場景六：最小管理單元精細化治理典型場景六：最小管理單元精細化治理1、問題及需求分析在后疫情時代，從社會大眾的工作出行到城市治理部門的管理方式都在逐步發生轉變，傳統的線下管理、工作越來越多地轉

88、到線上，直接提高工作效率的同時，也為大數據治理積累了海量的數據。城市運行過程中所發生的數據流動反映著城市運行、治理的本質，下沉到底層的城市治理最小管理單元，發揮大量場景應用和海量數據的優勢，結合社區的管理重點以及居民群眾經營主體多元多樣的需求，解決責任主體不明確、不清晰、管理不精細等問題。2、應用場景概述融合云計算、大數據、人工智能、邊緣計算、5G 等多種技術，從智能感知交互、到智能聯接、到智能中樞、到智慧應用，構建一個以云為基礎，以三維場景為底座，數據為要素，AI 為核心的云網邊端協同的數字孿生智能系統，針對典型樓宇打造 11 的數字孿生場景，對經營場所管理、高墜風險隱患、歷史建筑保護、大客

89、流等典型應用場景進行精細化管理。圖 19 城市精細化治理（1）經營場所精細化管理數字孿生城市創新應用場景研究報告（2023）38經營和安全是大樓管理的核心任務，其中對場所內部環境和消防安全相關的事項是大樓經營管理的重點和難點。最小管理單元結合各類物聯感知設備數據和 AI 識別預警，讓管理人員高效精準的完成事件的監測和處置。通過對特種設備安裝傳感器，可以保障場所內電梯、消防、供水等多種設施的安全和正常運行。同時利用攝像頭對關鍵場所，如后門、倉庫等死角進行管理。大樓的煙感和溫度報警器能夠及時識別并產生告警，并通過數字孿生系統的事件提醒迅速定位傳感器位置，利用手環通知店內保安現場處置，及時將室內吸煙

90、和消防隱患扼殺在初始階段。而一旦發生警情，可以通過一鍵上報按鈕，主動將事件上報到區城運平臺，自下而上發起應急響應管理。（2）高墜風險隱患城市高空墜物與公民生命財產安全息息相關，是樓宇和園區管理方、街道門前三包交叉管理的重點對象。因此，梳理清楚諸如照明設施、廣告牌、屏幕等設備設施的位置、維護單位、施工單位、業主單位信息十分關鍵。在數字孿生系統里，通過 IoT 感知設備，系統會每五分鐘上傳一次各類監測數據，每一項設備設施都有獨立的語音和ID，工作人員能了解到其身份檔案和時下的監測信息。一旦發生報警，系統能快速定位，告知管理方事件詳情和地點，協助處置人員快速抵達現場維護。（3）歷史建筑保護歷史建筑，

91、不僅自身存在著包括沉降、侵蝕等建筑老化問題，還緊鄰軌道交通和大型綜合體，隱患監測較為困難。而建筑物的傾斜、裂縫等情況往往是由建筑物不均勻沉降引起的，這就要求對建筑物尤其是對高層建筑物進行沉降觀測。為歷史建筑建立信息聯絡網和信息普查制度，嚴格管理大樓修繕記錄，及時同步保護要求，并且進行歷數字孿生城市創新應用場景研究報告（2023）39史沿革和修繕管理建檔，在日常監督中按照相關規定進行建筑內外結構的使用和管理。如發生擅自裝修等事件，能迅速通過信息聯絡網通知網格執法隊伍對違規店家進行處置。（4）大客流管理結合動態仿真技術，為最小管理單元提供人流仿真服務，模擬各類場景、多種狀況下的人員流動情況。同時，

92、可結合視頻識別技術，通過攝像頭監控的 AI 識別，獲取真實人流數據，作為仿真參數配置的參考。系統根據相應的仿真模型進行推演，在數字場景內驅動智能體行動，生成動態人流場景，并以熱力圖、全息場景、全局視野、漫游鏡頭等方式呈現。對事件的處置也逐步由經驗判斷向數據分析升級，通過最小管理單元讓城市安全治理也邁上數字化的新臺階。（二）應急安全領域（二）應急安全領域典型場景一：視頻孿生城市安全綜合管理典型場景一：視頻孿生城市安全綜合管理1、問題及需求分析隨著城市化發展進程的加快，人口不斷膨脹，社會安全隱患等問題日益突出，成為困擾各個城市建設與管理的重要難題。針對各類社會治安突出問題，城市管理部門積極推進城市

93、信息化建設，視頻監控等各類信息化采集手段為城市數字化管理提供數據支撐。然而隨著信息化建設的推進，在城市數字化管理過程中，面臨著多源異構數據無法互聯互通、視頻監控位置分散難管理、傳統監控畫面割裂難看懂、各類風險事件處置響應不及時、物聯監測數據感知不直觀、缺乏專業警用管理工具等應用瓶頸，亟待在城市智慧化管理中引入創新技術，打破應用瓶頸，提升城市數智化管理水平。2、應用場景概述（1）打造時空統一的城市治安管理空間數字孿生城市創新應用場景研究報告（2023）40依托三維地理信息（3D GIS）系統，綜合承載城市地理信息、三維模型、視頻監控、AI、物聯感知等全量數據，構建城市數字孿生實景三維管理空間，城

94、市中各類管理要素一張圖直觀感知。利用三維視頻融合技術，將城市中廣泛分布的視頻監控數據與城市三維場景融合統一，真實還原城市重點區域的實時態勢，打造城市視頻孿生治安防控體系，實現城市實景態勢的全局立體感知。城市三維場景中深度融合實時視頻與歷史視頻，實現城市實時態勢的全景直觀感知和歷史事件的全局追溯研判，充分發揮視頻監控帶來的場景研判價值，并在此基礎上融合智能識別、物聯感知數據，實現城市業務的時空統一場景管理。圖 20 實景動態的視頻孿生管理空間（2）城市實景三維場景中的警力部署管理在城市視頻孿生場景中，將警力布控情況精準標注，城市安全布控態勢實景三維一張圖綜合掌控。打通各部門融合通訊系統，實現在城

95、市統一時空中的直觀可視和一鍵通話指揮。結合人車定位技術，將安保、巡邏警力實時分布態勢在城市實景三維一張圖中精準呈現，打破時空限制，全景視圖到微觀視角的一體化掌控，實現對城市警力布控態勢的直觀感知和精準調度。數字孿生城市創新應用場景研究報告（2023）41圖 21 三維實景可視化警力部署（3）城市實景三維場景中的風險聯動處置基于城市中廣泛分布的監控視頻，利用 AI 識別等技術對城市場景中的人員、車輛、事件等進行自動識別、風險分析，實現各類安全防控事件的智能化管理。在城市實景三維場景中，實現各類風險事件的一張圖管理和精準聯動定位。針對城市中的風險事件，打通各業務系統、各職能部分壁壘，實現在城市 3

96、60 度實景三維沙盤活地圖中的高效響應、聯動處置、科學決策和精準指揮。圖 22 智能風險識別實景三維聯動處置（4）城市實景三維場景中的應急指揮調度數字孿生城市創新應用場景研究報告（2023）42針對風險應急處置、重大活動安保等城市安全管理業務，為管理者提供在實景三維場景中的應急預案規劃部署能力，實現低成本高效率的應急演練，在演練中不斷對預案優化，平戰結合，規范整體的預案處置流程，確保處置預案的科學性、實用性以及規范性。在實戰中及時聯動預案輔助指揮調度，結合專業警用分析工具，實現在城市實景三維空間中的時空一體化指揮調度，提高城市安全防范和各類業務數據應用水平，全面保障城市安全。圖 23 時空實景

97、一張圖指揮調度典型場景二：城市生命線綜合態勢感知典型場景二：城市生命線綜合態勢感知1、問題及需求分析城市生命線包括燃氣、供排水、熱力、綜合管廊等管線管廊，是城市市政基礎設施的重要組成部分，其安全狀況直接影響民生保障和城鎮化高質量發展。經過 40 多年的高速度、大規模建設，我國城鎮運行中的各類問題也不斷凸顯出來?！榜R路拉鏈”、“空中蜘蛛網”、“井蓋陷阱”、“城市看?！?、“燃氣泄漏”等事故在全國各地屢有發生，對人民群眾生產和數字孿生城市創新應用場景研究報告（2023）43生活造成了重大危害，給社會安寧造成了不良影響，給城市安全及社會治理帶來了重大挑戰，嚴重制約平安城市、智慧城市建設。通過對各類事故

98、進行分析，主要原因在于：（1）數據分割，城市各系統之間有較強的相關性，受災后互相影響，缺乏綜合規劃，造成安全隱患；（2）未能及時發現安全隱患，燃氣管道的老化泄露、負一層的不通風等風險未能被及時發現。因此，亟需深度挖掘地上城市三維、城市部件、地下管線及附屬設施等數據的應用功能，構建智慧城市的數據生態系統，對緊急事件實現智慧應急處置，將管線隱患、事故等數據相聯動關聯，實現對復雜場景的敏銳感知與掌控。2、應用場景概述基于數字孿生底座，以物聯網感知數據為支撐，融合 BIM、GIS、大數據、人工智能等信息技術，以“一張圖”形式融合呈現城市地下管線整體信息及運行狀態數據，包括管線基礎設施、監測、隱患、事件

99、等，建立管線健康運行體征指標體系，構建風險監測指標體系和監測預警模型，以多角度、多維度清晰展現城市地下管線安全的大數據畫像，對城市生命線風險進行實時監測、精準預警、分析研判及趨勢分析，打造全方位、立體化的城市安全運行監測體系，實現城市生命線運行狀況的整體全面感知、早期預測預警和高效協同應對。數字孿生城市創新應用場景研究報告（2023）44圖 24 城市生命線綜合感知一張圖圖 25 實時監測感知典型場景三：管網智慧化仿真推演與預警典型場景三：管網智慧化仿真推演與預警1、問題及需求分析地下管線數據具有特殊的空間結構特征和屬性組織關系，其表達與應用體系相對薄弱，不同單位生產的管線數據更新管理模式相對

100、獨立，也不利于數據的輔助分析和綜合應用。隨著城市建設的不斷加快、城市市政基礎設施改造工程不斷建設，針對城市管線規劃建設、路面開挖、第三方施工破壞及事故輔助分析等需求，基于現有的各類城市地下管網二維 GIS 系統難以實現可視化的管線空間分析、危險處置分析、預測預警分析及輔助決策分析，難以提供事前、事中及事后智慧分析能力。管線主管部門、權屬單位、應急、消防及醫療等各部門現數字孿生城市創新應用場景研究報告（2023）45有業務系統的資源分布、專業分析等結果還未得到充分整合和共享利用，突發事件發生時，難以對事件態勢及影響做出綜合分析和研判、無法為政府部門及相關領導快速科學處置做出輔助決策支持，不便于各

101、類突發事件的統一指揮協調處置。2、應用場景概述基于數字孿生底座建立的預測預警智能算法分析，實現各類管網系統運行故障及運行風險的早期預警、趨勢預測、影響范圍分析和綜合研判。以管網基本屬性信息（材質、管齡、覆土厚度、管線地上負荷等）、歷史維護信息、安全運行監測信息、其它周邊信息等對管網運行健康狀況進行評估，構建各類管道風險評估模型，對城市地下管線安全風險進行全面辨識評估，分類分級，形成不同顏色等級安全風險空間分布圖。圖 26 安全風險空間分布圖同時，還可以應用于地下管線聯合報建審批，實現施工范圍內地下管網的自動檢測，實現管網及相關設施施工中的保護管理，通過自動化合規分析，自動檢驗報建數據與現狀、規

102、劃數據之間關系，自動分析是否合規，自動生成審核報告，實現評估可提前、風險可規避，從而減少因不可具象化而造成的損失，提高項目的評估質量和效率，有效節省了審批時間。典型場景四：老舊房屋管理典型場景四：老舊房屋管理數字孿生城市創新應用場景研究報告（2023）461、問題及需求分析隨著時間的推移，許多過去已建成的既有老舊建筑雖然未達到使用年限，但其性能有些已不滿足現在的使用要求。近年來我國多地均出現了老舊建筑裂縫、傾斜、倒塌的事故，給城市居民造成了嚴重的人身危害和財產損失。通過調查，這些事故的主要原因，在于缺乏老舊建筑風險評估機制、缺乏建筑施工監管機制、缺乏對老舊建筑的日常監測監管機制、缺乏應急處置和

103、日常防范意識，無事情預警機制等。過往老舊房屋管理主要依靠人工巡檢方式，這種方式不僅成本高，無法 24 小時不間斷保障，并且肉眼也難以觀測到細微變化，很難得出房屋沉降、傾斜具體數值，無法判斷整體數據變化趨勢，以及風險程度是否已經達到危房標準。2、應用場景概述在數字孿生技術支撐下，通過構建城市全息數據模型，結合物聯感知數據實時在模型平臺上快速加載、融合和分析判斷，實現老舊房屋狀態的實時監測和風險評估，從而實現決策的協同化和智能化。具體來說，數字孿生城市老舊房屋管理應用場景，一方面利用InSAR、傾斜攝影、便攜式激光 Lidar 數據采集技術，對老舊建筑外部和內部結構進行 1：1 實景還原，建立城市

104、建筑立體時空檔案，對老舊建筑進行類似做 CT 一樣的“全面體檢”，實現對地面沉降、違建擴建、建筑內部結構風險的自動識別和精準管控，做到老舊建筑安全隱患的“早發現、早預防、早治理”。另一方面，通過 BIM+GIS+IoT為一體的城市級實體信息模型（CIM），實現對老舊建筑內部機構、潛在風險、常駐人員、墻體狀態進行全面感知，管理人員可以實時掌握結構傾斜、建筑沉降、墻體錯位、墻面裂縫等信息。結合數字孿生仿真能力計算分析既有建筑的結構安全態勢，動態模擬老舊建筑核心數字孿生城市創新應用場景研究報告（2023）47結構的承重和應力變化態勢曲線，形成建筑安全風險三色預警地圖，從而實現提前預警和自動報警，將事

105、故發生后的被動處置變為風險產生前的主動干預。圖 27 智能感知實時監測圖 28 風險評估典型場景五：大型賽事安保典型場景五：大型賽事安保1、問題及需求分析大型賽事活動，可以加強不同國家、城市之間文化交流，對于主辦城市來說，更是彰顯城市實力、提高城市影響力和知名度、促進旅游和經濟發展的重要載體。但大型賽事活動具有參與人員眾多且組成復雜、活動場館相對密閉等特點，一旦有突發事故發生，很容易造成群死群傷，因此大型賽事活動的安全保衛工作尤為重要。重大活動、賽事期間，公安安保工作需要借助各類應急方案和場數字孿生城市創新應用場景研究報告（2023）48館內外警力資源部署圖來展開工作，傳統方式單單依靠平面圖和

106、文字方案、表格等書面材料不夠直觀高效，很難實現快速定位、模擬預演、調度指揮等時效性高的要求。2、應用場景概述利用傾斜攝影、激光雷達、BIM 等技術構建賽事活動場地/場館的高精度三維模型，并在其基礎上，通過結構化、實體化、語義化等手段融合物聯感知信息、安保專題信息，不僅可以使得安保工作中的各項內容得到直觀展示，工作人員可以詳細地了解現場地形和相關目標信息，從而為安保方案的執行提供有力的依據；同時，語義化信息可以被計算機理解，保證數據的無歧義理解和良好結構化表達，形成量化可索引的描述信息，將原來以宏觀瀏覽展示為主的應用拓展到科學計算仿真分析領域，讓模型的幾何結構、業務結構真正參與到科學計算模擬仿真

107、分析中，從而實現對整個賽事的全方位感知與智能干預。圖 29 活動場館高精度模型數字孿生城市創新應用場景研究報告（2023）49圖 30 警力安保部署可視化典型場景六：城市公共衛生事件應急防控典型場景六：城市公共衛生事件應急防控1、問題及需求分析公共衛生事件是指突然發生的，造成或可能造成社會公眾健康嚴重損害的重大傳染病疫情、群體性不明原因疾病、重大食物中毒以及其他嚴重影響公眾健康的事件。對于城市而言，公共衛生事件是與公眾安全最近，造成后果最為嚴重的一類事件。城市公共衛生事件在時間維度和空間維度上的演化規律和發展模式隱藏在其衍生的各類數據中，是具有高度價值的知識。通過對這種事理邏輯知識的挖掘，有助

108、于幫助城市管理者智能分析城市環境中特定事件的產生、發展和趨勢，形成特定事件的預測能力，助力應急防控。2、應用場景概述在城市尺度下開展公共衛生事件的感知與預測，研判發展趨勢，最終輔助應急管理決策的生成。應用場景應實現對公共衛生事件數據的獲取和算法的實現，從而實現對公共衛生事件邏輯規律的挖掘與推理，最終實現對事件的預警，并結合城市信息模型 CIM 基礎平臺等實現對事件態勢的可視化展示和預測，為公共衛生事件的應急管理與指揮決策提供參考?；诰W絡平臺大數據和用戶通訊數據，利用事件獲取技術，得到城市公共衛生事件大量數據信息，形成龐大的事件數據庫，同時運用數字孿生城市創新應用場景研究報告（2023）50事

109、件抽取與分析技術，抽取事件主體的信息?；诤Ａ渴录畔?，發現事件間的關系脈絡，挖掘其中存在的因果邏輯，構建城市公共衛生事件模型，智能分析與挖掘城市環境中特定事件產生、發展和趨勢。對于突發的城市公共衛生事件，結合城市公共衛生事件模型，對事件的發展進行演化推理，揭示事件的演化規律和發展邏輯，為城市的智慧治理進行賦能。為實現對于城市公共衛生事件發展的管控，利用評分機制，判定事件發展的嚴重程度，對事件可能產生嚴重危害的情況進行預警，提升突發事件應急決策及預警響應能力。圖 31 城市公共衛生事件趨勢模擬典型場景七：城市建筑消防模擬演練典型場景七：城市建筑消防模擬演練1、問題及需求分析消防工作是國民經濟和

110、社會發展的重要組成部分，是發展社會主義市場經濟不可缺少的保障條件。消防工作直接關系人民生命財產的安全和社會的穩定。統計數據顯示，僅 2021 年一年，全國因火災造成的傷亡人數超過 4000，直接財產損失高達 67.5 億元。隨著消防體系整體劃歸應急管理體系，除傳統防滅火任務以外，還要承擔更多的綜合應急救援任務。城市是人員物資最密集的地區，當前在各大城市中，消防站點間高度分散，點多面廣，信息化程度不數字孿生城市創新應用場景研究報告（2023）51一，信息、數據、網絡隔離，總部機關管理力量薄弱，新的工作機制運行不夠順暢，現階段消防隊伍營區、基地、場站、基礎設施管理、安全管理、人裝管理、作訓管控、作

111、戰聯動都面臨巨大的壓力，各級管理機構急需建設一套信息平臺，實現平時和戰時對消防營區、安全、人員、武器裝備、作訓、演練、作戰全過程的透明管控、綜合保障、快速調整、轉換。具體來說，當前城市消防，尤其是建筑火災消防管理信息化需求如下：（1）實現消防精細化管理。能夠快速加載和渲染高精度 BIM 數據，并基于 BIM 數據構建消防實體，將消防設備、信息、預警及業務和空間關聯關系在統一的消防實體內管理，形成多源、多模態消防信息融合，打通業務鏈條。（2）實現消防協同指揮。能夠快速提取火場空間信息，道路寬度、層高、水源位置、消防設施輔助現場的快速指揮方案制定。（3）實現消防綜合模擬演練?；诟弑Ｕ娴娜S數字虛

112、擬環境，實現消防日常演練及仿真訓練。2、應用場景概述基于 BIM 快速加載渲染技術、城市消防空間語義結構量化技術及消防仿真分析機理模型，提供高效的服務，面對多格式、多維度、高實時性數據能夠進行快速處理，對數據進行統一融合、匯聚、治理及分析。（1）實時監控：實現對建筑消防資源進行查詢、統計和管理，對未達到防火防災要求的可進行提示。支持視頻實時監控，隨時掌握周邊情況；（2）及時救援：通過三維應用，實現樓宇、傳感器信息、傳感數字孿生城市創新應用場景研究報告（2023）52器監測信息、消防設施等三維可視化查看與展現。支持人員及車輛在線調配，根據資源信息，對人員和車輛等資源進行調配；（3）應急疏散：可提

113、前進行預案制作和仿真模擬，讓整個過程中各種與救援指揮有關的信息更加直觀、清晰、透明，便于調度?；馂氖枭⑦^程中利用視頻監控實時掌握人員情況，及時、快速的進行人員疏散；（4）預案動態推演：預案能夠實現結構化、流程化導入，從活動場所、活動駐地、安全區域、控火區域、進攻路線、疏散路線等，到警力、視頻、制高點、火災資源、執勤點、管制路段、消防設備等的部署進行詳細編制。圖 32 數字孿生場景及消防實體對象圖 33 消防預案模擬圖 34 VR 沉浸式訓練典型場景八：城市排水防澇典型場景八：城市排水防澇1、問題及需求分析城市中的排水管網及其附屬設施多為隱蔽工程，可視化程度低，難以進行直觀監測；排水管網內部環境

114、復雜，難以及時捕捉管網體征的動態變化；現有管理模式下，城市排水多由人工實現，自動化程度數字孿生城市創新應用場景研究報告（2023）53有待提高，難以形成精準快速的反應手段；整個城市的排水系統涉及面積廣泛，設備種類眾多，難以及時發現故障發生點，尤其是對特大災害事故多為事后處理，缺乏有效的事前應對手段和自我學習機制?；诖?，需要一套全面智能化的管理系統，實現排水系統的顯性化管理，整體布局一目了然，對排水設施的體征變化進行精細化動態監管，合理規劃排水管網的整體布局，降低試錯成本，建立對重大洪澇災害的可控化應對機制和科學化決策機制。圖 35 城市排水防澇總體框架2、具體應用概述（1）排水設施一張圖將城

115、市主要水體分布、排水管網、涉水工程、排水附屬設施等進行可視化表達，對子匯水區、管道、泵站、雨量站、排放口等重點區域進行綜合展示，同時支持透視、剖切等多種模式對管網細節進行瀏覽，分行政區劃或自定義區域掌握城市排水設施狀態及相關業務運行情況。（2）易澇風險點識別根據模型網格劃分區域，匯總排水模型的計算結果，并進行可視數字孿生城市創新應用場景研究報告（2023）54化展示。同時根據排水模型的變化，對排水基礎部件的運行狀態、網格漬水深度變化等進行動態計算，將實時運算結果進行精細網格化分析，綜合考量滯水深度、滯水時長、城市功能區等因素的影響，預測出城市中的漬水風險點，方便規劃人員及決策者提前發現排水過程

116、中可能出現的問題，作出及時動態調整和預防措施。（3）仿真預測與應急處置根據數據精度、有效性、覆蓋范圍等對排水設施進行地理信息要素概化，包括雨水主干管網、雨水泵站、調蓄設施、雨水箅子、河道、閘門等，構建仿真推演數據模型，并集成 SWMM、DEFC 等物理驅動模型、神經網絡等數據驅動模型以及兩類模型的結合（漬水風險模型、規劃決策模型等），基于項目層級進行仿真推演任務管理，依排水防澇需求對項目信息進行修改和查看，對參數和條件進行設定，實現漬水風險范圍的識別、泵閥調度運行的優化、風險等級預警等，并根據仿真推演結果，制定應急處置方案，搜尋最近應急人員信息、應急物資儲備信息、應急物資配送網絡信息等，組建防

117、汛應急搶險隊伍，規劃最優應急救援路線，并根據險情等級發展動態調整應急資源的調配，反向操控排水設施泵閥等，最后形成應急處置報告。（4）排水管線設施優化布局仿真根據排水防澇相關建設規劃，對城市現狀模型進行優化整合，并進行仿真推演，實現對整個排水過程的可視化展示，并直觀、高精度地反映一定概率致災因子導致的影響范圍與程度；對于解決局部問題采取的管線管徑擴容、增加新排水管線等措施，通過人工在前端更改管道或節點屬性，更新服務端的模型后進行計算。對排水模型進行計算時，可按照嚴重內澇、輕微內澇、輕微積水等不同級別，對實際排水管網和不同模擬模型的積水風險點進行統計數字孿生城市創新應用場景研究報告（2023）55

118、監測，并在長歷時 n 年（n=1、10、100 等）一遇暴雨下，推演滯水風險指數的動態變化，對比排水能力指標，根據量化結果（如：積水風險點的改善情況）、規劃方案成本和工程預算情況對潛在風險點進行改造，形成仿真報告，為規劃和決策工作提供理論基礎，大大降低城市建設過程中的試錯成本。典型場景九：可視化應急指揮調度典型場景九：可視化應急指揮調度1、問題及需求分析為在十四五期間支撐傳統經濟的數字化轉型，加快政府服務數字化、推進城市管理精細化，充分利用人工智能、5G、云計算、物聯網、大數據、數字孿生等新一代信息技術，打造城區指揮調度中樞，推進城市安全與應急管理領域一體化融合，完善應急指揮調度體系，打造城區

119、現代安全治理標桿。2、應用場景概述依托數字孿生城市，豐富的應急資源部署可視化、應急指揮調度可視化等能力，將相關要素及指揮過程進行多種方式的部署與可視化呈現，實現二三維地圖場景中的人員、車輛、事件的聯動與胡同，對應急管理資源部署、資源分布、行動路線、重點目標等進行展現，助力對風險災害、事故災難等進行及時處置，實現風險難題可控化。圖 36 應急指揮可視化數字孿生城市創新應用場景研究報告（2023）56（1）應急資源部署可視化通過空間查詢，查詢定位、定位可視化、路線規劃可視化、巡邏防控規劃可視化等技術手段，實現應急資源的“一屏統覽”。（2）應急指揮調度可視化提供實時視頻監控、報警事件定位、可視化通訊

120、指揮、資源一鍵調度、應急輔助決策。以周邊分析場景為例，在應急指揮時，通過數字孿生平臺二三維 GIS 地圖模塊中圈定任意區域，查詢出區域內事件、網格員、樓棟，城市部件，監控等，進行定位或信息查看，為應急指揮提供決策依據。（三）規劃建設領域（三）規劃建設領域典型場景一：空間規劃一張圖典型場景一：空間規劃一張圖1、問題及需求分析傳統的規劃實施過程中，在規劃主體、技術標準和編制辦法、規劃期限、規劃目標、管控手段和監督機制各不相同，導致規劃實施效果難以掌握，實施情況難以評估。而隨著城鄉一體化進程的不斷加速，城鄉建設信息量急劇增加，處理與傳遞信息的速度日益加快、方法更加復雜，對規劃管理手段和規劃管理監督的

121、需求也越來越高。國土空間規劃“一張圖”建設，構建含有現狀數據、規劃數據、管理數據、社會經濟等數據的信息資源共享交換體系，實現上下級規劃數據標準統一，讓智慧資源更加規范和準確。2、應用場景概述空間規劃一張圖，包括一張圖應用、國土空間分析評價、規劃成果審查與管理、規劃實施監督、指標模型管理、社會公眾服務六大模塊。一張圖服務于國土空間規劃的編制、審批、修改和實施監督全過程，實現縱向與上下級部門的規劃數據交互與實施監督，以及橫向與數字孿生城市創新應用場景研究報告（2023）57各政府部門、企事業單位之間的信息共享與業務協同，為建立健全國土空間規劃動態監測評估預警和實施監管機制提供信息化支撐。服務對象上

122、主要包括政府、自然資源主管部門及相關部門、規劃編制、評估單位、科研院所、企事業單位、社會公眾。圖 37 空間規劃一張圖（1）數據資源體系設計數據資源橫向包含測繪、自然資源、發改、生態環境、住建、交通、水利、農業等各個行業，縱向覆蓋市、區（縣）、鄉鎮三級，分為現狀、規劃、管理和社會經濟四類，主要來自于三大方向，一是由國土空間基礎信息平臺提供，二是接入了物聯網、互聯網和大數據，三是國土空間規劃“一張圖”實施監督信息系統本身應用所產生的。數字孿生城市創新應用場景研究報告（2023）58圖 38 數據資源體系（2）總體架構基礎設施層將計算資源、存儲資源、安全設施、自然資源網絡等資源進行整合形成可按需動

123、態擴展的高性能計算環境、大容量存儲環境，滿足海量國土空間基礎數據存儲、高并發用戶應用需求。數據層基于分布式信息資源管理模式，通過統一的信息資源目錄和數據分類編碼體系，對分布式、異構、海量的現狀數據、管理數據、規劃數據、社會經濟數據等空間信息進行整合與管理，實現空間信息的統一組織、無縫銜接、統一服務、高效應用。平臺層由本級國土空間基礎信息平臺進行應用支撐，基于 ESB企業服務總線和 SOA 面向對象服務技術構架平臺服務體系，實現服務的統一注冊、管理、分發和監控。根據國土空間信息統一資源目錄統一封裝不同的應用服務，主要有數據資源服務、云資源管理服務、基礎應用服務和專題應用服務等方面。數字孿生城市創

124、新應用場景研究報告（2023）59應用層面向國土空間規劃全過程提供信息化應用功能，并通過提供服務的方式支撐國土空間用途管制工作。包括輔助規劃編制、雙評價與三區三線劃定、國土空間規劃成果上報審查與管理、國土空間規劃“一張圖”應用、國土空間規劃監測評估預警、資源環境承載能力監測預警、國土空間規劃指標模型管理、規劃公示與公眾服務等應用服務。用戶層面向不同用戶及使用需求提供相應服務門戶，可與本級綜合性門戶集成。圖 39 總體架構典型場景二：城市國土空間規劃決策典型場景二：城市國土空間規劃決策1、問題及需求分析隨著我國城市化進程的加快和科技水平的提高,城市規劃的重要性日益突出，對城市規劃技術的要求也越來

125、越高。計算機軟硬件技術的發展,信息化與無紙化辦公也逐漸成為各行各業發展的趨勢，傳統的城市規劃是在二維平面中進行的，圖紙是規劃成果的主要表現形式，依據圖紙對于不同的設計方案，規劃方案的優劣以及與周圍環境數字孿生城市創新應用場景研究報告（2023）60協調性等問題難有科學的判斷。因此，基于二維平面圖和效果圖的傳統城市規劃與管理，已難以解決城市規劃建設面臨的日益復雜的空間關系與空間決策問題，不能較好地滿足現今城市規劃管理的需要。隨著實景三維建模、三維 GIS、數字孿生等技術的不斷進步,三維輔助規劃決策通過構建高精度與高真實感的實景三維模型，將可測量影像和信息管理系統相結合，支持工作流程的優化，為城市

126、規劃提供了集先進性、實用性、經濟性于一體的科學解決方案，為城市規劃工作提供了重要的輔助支撐。2、應用場景概述數字孿生城市規劃借助三維 GIS、數字孿生、AI 等多種新興技術基于虛擬世界搭建城市三維仿真孿生體，將城市面積、建筑、人口、道路等進行 1：1 重現，精準復刻現實世界城市現狀，基于數字世界進行規劃分析與模擬演練，進而驗證城市規劃中各項決策及調整是否合理、必要且精準。（1）構建城市立體數據底板，三維展示城市現狀通過利用數字孿生的技術，融合多源異構海量數據，還原城市地上、地表、地下立體空間，將城市形態、城市色彩、城市街景、天際線等信息全部在城市的三維可視化中進行展示。圖 40 地上、地表、地

127、下立體空間組織結構（圖片來源:自然資源調查監測體系構建總體方案）（2）國土空間規劃導入，城市規劃設計可視化數字孿生城市創新應用場景研究報告（2023）61在數字孿生城市現狀基礎上，導入城市二維規劃信息系統數據和規劃業務數據，可以實現二三維一體化規劃信息瀏覽、檢索、查詢和規劃方案成果的展示，使城市規劃方案更加直觀。圖 41 二三維一體化瀏覽展示圖 42 國土空間規劃導入可視（3）三維立體空間分析，輔助規劃方案審查在精準復刻城市現狀的數字孿生城市三維空間中，可實現對國土空間三維空間層面的管控，例如對建筑超高、建筑間距、占用地下礦產資源、占用地下管線等方面的監管，同時基于自然地形分析、通視分析、日照

128、模擬、城市控高分析、天際線分析等豐富的三維空間分析工具，可輔助支撐在人性化公共空間尺度、設計方案與現狀的協調性等方面的評估。數字孿生城市創新應用場景研究報告（2023）62圖 43 城市控高分析圖 44 可視域分析圖 45 建筑設計方案三維精細審查典型場景三：歷史古城保護與更新典型場景三：歷史古城保護與更新1、問題及需求分析歷史文化遺產，是不可再生的寶貴資源、不可替代瑰麗珍寶，它承載的是一個民族的發展脈絡，彰顯的是一段歷史、一種文明的無限魅力。文化遺產承載著一個民族的文化基因，折射著一個民族的精神特質。保護歷史文化遺產，保持民族文化的傳承，是連接民族情感紐帶、增進民族團結和維護國家統一及社會穩

129、定的重要文化基礎，有助于增進文化認同、增強文化自信。當下，全國各地的“智慧城市”建設推進的如日中天，“智慧”已經成為現代城市的新特性之一。在聚焦現代化城市的智慧化同時，有著深厚歷史遺跡和歷史特色的古城風貌更應該通過智慧化的方式得以展現和保護，目前全國有多個城市就運用 CIM、數字孿生等“智數字孿生城市創新應用場景研究報告（2023）63慧”手段，對歷史古城、遺跡、景點和街道進行智慧化的保護和更新。2、應用場景概述基于 CIM 基礎平臺，以可視化大屏為媒介，搭建“CIM+駕駛艙”應用，精準復原歷史城區全貌，運用數字孿生、虛擬現實等技術，對于古城的歷史文化發展的還原與重現，展示古城的過去、現狀和未

130、來，使人民群眾實時感知數字孿生古城，整合多源數據資源，提供數據協同的古城管理和服務，通過數據分析模擬仿真，支撐城市決策者做出科學精準的決策和判斷，輔助古城保護與管理。（1）數字孿生古城信息模型庫基于數字實景建模技術，建設古城全景數字孿生模型，詳細呈現古城內的空間布局、建筑、古樹等園林要素以及顏色尺寸、材質紋理等信息。同時采集古建筑、古樹名木、乃至門樓、界石、碑刻、古井等歷史要素的歷史沿革信息、文化內涵信息等，把各級古跡的前世今生、格局演變摸清，給每一處古跡辦一個“身份證”，使古城復原模型數據更加立體、飽滿。圖 46 數字孿生古城信息模型（2）VR 在線游古城在古城全景數字孿生模型基礎上，結合

131、VR 技術，構建古城三維數字孿生城市創新應用場景研究報告（2023）64全景模型，將古城的自然地貌、文物古跡、古樹名木等古跡要素從線下搬到游客眼前，不同區域 360的全景影像清晰可見，同時可展示古城歷史文化、民風民俗、歷史重大事件等內容。（3）空間分析與模擬仿真基于古城的精細化三維建模，在全面展示文物建筑的同時，利用GIS、IoT、大數據、數字孿生等技術，并與古城管理管養業務結合，實現空間立體分析、物聯感知、大數據分析以及模擬仿真等應用分析能力，淹沒分析、養護巡查路線規劃、游客熱力圖、人員疏散演練等分析模擬能力，助力古城科學管理與養護。圖 47 CIM+古城保護更新管理駕駛艙典型場景四：基于典

132、型場景四：基于 BIM 的工地進度管理的工地進度管理1.問題及需求分析建筑工程項目，從工程項目整體情況，存在工程結構復雜、工期壓力大、質量目標要求高、安全風險高；綠色文明施工環保要求高，且涉及專業施工分包單位多，管理難度大等問題，具體業務現狀體現在進度管理方面，同時存在施工單位及政府監管部門監管難度大的問題，例如：施工進度如何,很難全方位掌控；人員信息收集困難,現場人員不可控；施工現場監管困難,安全管理難度大；工程資料眾多,備數字孿生城市創新應用場景研究報告（2023）65案查找困難。施工現場的管理手段比較落后，還處于零星的、局部的、分散的、被動的、手動的管理階段。針對項目周期短、任務重、監管

133、協同、城市環境等特點，通過建立數字孿生平臺，將離散的信息源在同一個孿生平臺上可視化動態呈現，提升項目部協同管理能力，為施工進度保障提供技術支撐。2應用場景概述（1）指揮調度沙盤工程項目風采展示：針對項目建設過程中，發生的一些重大事件與紀要，通過圖片新聞動態方式，進行發布與展示，風采展示涵蓋圖片、視頻與文案的瀏覽顯示?？傮w形象進度：以鳥瞰的形式查看整個項目場景，場景中各單位工程模型根據進度信息分析統計顯示不同的進度狀態，根據不同進度狀態使用不同的材質展示模型，如正常進行中（綠色）、延遲進行中（橙色）、未開始（半透明）、已完成（藍色）。直觀動態展示項目各工區下的單位工程進度與產值、環保監測、視頻監

134、控、關鍵工程、風險監控等 HUD 信息。工區形象進度：基于 BIM 模型，以項目管理平臺的進度計劃為基礎，實現全線橋梁、道路、隧道等不同結構的三維可視化形象進度模擬。通過顏色區分構件的施工狀態（正常、超前或滯后），為項目的進度管控提供參考。圖 48 總體形象進度圖 49 單位工程進度沙盤-構件屬性數字孿生城市創新應用場景研究報告（2023）66（2）進度管理進度產值統計分析：匯聚各工程單位填報的工程進度與產值信息，進行統計分析，直觀展示工程總體、各分區、各單位工程、各分部、各分項的工程進度與產值投入。單位工程形象進度：通過BIM構件與WBS執行任務的映射關系，為工程 BIM 模型附加當前施工進

135、度狀態信息，通過可視化方式形象化展示工程實時進度工況，包括單位工程各部位進度產值動態、單位工程分項構件詳細查詢、單位工程施工進度回放、單位工程施工計劃模擬等。專業進度數據填報：統一工程結構到單位工程級別，在單位工程下分別關聯0#產值清單和 WBS 任務，工程部進度填報人員根據 WBS任務進行工程進度填報，填報工程進度百分比與資源(人工、機械臺班、物料等)消耗量。由工程一線人員通過使用微信或其他快捷方式上報，經由各負責人匯總統計報項目經理或總工程師。圖 50 形象進度展示示意圖圖 51 產值與進度示意圖典型場景五：超大直徑隧道智能建造典型場景五：超大直徑隧道智能建造1.問題及需求分析目前，國內大

136、直徑隧道建設已取得令人矚目的成績，如南京長江隧道、武漢三陽路隧道、南京五橋夾江隧道、南京緯三路隧道等，相對應技術水平亦取得突破性進展，但是對于現場掘進參數的把控，目數字孿生城市創新應用場景研究報告（2023）67前多依賴于技術人員的經驗判斷，且由于不同技術人員對于地層情況以及盾構機設備狀態的理解程度存在差異，再加上技術人員反應速度及機器響應速度的影響，在實際掘進過程中，很難做到精準把控掘進參數，而且及時精確地調整掘進參數，往往可以減少甚至避免大部分施工問題，如：刀盤刀具非正常磨損，主軸承密封失效，泥漿比重變化大，隧道糾偏困難等問題?；谌斯ぶ悄芸梢酝ㄟ^大數據分析和 AI 技術，從巨量的盾構機掘

137、進數據中，提取并分析出有效信息，并自動結合地層數據，對盾構掘進進行精確指導及輔助控制，同時通過數字孿生實現虛擬空間中盾構施工實體裝備的施工全過程信息集成，能大大的降低施工風險，增加施工數字化程度，提高施工效率。同時，對已成功建成的項目施工中的數據進行融合與挖掘、施工數字孿生系統建立、力學響應進行智能預測以及多源算法的智能掘進，亦能提升超大直徑隧道智能化施工、數字化運營及工程質量可靠性，推動超大直徑隧道建設技術的不斷進步和成熟。2應用場景概述（1）超大直徑隧道施工中的數據融合對采集的多源異構數據進行分類，分別建立結構化數據集、半結構化數據集和非結構化數據集。通過理論分析與統計分析構建盾構機型號、

138、地質信息、力學響應、施工信息的映射關系，實現不同盾構機型及地質層間施工數據對齊與統一；對三類數據集分別進行采用約束關聯并行化算法對原始數據進行清洗與補全，對干擾數據進行剔除，從而構建表征超大直徑盾構隧道掘進過程中的多源異構信息數據庫。（2）基于大數據的超大直徑盾構施工中力學響應智能預測及掘進參數力學分析方法數字孿生城市創新應用場景研究報告（2023）68對超大直徑盾構掘進過程中的地層及結構力學響應規律展開研究，分析盾構掘進參數對地層沉降及結構變形的影響?；诙軜嬍┕ぶ械貙优c結構力學響應規律構建盾構掘進參數（掘進速度、刀盤扭矩、刀盤轉速、注漿壓力與體積等）與地層及結構力學響應間的映射關系，并建立

139、盾構掘進過程中地層與結構響應的驅動模型，通過神經網絡、支持向量機、長短期記憶網絡等機器學習算法實現盾構掘進施工中地層與結構的力學響應實時動態預測，從而為盾構智能掘進奠定基礎。（3）超大直徑盾構掘進參數智能決策通過建立的超大直徑盾構掘進數據庫、盾構掘進施工力學響應智能預測和盾構初始掘進參數預測，進行盾構掘進參數智能決策?；诙軜媴涤嬎沩樞蚝投軜嬍┕ちW響應控制標準，建立盾構掘進參數智能優化模型框架。通過施工幾何信息、地質信息、盾構機型號，采用盾構初始掘進參數預測公式確定盾構初始掘進參數，并通過盾構施工力學響應智能預測模型得到地層與結構的力學響應，再通過地層與結構響應控制標準判斷是否為最優盾構掘

140、進參數，并通過人工智能混合算法對未達到標準的盾構掘進參數組合進行優化，直至地層與結構力學響應符合控制標準，實現盾構掘進參數智能決策和盾構施工力學響應智能控制。（4）基于 BIM 的超大直徑盾構數字孿生智能建造平臺構建盾構隧道孿生建造平臺，提供盾構隧道虛擬建造服務。參考盾構機施工要求，提供盾構隧道施工的有關工藝工法查詢、預演服務，為項目施工作業人員和管理人員直觀呈現盾構施工工藝，協助優化盾構施工；結合優化后的盾構掘進參數和實際量測數據，對盾構施工進度進行仿真，預警施工進度異常情況，為盾構隧道施工管控提供可視化環境；結合盾構施工力學響應、地上地下風險源信息，提供盾構施數字孿生城市創新應用場景研究報

141、告（2023）69工安全預警服務；集成盾構隧道施工的常見問題及專家處置建議，形成盾構施工專家知識庫，為異常事件處置提供決策信息。圖 52 盾構施工安全預警圖 53 隧道施工環境孿生（四）交通出行領域（四）交通出行領域典型場景一：城市道路交通安保及養護典型場景一：城市道路交通安保及養護1、問題及需求分析近年來，城市公共道路建設發展迅速，車流量增大，車輛行駛超數字孿生城市創新應用場景研究報告（2023）70速、嚴重超載等現象頻發，給道路安保及設施養護作業帶來了極大的安全隱患，若不加強對公共道路的安保及養護，往往會造成嚴重的機械安全事故和人身傷害事故。隨著衛星遙感應用領域不斷拓展，新一代衛星遙感技術

142、已經在城鄉建設、環境、測繪、交通等領域得到了廣泛應用。當前“高分一號”和“高分二號”遙感衛星已式投入使用以來，高分數據在各個行業的應用推廣工作也在持續探索中?；诟叻钟跋竦墓方煌ò脖：宛B護具有很強的高分數據示范應用效應，既可將高分數據應用融入到用戶日常業務中，滿足用戶對高分影像數據迫切需求；又能對用戶現有業務進行補充和升級。同時，應用場景的建設也可極大的推動高分數據在全國市、縣以及公路交通領域的普及和應用，進一步統籌軍隊和民用部門對戰略后方綜合保障區域的高分數據需求，建立動態更新的基礎設施數據庫，形成信息綜合應用平臺，從而可以進一步推動高分數據應用深度。2、應用場景概述（1）利用影像可視化快

143、速完成隱患點排查與采集沒有影像作為地理參考，業務人員需多次往返現場進行隱患點采集、設計、復核、驗收等一系列工作，容易出現隱患點定位不具體、設計不到位等弊端?；谛l星影像，結合線路、河流、村鎮等信息，讓各基層業務人員可直接通過瀏覽器進行衛星影像和線路地圖的瀏覽與查詢，直接在衛星影像上進行隱患點排查和采集，并實時上傳存儲。外業核查人員利用手機 APP 可隨時查看和更新隱患點，直接定位，快速導航到達現場。（2）隱患點路牌設計與定位實時關聯指路牌設計通常需要專業人員使用專業繪圖軟件進行操作，這種數字孿生城市創新應用場景研究報告（2023）71方式相關信息獲取困難，操作也難度大，且空間位置關聯關系容易丟

144、失，對道路管理人員來說是個難題。利用衛星影像每年更新，可以將每年新建的縣、鄉、村公路包納進去，能夠確保對每年新增隱患點進行排查和設計。（3）隱患處置工程量自動統計生成規范化報表工程量自動統計報表可真實、準確、詳細地統計生命防護措施設備資金的使用情況，以往的統計需要通過大量人工進行手動核算，容易造成重復和虛假統計，且無法驗證統計數據的真實性和有效性。通過城市道路交通安保及養護系統的自動統計功能，將采集、排查、設計、施工、復核的每一個環節都關聯起來，可以有效解決數據上報混亂的問題，規范管理，讓各項數據真實有效，并可隨時查詢、定位和驗證，能為后續的施工、驗收和養護做好支撐。典型場景二：交通設施全生命

145、周期管理決策典型場景二：交通設施全生命周期管理決策1、問題及需求分析近年來隨著城市道路設施設備的大量建設，在為城市安全運行和城市交通管理提供保障的同時，由于設施設備種類復雜、數目巨大、損壞及更新速度較快等特點，也給設施設備的管理工作帶來一些難點。目前智慧交通領域數字孿生應用場景種類繁多，為車輛以及人員服務提供較多應用場景，但對于道路和道路所相對應的交通設施管理的關注度不夠。通過利用數字孿生技術、物聯感知技術和精細化空間技術，將設施設備數據標準化、數字化、可視化、精細化處理，使之具備顆粒度細、關聯精確、計算便捷等特性，構建貫穿交通基礎設施設備在規劃與前期、設計、施工、養護與運營的全過程的一體化的

146、交通設施設備全生命周期管理平臺，助力城市交通設施生命全周期智慧管理。數字孿生城市創新應用場景研究報告（2023）722、應用場景概述基于多源數據融合，充分引用 GIS、BIM、IoT 等先進 IT 技術，將高可視化效果、三維空間分析技術和公路管理業務場景結合，建設“智慧公路信息中臺”，形成智慧公路信息管理中樞，為城市道路的智慧管理奠定空間地理信息基礎，實現對于交通設施設備靜態、動態全量數據的建造、養護、運行管理全過程的精細化管理，將智慧管理的思路在業務中貫穿始終，打造數字孿生智慧交通管理應用。（1）交通道路與設施設備信息三維可視化通過交通道路數據與交通設施設備 BIM 模型在數字世界進行地理空

147、間表達與精準復刻，并掛接車道級位置信息和交管臺賬信息，對于故障和使用到期設施設備進行及時報警提示，基于 IoT 技術，對接設施設備運行狀態數據，實時監控交通設施設備運行態勢，實現交通道路與交通設施設備的“數字化、可視化、可控化”。圖 54 數字孿生高速公路三維展示（2）交通道路基礎設施全生命周期管理融合 GIS、BIM、大數據、數字孿生等技術，匯聚路、橋、隧等道路基礎設施在規劃階段、設計階段、施工階段、養護與運營階段全數字孿生城市創新應用場景研究報告（2023）73過程數據信息，打破各階段相對獨立的局面，形成全鏈條信息數據的有效傳遞與整合，實現交通道路基礎設施全生命周期的精細化管理，前世今生可

148、查閱，未來發展可預測，輔助交通管理部門監管與決策。圖 55 公路橋梁孿生可視（3）交通設施設備全生命周期養護運維建立從設備設施的采購入庫、出庫，到安裝上圖，再到施工/竣工資料的檔案化管理，以及設備運行狀態的智能巡檢、自助派單維修、自動跟進、結果反饋、評價確認的一套完整流程，實現對交通設施設備全流程、精細化的運維管理。針對多個運維廠家、多個時間段、多種設備種類進行全息的評價，提升設備的可用性。同時結合數字孿生模擬仿真能力，可結合天氣、突發事件等影響，預測模擬分析設施設備的折損情況，推動設施維護策略從短周期計劃性養護向中長期規劃性養護轉變。數字孿生城市創新應用場景研究報告（2023）74圖 56

149、公路指示標識板全生命周期管理界面典型場景三：道路資產二三維一體化管理典型場景三：道路資產二三維一體化管理1、問題及需求分析我國公路總里程居世界第一，道路基礎設施資產（道路、橋梁、涵洞、隧道及交通安全設施等）規模龐大，現有的道路資產管理系統大多基于二維地圖，信息也存在缺失的情況，并且道路設施設備未完全數字化、網聯化，不能形成綜合管控體系，統一管理難度大。另外受交通流量快速增長、車輛日趨重型化和自然環境等因素的影響，道路交通基礎設施的損壞日益嚴重，如不能及時維護，會產生道路隱患。因此對道路資產進行全面系統和有效的管理已受到了人們的普遍關注?！笆奈濉币巹澗V要中提出了加速數字化發展建設數字中國，探索

150、建設數字孿生城市。數字孿生已經在國家層面認可為建設數字中國的核心技術，是數字化轉型的必要手段和有效手段。數字中國建設的契機為道路資產管理數字化、網聯化提供支撐，因此，針對道路資產管理，需建立二三維一體化道路資產管理平臺，基于交通實體數據庫，將道路設施設備數字化，對數據進行統一管理，對預測的道路隱患提數字孿生城市創新應用場景研究報告（2023）75供預警分析功能，并可對其產生的交通影響進行仿真模擬。2、應用場景概述道路資產包括道路信息（路口、路段、橋梁、隧道、停車區等）、交通設備（視頻、卡口、誘導、信號等）、交通設施（標志標牌、標志桿、隔離設施等）以及交通隱患（隱患路口路段）、維修管理數據、故障

151、定位數據。首先建立交通實體數據庫，可對道路資產進行精細化管理，實現交通對象標識化確定唯一性，交通對象實體化確?？捎嬎阈?，交通實體與業務信息融合實現關聯性，可通過交通實體唯一編碼實現平臺采集信息以及交通業務信息掛接。交通實體數據庫可進行實體管理，通過實體唯一編碼確定實體唯一性可提供可視化界面，對數據進行管理。同時可實現同一交通實體的多形態、多時態的一碼多態管理，還可進行數據融合，對實體開展語義化加工處理，進行語義信息掛接，實現擴展屬性。然后建立知識圖譜，進行上下級節點的接入監管、可視化表達、歷史數據管理和協同更新等。根據建立的知識圖譜，面向不同的管理需求自動提取相關的組合實體、聚合實體以及專題實

152、體進行按需組裝。圖 57 地理實體數據查詢數字孿生城市創新應用場景研究報告（2023）76圖 58 設備信息查詢基于數字孿生底座，全方位整合道路資產信息和動態感知監測資源，構建二三維一體化道路資產管理平臺，為道路信息采集、交通設備設施維管提供動靜一體化的數字孿生服務。道路資產管理平臺對交通設施設備全面數字化、網聯化，輔助交管部門掌握全區交通資源以及進行統一管理、實時更新，支持對攝像頭、卡口設備、流量檢測設備、交通信號燈等交通基礎資源的數量、空間位置分布、實時狀態等信息進行實時監測和可視化管理。系統支持設備詳細信息查詢，支持對未正常工作的設備以及老舊設備進行告警，對故障設備進行精準定位，加強管理

153、者對設備狀態的監測與感知，提升基礎設施運維管理效率。另外，結合視頻監控、溫度、濕度等物聯感知數據，可針對道路隱患提供預警分析功能，并可監測溫濕度對路面的影響，對道路隱患產生的交通影響進行仿真模擬。數字孿生城市創新應用場景研究報告（2023）77圖 59 路口信息查詢典型場景四：占道施工優化管理典型場景四：占道施工優化管理1、問題及需求分析當前我國公路交通面臨著管理不善、擁堵嚴重的局面，占道施工是造成擁堵等現象的重要原因之一。城市的交通系統不暢便會導致城市功能的癱瘓。占道施工目前存在的問題主要有有：無證占道、超期占道、占道范圍與申請時不一致、打圍不規范、公示公告不規范和材料渣土亂放等。針對占道施

154、工的管理需求，通過構建數字孿生技術賦能智慧交通，基于仿真模擬通過對占道施工審批前進行交通影響評估，輔助占道施工項目審批，另外施工過程中通過接入攝像頭數據結合線下巡檢實時監管，對無證占道以及不規范占道施工進行規范化管理，同時可在智慧交通平臺上對周邊交通進行模擬，及時進行道路規劃和交通疏導。數字孿生技術應用在占道施工管理上，可達到實時定位、實時監控、情指聯動全時指揮的水平。2、應用場景概述靜態交通實體數據疊加交通流量信息和交通出行服務信息等動態數據，整合為動靜一體化數字孿生底座。通過接入交通局的各種信息，收集感應線圈、視頻監控、浮動車 GPS 等多源交通運行監測數據、應急信息、調度信息、道路資產信

155、息等，在結合各類交通運行評數字孿生城市創新應用場景研究報告（2023）78價指標的基礎上，通過智慧交通平臺對采集到的數據進行動態分析與處理，進行道路流量預測、交通需求分析、實時在線仿真、交通擁堵等監測和分析，以滿足占道施工情況下的監測監管、協同指揮需要的“可視化、集成化、智能化、先進化”的智慧交通管理。施工階段，智慧交通平臺為一網統管、交警一體化聯管聯控平臺提供基于孿生場景的大數據分析能力，優化施工方案和交通管控措施。在交通影響評價方面，提供施工道路車流量預測、基于交通大數據的最佳施工時段分析以及周邊道路影響分析，輔助審批。在施工道路交通優化方面，施工過程中可接入視頻監控進行實時監管，提供施工

156、路段交通分析、交通繞行方案編制以及施工建議。在施工方案動態模擬方面，提供車輛繞行模擬、施工方案輔助（施工時段、工期）以及車輛引導方案推薦，促進交通管理指揮現代化、管理數字化、信息網絡化。數字孿生城市創新應用場景研究報告（2023）79圖 60 占道施工分析典型場景五：交通流分析預測與模擬典型場景五：交通流分析預測與模擬1、問題及需求分析隨著城市化進程的加快，以及機動車保有量的快速增加，城市交通擁堵問題也日益嚴重。由職住分離以及上下班、上下學時間等因素影響導致的交通潮汐變化現象，進一步增加了交通管理的難度，在交通基礎設施規劃（如新建道路、增加車道、紅綠燈等）中，需科學模擬預測交通流量，使之能夠緩

157、解交通擁堵，面向重大活動事件（如音樂會、體育賽事等）的交通管控紓解情況更加復雜，對于智能交通系統尤其是交通控制，交通流預測具有重要意義，以數據驅動為核心越來越受到交通管理和控制領域的關注。交通流導致的城市交通問題具有明顯的規律性，時段性和地域性，基于大數據、數字孿生、深度學習等技術，構建城市交通流分析預測與模擬應用，分析城市交通流時空變化，挖掘交通流變化規律，預測交通流未來變化，模擬突發事件并分析交通管制政策影響，可為交通規劃和管理決策提供更堅實的數據支撐和管理依據，支撐通過科學有效的交通組織有效緩解交通擁堵。2、應用場景概述以交通大數據為基礎進行數據挖掘，機器學習為支撐，智能模擬為表現，實現

158、交通流分析、預測與模擬，服務于城市管理和輔助決策。應包含數據集成、數據挖掘、機器學習與模擬、智能應用等模塊?？倲底謱\生城市創新應用場景研究報告（2023）80體技術流程圖如圖所示。圖 61 交通流分析預測與模擬總體架構數據集成：建立分析區域范圍，匯聚基礎地理信息數據、交通路網數據、交通車輛軌跡大數據、電信大數據等數據，篩選出研究范圍內的交通車輛軌跡數據，并對數據進行噪聲過濾、坐標校正、地圖匹配、地理編碼等預處理；數據挖掘：基于集成的各類數據，進行網絡特征挖掘與時空特征挖掘，通過對不同車輛軌跡進行聚合，統計道路、節點和區域交通特征，進行交通流特征分析、道路擁堵分析、交通潮汐分析等，便于用戶從不同

159、角度分析和挖掘區域交通流運行規律；機器學習與模擬：結合機器學習算法對交通流變化規律進行分析與模擬。借鑒復雜網絡中的網絡擴散模型來模擬交通流關鍵節點和路徑之間的相互影響；運用深度學習算法模型來模擬和預測交通流的動數字孿生城市創新應用場景研究報告（2023）81態變化；開發交通智能體模型模擬車輛相互作用對交通流的影響。智能應用：基于交通流智能模擬模型，分析交通流的時空變化，支撐圍繞道路擁堵、交通潮汐、突發事件和交通管制等的應用場景?？蓪崿F道路交通擁堵評價與預測、交通 OD 分析、交通潮汐分析與預測、交通管制模擬、交通基礎設施建設模擬等應用。圖 62 城市交通流分析預測與模擬結果典型場景六：機場航班

160、運行模擬仿真典型場景六：機場航班運行模擬仿真1、問題及需求分析隨著航空運輸業的快速發展，民航運輸各運行主體，包括空管部門、航空公司、地勤公司、機場等相關方面普遍面臨著保障資源不足的問題，安全、服務和效益的壓力不斷加大。尤其是在繁忙的大型樞紐機場和干線機場，空域和地面保障資源緊缺的問題已經成為制約航空運輸事業可持續發展的關鍵要素。如何充分利用已有保障資源，最大限度提高運行品質已經成為需要各運行主體共同深入研究的重要問題。通過利用數字孿生技術，對機場航班運行業務進行分析建模，實現航班運行預測和模擬推演，面向機場航班運行的未來進行模擬、評估，支持機場運行資源調度的優化和決策支持。2、應用場景概述數字

161、孿生城市創新應用場景研究報告（2023）82（1）機場場面建?？梢暬?BIM 模型、CAD 圖紙、機場運行標識規范以及現場采集數據對機場進行一比一三維精細化建模和高仿真渲染，構建機場場面孿生可視化場景。（2）機場航班實時運行數據接入通過與外部系統接口能實時獲取機場航班計劃和動態數據，以及航空器實時位置與保障數據，作為運行仿真的輸入數據。（3）機場航班運行規則配置與管理實現對機場航班運行各類規則管理，包括機位規則、滑行規則、過站標準、跑道規則等，作為機場航班運行模擬仿真的業務模型參數配置條件。圖 63 機場航班運行規則模擬（4）航班運行方案與可視化模擬仿真基于航班運行規則參數配置，導入/接入

162、航班計劃，設置航班運行方案，借助于機場運行機理模型，通過模擬仿真推演算法實現機場航班運行態勢預測和孿生動態仿真運行。數字孿生城市創新應用場景研究報告（2023）83圖 64 航班運行可視化模擬仿真（5）生成航班運行仿真報告輸出各類運行指標、資源沖突、計劃不合理等問題。（6）運行參數調整優化根據運行仿真驗證報告的問題，可再次調整運行參數以及權重，重新進行模擬仿真推演，以找到實現運行優化目標的方案，指導實際運行決策。典型場景七：民航三維進近場模擬仿真典型場景七：民航三維進近場模擬仿真1、問題及需求分析近年來我國民航事業發展迅猛，隨著人們對于航空運輸的需求不斷增長，民航飛行員人數與航空器數量不斷地增

163、加，規劃新建的機場數量越來越多、規模也越來越大。這些都對機場的規劃和建設工作的要求更高，增加了飛行程序設計的難度?，F階段機場飛行程序的顯示仍以二維為主，對于飛行程序設計的梯度線以及空域的厚度等表達都不直觀，且工作量巨大。飛行員對飛行程序不熟悉，對機場、航線、跑道、導航臺和障礙物等不清楚，很難理解飛行過程。這樣的二維平面航圖資料展示飛行不夠直觀。民航三維進近場仿真通過將民航航路圖、民航機場進近圖矢量化，評估民航航路航線、航路點、導航臺數據使用方法與模式，以及民航機場進近圖矢量化過程、結果及方法?；诿窈胶铰穲D、百萬數數字孿生城市創新應用場景研究報告（2023）84字航空圖快速生成飛行航線，在地面

164、 PC 機及便攜北斗導航 PAD 上實現航線飛行過程二、三維推演展示。2、應用場景概述（1）多數據源航線快速生成可以從機場庫/導航臺/航路點/民航航路航線庫中選擇生成航線，也可直接錄入地標點的方式生成航線，還可以在數字航圖上使用鼠標選點的方式生成航線。在數字航圖上選點的方式，能夠處理，當選擇點附近一定距離有機場/航路點/導航臺/居住地地標，可以提供用戶選擇其中之一作為選點的坐標。圖 65 航線生成（2）機場進近過程可視化預覽使用機場 30KM 范圍內，30 米數字高程 DEM 數據、0.5 米遙感影像數據、全國省市縣地名數據、全國行政區劃數據、民航航路點數據、航空障礙物數據等，生成機場范圍地形

165、及要素可視化的進近場景。（3）航線及進近模擬飛行快速預覽以飛行、進近航線準備與導航為出發點，以數字航空圖、民航NAIP 數據、矢量化機場進近數據為基礎，以 PC 和智能移動終端應用軟件為工具，將進近程序矢量化、多方式航線快速生成、飛行任務數據導入與導出、空中與進近導航模擬及實時導航、導航校驗程序輔數字孿生城市創新應用場景研究報告（2023）85助生成與管理等功能與過程結合在一起，輔助實現進近程序可視化應用、領航準備快速高效、導航校驗程序自動化管理（4）航線及進近導航有兩種方式來快速生成航線，一是圖上選點的方式，另外一種是手工添加經緯度或者選擇數據庫中的航點的方式。圖 66 導航設置（5）導航校

166、驗程序輔助生成及管理航空導航數據索引編組根據航空導航數據進行提取數據結構與數據項，通過導航數據校驗規則數據庫進行校驗規則存儲，航空導航數據索引編組與校驗規則包進行版本關聯，能夠實現航空導航數據、校驗規則相對應快速匹配更新，具有維護成本低、更新耗時低、擴展性強等優點，有效提高導航校驗日常工作效率。（五）水利流域領域（五）水利流域領域典型場景一：綜合管理仿真典型場景一：綜合管理仿真1.問題及需求分析傳統的水務管理工作中，水務系統內部的信息資源不夠全面，系統間的信息相對閉塞，數據的收集傳播有待進一步完善。此外，傳統的運營管理機制也較為粗放，人員利用率和工作效率較低下，由此導數字孿生城市創新應用場景研

167、究報告（2023）86致的資源浪費現象嚴重。信息傳遞和管理機制方面的問題都加劇了水務系統在取水、供水、排污以及各個層級的管理監控工作的壓力，不能得到及時有效的滿足和處理，原有傳統的水務系統管理機制已經不能適應當下的水務系統運行機制，急需改善。數字技術的融合應用，智慧水務一體化的綜合管理仿真場景的構建，有助于健全水務系統管理機制，提升一體化管理水平。2.應用場景概述智慧水務一體化綜合管理仿真聚焦城市供水、排水、水環境污染、水生態保護、水資源調度、水安全防御、水工程管理等各個環節，通過大數據分析、物聯網智慧感知、人工智能、仿真模擬等技術，為城市智慧水務運行管理提供支撐。（1）水務數字孿生場景構建水

168、務數字孿生場景構建主要包括 L1 至 L3 級時空數字底板建設、水行業基礎對象相關數據掛接建設、地理信息系統基礎功能整合建設、水行業數學模型集成融合建設、水務數字孿生基礎通用場景功能建設等。（2）水務數字孿生四預分析水務數字孿生四預分析主要包括水務數字孿生預報仿真建設、水務數字孿生預警仿真建設、水務數字孿生預演仿真建設、水務數字孿生預案仿真建設等。借助物聯網、云計算、移動互聯、大數據等先進技術手段來建設統一管理的城市排水防澇數字信息化管控平臺，實現一張圖監測狀態呈現、排水防澇設施的管理、排水防澇智能規劃、提前內澇預警、內澇應急調度等。（3）城市水務治理數字孿生數字孿生城市創新應用場景研究報告（

169、2023）87城市水務治理數字孿生主要包括城市水務管網 GIS 數據三維自動化建模建設、城市水務專業模型融合分析建設、城市水務巡檢業務分析數字孿生建設等。借助物聯網、云計算、移動互聯、大數據等先進技術手段建設水位預報警系統、智能開閘泵系統，結合當地區域歷史氣候進行定期水體轉換和臨時水體轉換保證景觀河的景觀功效。針對應急指揮、巡檢等業務，提供空間地理信息分析功能。典型場景二：水庫運行智慧監管典型場景二：水庫運行智慧監管1、問題及需求分析針對汛期易發生洪澇、山洪、泥石流等地質災害，水庫作為防洪“王牌”之一發揮著不容小覷的作用，它能夠攔蓄洪水，削減進入下游河道的洪峰流量，減輕下游的洪水災害?？傮w來看

170、，由于管理范圍廣、工程復雜度高、防洪難度高，水庫運行管理存在諸多管理問題和風險。具體表現在以下方面：（1）監管薄弱，主動發現問題能力有待提高目前發現問題的途徑為人工巡查上報、附近居民投訴等，由于水庫管轄范圍面積大，管理對象與管理事件多而雜，動態性強，單純依靠人力資源很難做到問題的主動發現和預防，急需實現主動采集、主動發現、主動預警。（2）體系缺失，防洪指揮調度能力偏弱大部分水庫現有的洪水預報調度模型僅能預報庫區變化情況，存在預報范圍有限、雨型等參數需人工選擇、下游洪水淹沒分析缺失等問題，難以判斷泄洪對下游造成的影響。數字孿生與防洪調度的結合，能夠將原有數據圖表形式提升為三維可視化場景，更加直觀

171、看到庫區水位變化以及泄洪狀態。數字孿生城市創新應用場景研究報告（2023）88（3）點多面廣，巡查維養效率有待提升不同類型水庫管理范圍從幾十到幾百平方公里不等，管理范圍廣類型多，人工巡查工作任務量大，工作壓力大，巡檢效率低，往往遺漏很多問題，不能全方位監管整個庫區。2、應用場景概述通過對水庫衛星遙感數據、DEM 高程數據、傾斜攝影數據、GIS數據、BIM 模型等多源異構數據采集，綜合運用參數化建模手段，對數字孿生在智慧水庫中的應用場景進行探索?；诙嗑热氐臄底謱\生數據底座，構建大壩安全監管、洪水預報調度、日常運行監管的多種場景，設計數字孿生水庫系統結構，以驗證數字孿生技術用于智慧水庫建設

172、從理論到實踐的可行性，對推進水庫高水平智慧管理具有重要作用。圖 67 水庫運行智慧監管總體架構（1）同步仿真，打造水庫虛擬世界流域范圍大場景采用三維 GIS 技術，對水庫大壩及庫區進行傾斜攝影測量，利用專業遙感影像處理軟件對衛星影像進行正射精糾正、影像融合、影像裁切、影像調色等處理，基于三維地形建模軟件數字孿生城市創新應用場景研究報告（2023）89疊加數字高程模型數據和處理后的衛星遙感影像，制作生成該區域范圍三維地形模型。對水庫的工程建設主體及各類感知監測設施設備進行 BIM 建模。圖 68 虛擬水庫（2）可見可控，強化工程安全管理全面掛接工程安全監測場景相關的工程數據，建立設備關鍵零部件壽

173、命衰減模型，預報設施設備健康狀態?；谠O施設備的孿生體，將設施設備進行數字化拆解，直觀監控設施設備內部運行狀態，借助智能算法，判斷故障點位，提取故障特征，模擬故障場景，根據系統內置的設備維養知識庫，確定相應的維修養護方案。圖 69 大壩監測數字孿生城市創新應用場景研究報告（2023）90圖 70 設備數字化拆解（3）模型驅動，賦能水庫防洪調度針對預報、預警、預演、預案調度全流程，耦合水文學模型/深度學習技術與新一代洪水預報模型，提出不同時空尺度氣象預報動態預判機制，綜合考慮降雨預報、上游流域的來水預報，超前精準預報流域的水量、水庫庫容變化情況等?；诤樗蜎]分析模型，動態演進淹沒范圍和淹沒時長

174、，根據預演結果，選擇最優的洪水調度方案，最大限度保障流域以及下游安全。圖 71 洪水淹沒分析（4）多元融合，創新巡檢模式采用“數字孿生+”巡檢模式，通過設置巡檢路線，以第一視角的方式，對巡檢路線上周邊環境、工程安全、設備狀態、運行參數進數字孿生城市創新應用場景研究報告（2023）91行綜合查看，當發現有異常情況時，可實時聯動周邊視頻監控、無人機等，對異常點位進行詳細查看，以便及時發現及時應對，從而達到降低運維工作壓力，提升水庫管理及決策效率的目標。圖 72 數字孿生巡檢典型場景三：流域防汛感知決策一體化典型場景三：流域防汛感知決策一體化1.問題及需求分析當前對流域的防汛管理體制機制尚不完善，在

175、人員方面，主要體現在人員配備不到位，無專職管理人員；在政策方面，由于政策制定依據不充分，各地方流域多未結合地方實際出臺相關政策和實施意見，由此導致流域防汛預警、預報機制不健全。此外，水利工程目前尚處于獨立運行階段，流域內的雨情、水情和汛情的信息傳播、互通傳遞的機制以及防汛預警、預報的模式建立不充分。構建統一的流域防汛感知體系，輔助流域運行的決策支持和聯合防汛調度提供科學依據。2.應用場景概述構建流域防汛感知決策一體化能力，為流域的防汛管理提供水文、水動力、水質和管網等各類數學模型的融合接入能力，開展基于數字孿生的流域智慧化模擬，以數學模型、數字孿生等技術深度融合為核心支撐，解決水安全、水環境、

176、水生態、水資源等水業務問題，數字孿生城市創新應用場景研究報告（2023）92為水事件的“預警、預報、預演、預案”等提供支撐，包括防汛預報調度、城市防汛排澇、水資源綜合利用、水環境系統治理等。（1）預警、預報仿真通過融合水文、水動力、水質和管網模型提供模擬計算結果，可以通過窗口選擇、加載不同降雨情景和運行工況下的仿真模擬結果數據，為仿真模擬結果解析提供基礎。圖 73 安全隱患一張圖（2）預演仿真預演仿真模擬主要用來支撐水事件的決策、調度和管理，包括降雨預演、降雪預演、洪水演進、城市內澇、產匯流、污染物擴散預演、物理仿真預演等。（3）預案仿真預案仿真主要是基于模型模擬結果，分析不同降雨情景和不同運

177、行工況下排水、河道等水系統的運行狀態。（4）仿真模擬分析當發生水安全事件時，結合水仿真模擬結果分析，對水事件影響范圍內經濟、人口、資源、策略、風險及效益等進行評估分析，為水數字孿生城市創新應用場景研究報告（2023）93事件的決策分析和聯合調度管理提供參考。圖 74 仿真預演圖 75 模擬分析典型場景四：流域防洪預演調度典型場景四：流域防洪預演調度1、問題及需求分析近年來水災事件頻發，對人民的生命、財產、環境等造成了重要的破壞和損失?；诖巳绾卫孟冗M的信息化技術實現對水災的預防與快速處置調度提出了新的命題。從科學角度，流域性是江河湖泊最根本、最鮮明的特性，治水管水必須以流域為單元，實施統一規

178、劃、統一治理、統一調度、統一管理。同時，流域洪水態勢的綜合分析研判需要氣象部門數據、自然資源部門數據、水利部門數據、人社部門數據等多政府部門數據?；诖死昧饔驍底謱\生技術，構建全流域數字孿生體，實現流域內河流、水系、湖泊、水庫、閘壩等各對象的統一管理，統一治理、統一調度，做到全局統籌、加強綜合管理能力。融合大數據技術，實現跨部門、跨行業的數據匯聚與融合分析，將多政府部門數據與互聯網等公開渠道數據匯聚、融合，實現綜合分析與研判。通過建立洪澇預警、預測模型，將專家經驗與專業算法模型結合，實現對洪澇災害形成前的事前研判分析，為防洪提供科學支撐。2、應用場景概述基于對水利行業問題和需求的分析，流域防

179、洪調度應用場景按照“平戰結合”的設計思路，運營期聚焦流域安全管控目標，對流域從數字孿生城市創新應用場景研究報告（2023）94日常的預報、預警、到出現突發狀況下的預演和預案四個方面實現對流域的監測、調度與管理指揮的閉環。（1）流域全息數字孿生體構建通過建設期的伴隨式數據采集技術或者對于建成工程的數字化還原技術，實現從宏觀全景、中觀流域、微觀水庫、閘壩、水電站等的一體化承載與呈現。圖 76 宏觀孿生場景-全流域分布圖圖 77 中觀孿生場景-重點水庫三維數字孿生（2）多源數據融合的預報體系通過融合氣象的流域區域氣象預報數據、衛星云圖數據、氣象雷達數據、降雨預報數據、河道雨量站數據，水利相關的河道水

180、文站、河道水位站、水庫水文站、分洪水位站、墑情站、泵站、潮位站、蒸發站等實時監測站數據，大壩安全與環保相關的監測數據，結合歷史數據與洪澇災害發生的數據，通過大數據分析流域水雨情、安全、環保的發展趨勢和可能帶來的警情。為管理部門防洪排澇提前準備提供科學參考。（3）基于實時數據驅動的預警研判結合實測預警、預報預警兩類預警維度，對全流域的降雨、流量、水位等關鍵場景進行實時預警。結合不同業務系統的氣象、洪水、泄洪等發布信息，及時同步不同來源對本流域內的預警信息匯總，如通過無人機巡航發現的流域內預警事件。（4）專業算法模型支撐的預演仿真數字孿生城市創新應用場景研究報告（2023）95借助專業算法模型，實

181、現對從降雨、產匯流、洪峰演進、水庫水位監測、開閘放水、淹沒分析等洪水演進全過程的計算分析與模擬仿真，結合數字孿生技術，采用一鏡到底方法，實現對防洪預案方案全過程模擬仿真與直觀表達。另外對 Flow3D、二維水動力等算例結果進行可視化表達，使模擬仿真更加真實。（5）多級聯動的預案與調度指揮以預演方案為基礎，結合流域防洪調度應急預案，按照洪澇災害級別，開展流域防洪調度多級聯動指揮。利用融合通信技術快速拉通指揮中心、防洪現場、遠程專家進行會商與指令上傳下達。根據防洪部署，快速查詢、分析與調撥距離近、能力強的隊伍與物資到現場進行救援。防洪處置過程中利用算法模型快速進行對比研判，將事前的調度方案與實際情

182、況進行對比，及時發現偏差和異常，便于快速糾偏與修正方案。圖 78 預報分析圖 79 預警研判分析圖 80 洪水淹沒模擬仿真圖 81 多級聯動的洪水調度典型場景五：視頻孿生水務調度與管理典型場景五：視頻孿生水務調度與管理1、問題及需求分析數字孿生城市創新應用場景研究報告（2023）96為積極響應水利部推進智慧水利、數字孿生流域（水利工程）建設的戰略部署，加快建設具有“四預”功能的智慧水利體系屬當下城市管理者需要考慮的問題。政府部門關于整合推進城市水務智慧建設與水生態治理建設，涉及到在智慧管理工程建設的統一部署下，通過打造全面感知、信息共享的視頻孿生服務支撐平臺，初步建成有效覆蓋、流域水生態的智慧

183、平臺體系，為城市水生態治理及可持續的環境運營提供智能支撐、量化考核和績效考核，加速推進城市流域水環境質量的綜合建設。結合城市水利流域系統建設的需求，以視頻孿生賦能水務管理及可視化呈現為基本建設方針，融合各類業務應用數據，以視頻孿生平臺為底座支撐，綜合運用遙感影像、數字高程等地形地圖數據、監控視頻、智能分析及物聯感知等多源數據，實現在水務流域場景中的多種可視化應用與呈現，全面賦能城市水務治理工作與成果展示。2、應用場景概述（1）視頻孿生場景構建針對城市河道、建筑、植被等進行實景三維建模，三維立體場景直觀展現，360 度全方位有效管理，打造巡視防控一體化活地圖。支持 360多視角實時場景瀏覽，支持

184、傾斜和旋轉、自動瀏覽和漫游路徑瀏覽，解決頻繁手動操控等問題，直觀通覽。（2）實時實景孿生視頻孿生智慧水務調度與管理平臺，集成視頻空間融合能力，實現實時監控視頻、視頻回放與三維虛擬場景的實時融合，支持單通道視頻畫面實景與三維虛擬場景實時融合和多通道攝像機與數字孿生流域場景實時空間融合。實時視頻、回放視頻與孿生流域場景融合統一，視頻與場景同步瀏覽與調度。解決視頻割裂問題，實現流域真實數字孿生城市創新應用場景研究報告（2023）97場景還原，一攬全局、所見即所得；便于跨越攝像機全局事件巡視、追溯和研判。（3）巡視路線規劃與巡視管理依托智慧水務調度與管理平臺，可實現在城市水利流域實景孿生場景中，規劃和

185、設置巡視路線，同時實現多個預案的保存和調度，能夠高效地用于路線的全程動態監控和實時態勢掌控，實現水務中心可視化巡視精準管理；減少人力物力投入，降本增效。（4）三維模擬仿真基于視頻孿生智慧水務調度與管理平臺，搭建、承載水務中心建筑、河道、工程措施模型，運用計算機圖形學、虛擬現實等各種數字化的手段，對城市流域降雨、水流、照明及船閘大壩進行仿真模擬展現。圖 82 降雨模擬圖 83 船閘大壩模擬典型場景六：水利工程建設與管理典型場景六：水利工程建設與管理1、問題及需求分析我國水利數字化工作已經取得了顯著成效，但總體呈現應用零散、業務片面，缺乏行業標準的狀態，缺乏行業標桿工程和典型數字化平臺，“全專業、

186、全要素、全階段”的行業數字孿生解決方案和應用工程并未出現，這與水利行業正在積極推進的“數字孿生流域”、“數字孿生工程”的建設目標差距明顯。水利工程已全面推行三維設計，但這些成果并未流轉至水利站建數字孿生城市創新應用場景研究報告（2023）98設、安裝、運維及檢修階段，實現有效銜接工程不同階段的數字化管控，從而為工程數字化提供源頭，實現信息“源到端”直連。通過水利工程數字孿生平臺建設，建立全要素、全生命周期數據標準及模型，標準統一、信息共享的孿生數據移交機制，從而科學、妥善地促進水利業務領域的數字化轉型。2、應用場景概述整合水利工程施工管理標準，通過數字化管理實現施工標準化管控和數據伴隨式采集，

187、確保水利工程質量、安全、進度、物資的精細化管理；實現工程建設全過程數據真實、準確、有效，覆蓋項目批復至完工交接實施全過程。完成建設工程的全過程數字化成果交付，為運營期工程應用提供數字基座。（1）建設程序管理促進項目合規管控對工程建設的環節、要素產生的程序文件進行數字化管理，輔助建設單位對需要歸檔文件資料進行電子化入庫、關鍵信息結構化管理、資料入庫的線上全流程管控，確保項目合規程序文件按期采集。圖 84 水利工程程序管理（2）面向實體要素的孿生信息數據模型構建統一、標準的水利工程孿生體數據模型，實現數據資產集中、高效管理，梳理水利工程業務數據類型與指標特性，實現多源異構數據標準化管理。具體而言，

188、水利業務信息數據模型需要在樞紐工程的擋水建筑物、泄水建筑物、引水建筑物、廠房建筑物及其他工程設施數字孿生城市創新應用場景研究報告（2023）99等空間構件要素基礎上，疊加設計階段、工程建設和運營的業務數據。圖 85 水利工程數據模型通過對水利孿生體信息數據模型研究，全面打通水利行業規劃設計、建設、運行的工程全生命周期數據模型，為水利數字孿生建設及應用奠定數據基礎。后期，相關孿生體信息數據模型研究成果可向集團水務、新能源等領域拓展，為數字孿生管理決策和業務數字化轉型升級創造數據模型基礎條件。（3）孿生資產中心構建研究以水利行業孿生資產匯聚管理為樞紐，構建孿生三維資產的“可接、可管、可用”的服務體

189、系，通過制定數字資產接入規范，實現孿生資產接入標準化，資產管理統一化，資產調用便捷化，為工程孿生業務需求的新增、變更、修改、維護提供有效支撐。通過構建三維模型庫，按照設備類型、部件類型、通用物件等進行分類管理，可入庫、可編輯，位置和方位細節可調整，實現新建工程快速“拖拉拽”三維場景構建。（4）系統化管理輔助工程質量和進度管控。利用三維設計模型輕量化承載能力，助力多人在線三維設計協同審查，提供線上施工圖審查、意見匯總、意見閉環跟蹤等功能，輔助提升施工圖審查效率；系統化管理 WBS 分解結構，以焊接數據和三數字孿生城市創新應用場景研究報告（2023）100維設計模型為基礎，將動態的施工數據關聯對齊

190、三維場景，對水利設施地面和地下隱蔽工程的施工過程進行管理，輔助支撐進度計劃管理、竣工質量審查。（5）水利工程數字化交付以三維模型、設計成果為載體，將施工進度、質量、安全、檔案等工程技術信息及施工過程信息、工藝信息、設備管理信息與三維設計成果關聯，實現工程設計、建設施工過程數據的完整數字化移交，為運營運維提供完整、準確的數字基座。（六）能源低碳領域（六）能源低碳領域典型場景一：城市雙碳動態特征監測典型場景一：城市雙碳動態特征監測1、問題及需求分析城市作為承載社會經濟功能最集中的聚集地，在實現“雙碳”目標上可發揮重要作用。廣義上的城市包括建成區和公共綠地、廣場、公園，以及城市郊區的農田、森林、草地

191、、濕地等不同植被覆蓋的區域，共同形成了綜合的城市生態系統，而后者是城市“雙碳”計量和監測的主要關注重點。由于城市人口密度大，城市生態健康關系大多數居民福祉，城市生態環境的改善和雙碳目標的實現，意味著多數人收益。動態獲取、計算和展示城市的固碳能力、排放量，并對區域內的碳源匯變化敏感區域進行監測，以及尋找對應的自然和社會經濟要素，從而優化城市的管理決策是提升城市管理精細化水平的一個重要支撐。2、應用場景概述城市雙碳動態特征監測應以多源時空數據、遙感數據、氣象數據、社會經濟數據等為基礎，結合多種碳匯（源）計算模型算法、模擬仿真算法的實現和分析。數字孿生城市創新應用場景研究報告（2023）101（1）

192、城市雙碳監測數據管理與展示實現碳匯和碳排放計量相關的綜合數據集建立，實現對城市雙碳監測數據的管理，為碳匯(源）模型的運行提供數據支撐?；跀底謱\生城市 CIM 基礎平臺，進行雙碳地圖樣式定制和數據管理定制，實現對城市雙碳監測原始數據二三維展示。（2）碳匯（源）模型算法管理與實現構建多種自然生態系統固碳模型，開展模型驗證分析，并建立模型計算和支撐數據的實體映射關系，實現模型自適應選擇、模型參數配置和模型計算及輸出。（3）城市雙碳模式分析與挖掘實現對城市碳匯的時空變化統計分析、碳匯空間聚集模式分析、社會經濟活動產生的碳排放時空分析，以及綜合考慮碳匯和碳排放后的城市凈固碳通量分析結果數據集和對不同行

193、政區域、不同自然生態系統類型下的碳匯特征統計實現城市雙碳模式分析與挖掘。同時對各類分析、挖掘數據成果進行展示，實現對各類分析、挖掘成果數據的存儲備份，分析圖表及報告的輸出。（4）城市碳匯規劃模擬功能模擬生態綠地規劃，利用計算模型分析碳貯存量增加以及減排效果，對比實施前、后的碳匯結果支撐城市規劃建設，同時，實現對城市碳匯規劃模擬成果進行對比分析以及模擬結果及報告的輸出。數字孿生城市創新應用場景研究報告（2023）102圖 86 城市碳匯規劃模擬典型場景二：重點用能單元能耗精細管理典型場景二：重點用能單元能耗精細管理1、問題及需求分析我國單位 GDP 的能耗在當下仍高于世界平均水平，經濟發展對能源

194、消耗的依賴較強，從統計數據分析，我國碳排放主要來自第二產業，約占全國總碳排放量的 70%，這其中，工業占比超過 98%，是最主要來源，工業生產過程高能耗、高碳排，是實現“雙碳”目標需要重點關注的領域。重以工廠、工業園區等為微觀尺度的用能單元為載體，開展能耗管理研究，實現精細化、智能化、現代化的節能減排管理，感知耗能設備態勢，助力工業產線布局調整優化，從而促進重點用能單元發展全面綠色轉型。2、應用場景概述通過對重點用能單元的能耗精細化管理，從管理和技術兩大維度降低工業生產的能源消耗，在能源轉型背景下，打破各能源行業的政策壁壘，采用物聯網、云計算等數字孿生核心技術，實時在線監測能耗動態信息，根據能

195、耗總量趨勢、單位面能耗指標、設備能耗優化，指導節能改造方向，結合算法調控運行策略，實現用能的智慧調控，最大化的提高能源利用效率，實現節能降耗的目標。數字孿生城市創新應用場景研究報告（2023）103（1）用能孿生管理，通過對大型用能設備資產孿生管理，實現對用能單元、用能設備的管理，用能數據融合對接及資產日常維護、日常保養、維修記錄、報廢記錄、備品備件管理，形成設備全生命周期檔案。（2）用能配額管理，實現各用能指標、設備用能計劃、能耗異常及能耗超標預警等進行統一管理。（3）用能數據分析，實現從不同的時間段分別對大型用能設備進行設備能耗分析，對同類型設備或同一設備不同時間段進行用能對比分析；并從多

196、維度對能耗異常設備進行能耗異常分析或能耗超標分析。（4）用能策略優化，實現通過工業生產中用能情況深入分析，形成用能策略算法模型庫并提供管理展示可視化界面。針對平臺內采集的數據實時計算其對應碳排放量并記錄，實現對能源需求預測、能源負荷預測、能源調度、碳排放預測等相關功能。圖 87 用能單元能耗管理典型場景三：輸變電全過程信息協同感知典型場景三：輸變電全過程信息協同感知1、問題及需求分析十四五期間電網建設任務與資源投入的矛盾矛盾凸顯，在設計、數字孿生城市創新應用場景研究報告（2023）104施工組織策劃及現場管控上存在薄弱環節，管理實效性、準確性和輔助決策能力仍需提高。目前，在實際中對建設項目真實

197、施工進度的管控還存在信息感知不足，無法精確跟蹤建設工程項目建設進度等問題，因此繼續深化推動新技術，特別是人工智能技術構建高質量的項目進度監管應用，是提升基建項目的精益管理和進度精準管控的重中之重。針對當前的基建信息化成果在進度感知方面的情況，需進一步深化研究，拓展智能識別深度，全面建成基建人工智能識別平臺，建立健全樣本庫、模型庫共建共享和協同運營機制，形成一批高精度、高價值的電力基建專用模型，大幅提升業務績效。2、應用場景概述應用場景構建以“強化基建現場施工管控，提升電網高質量建設水平”為目標，基于遙感、三維仿真、智能識別等技術為手段，開展多維信息協同感知及應用，實現輸變電工程全過程精細化、智

198、能化管控。圖 88 輸變電工程全過程管控（1）基于多源數據獲取方法擴充識別對象種類擴展數據采集方法，除現場固定布控球外，結合人員隨手拍、衛星影像等方法多方位地采集現場數據，繼續擴增樣本數據庫。在此基數字孿生城市創新應用場景研究報告（2023）105礎上，擴充智能識別識別對象，保證每個項目部里程碑節點均有識別對象一一對應，確?；谌珪r空監測技術的智能識別技術在基建現場的進度全覆蓋。（2）構建多類別多特征算法模型考慮到識別對象在不同電壓等級的工程與工程的不同階段的典型特征并不完全一致，僅依靠單類別模型與單特征模型無法精細掌控基建現場具體進度情況。因此，針對智能識別對象，通過獲取不同電壓等級與基建現

199、場不同施工階段下識別對象的特征構建多類別多特征算法模型，保證識別對象算法模型一方面可覆蓋主要電壓等級的工程，一方面可動態反映識別對象的施工狀態，提高算法模型在基建工程進度全過程管理中的適用面與精準度。（3）算法與前端硬件融合進度識別對實時性要求較低，算法模型部署在后臺或邊緣代理裝置中。而在現場人員安全違章與質量通病等方面的智能識別上，對算法的實時性提出了較高的要求，擬在本期項目中打通智能識別算法模型與感知層前端硬件設備的壁壘，將算法部署至前端硬件內，提高算法的實時性，為擴展算法適用面提供環境。（4）建立進度管控預警糾偏平臺基于上述算法模型，建立并實施完整的智能識別進度管控規則。依據智能識別的結

200、果，實時判斷現場工程實際階段，形成進度的跟蹤，通過進度跟蹤、進度偏差分析、進度風險預警、進度糾偏、里程碑計劃調整方面完善進度跟蹤數據模型，對施工現場進度偏差進行精確預警與糾偏。典型場景四：新型電力調度感知系統典型場景四：新型電力調度感知系統1、問題及需求分析數字孿生城市創新應用場景研究報告（2023）106隨著“雙碳”與構建新型電力系統的戰略推動，“十四五”期間新能源將呈現跨越式發展?？鐓^域聯動電網配送與電網智能化升級改造并行，在“大電網”背景之下的自動化調度管理，面臨電網自動化調度控制系統整體不完善、自動化遠程調度控制效能不足、電網安全調控的難度增大等多方面的挑戰。需要依托數字孿生技術，實現

201、對海量增長的電網運行數據管理以及電網運行狀態的精準孿生感知，突破電網設備、運行信息、外部環境、用戶等信息多源異構存儲與三維建模渲染可視化表達難題，提供電網自動化調度控制的全面、透明、多層次的調度觀測與推演視角。目前，數字孿生思想已在地理信息導航系統得到具體應用，地理信息導航系統已實現現實氣象環境、地理環境、運行數據與數字電力調度系統的有效映射，以發電廠、變電站、輸電線路、電力設備為基礎電力單元，成為集實時數據、運行數據于一體的信息綜合展示平臺。地理信息導航秉承“一模一源一圖”的理念，結合電網專業應用需要，承載從 1000kV 特高壓到 35kV 電壓等級的電網地圖，分層疊加天氣氣象、電網運行信

202、息等，支撐國分省、省地縣的協同監視、調度、事故處置。未來數字孿生技術將進一步探索在電力調度領域的發展，實現基于數字孿生的具備雙向演化能力的實時仿真系統，賦能新型電力系統調度建設與運行管理，通過數據全域標識、狀態精準感知、數據實時分析、模型科學決策、智能精準執行，實現電力調度系統的模擬、監控、診斷、預測和控制，提高電力調度系統的物質資源、智力資源、信息資源配置效率和運作狀態。2、應用場景概述數字孿生電力調度系統的本質是電網級數據閉環賦能體系，通過數字孿生城市創新應用場景研究報告（2023）107數據全域標識、狀態精準感知、數據實時分析、模型科學決策、智能精準執行，實現電力調度系統的模擬、監控、診

203、斷、預測和控制，提高電力調度系統的物質資源、智力資源、信息資源配置效率和運作狀態，開辟新型數字孿生新型電力調度系統建設和運行管理模式。圖 89 跨電壓層級、跨生產環節、多層級反饋的數字孿生實時調度系統（1）現有調度技術到數字孿生調度的演變現有智能電網調度控制系統基于統一基礎數據平臺、實時監控預警類應用、調度計劃和安全校核類應用、調度管理類應用等，實現了多級調度機構調度自動化業務橫向貫通和縱向互聯。為了提高調度自動化系統全息感知和泛在互聯能力，新一代電網調度控制系統基于數字孿生技術聯合各級電網統一電網模型、運行數據和實時數據，搭建“全面、快速、準確”的各類分析決策應用。為了提高調度運行人員風險感

204、知和前瞻性決策能力，新一代電網調度控制系統引入基于數字孿生技術電網預調度功能。電網預調度作為一個多目標優化問題，要數字孿生城市創新應用場景研究報告（2023）108求在較短時間內完成調度業務信息采集、感知、處理和應用。（2）電力調度系統建設管理與物理電力調度系統同步規劃建設數字電力調度系統，規劃階段開始建模，建設階段不斷導入數據，運營階段依托數字電力調度系統模型和全量數據管理物理電力調度系統。對已建成并運行多年的電網，通過物聯網設施的全面部署和對電網進行數字建模，可以構建數字孿生電力調度系統并進行管理。（3）電力調度系統運行管理數字電力調度系統與物理電力調度系統兩個主體虛實互動、孿生并行、以虛

205、控實。通過物聯感知和信息傳輸，實現由實入虛，再通過科學決策和智能控制由虛入實，實現對物理電力調度系統的運行管理優化。優化后的物理電力調度系統和數字電力調度系統不斷進行虛實迭代，持續優化，逐步形成深度學習自我優化的內生發展模式，實現電網運行的自主管理。（4）調度領域突發事件精準預測為準確地預測突發情況，提高發電側、負荷側調節能力，電網側資源配置能力，實現各類能源互通互濟、靈活轉換，提升整體效率。1）負荷監視功能，對重點設備(主變、線路)等進行實時監測，當設備負荷到達設定的告警時候提前發出告警，提醒調控員提前介入并為調度員潮流調控提供輔助決策；2）負荷預測功能，通過對歷史曲線的擬合預測次日最高負荷

206、。要求對歷史數據的數據存儲具備緩存機制，具備對歷史數據進行進一步的統計、分析和累計等處理，如數據化或圖形化展示各時段相應數據的峰谷平負荷、最大/最小值及發生時間、平均值等典型數據。（5）降低電網運行能耗水平數字孿生城市創新應用場景研究報告（2023）109數字孿生調度技術可以基于設備的 3 維模型和數據中臺匯集的設備全要素感知監測數據(包括反映設備物理特性、空間特性的數據，以及電、聲、光、化、熱等實時測量數據和歷史數據)，構建結合模型驅動和數據驅動的設備精細化數字孿生模型。通過訪問數字孿生模型，能夠在遠程終端實時獲得設備的運行數據、評估設備運行狀態、查詢設備全壽命周期數據和信息；此外，應用虛擬

207、現實(virtual reality,VR)技術和 3 維可視化展示組件，實時展示設備 3 維模型，作業人員可以對數字孿生模型進行操作，模擬現場設備操作與控制，實現現場及遠程關鍵設備的快速互動管理。有效解決了目前基于計劃檢修開展的運維檢修浪費人力、財力的問題，以及設備狀態評估指標有效性差、評估結果不準確的問題，由預防性運維轉向預測性運維，有效減少了不必要的現場作業，提高了設備狀態評估、故障診斷的準確率和安全管控水平，實現了設備管理智能化和精益化，繼而降低了電網運行能耗水平。典型場景五：智能發電系統雙向關聯典型場景五：智能發電系統雙向關聯1、問題及需求分析隨著數字孿生技術與能源行業的加速融合，領

208、域間的壁壘日益凸顯。2016 年國家發展改革委員會、國家能源局、工業信息化部共同發表關于推進“互聯網+”智慧能源發展的指導意見，促進能源和信息的深度融合，清潔高效地推進煤炭電力生產，智能發電站的概念也是通過國家能源轉換提出的能源互聯網產生的。目前國內智能發電站的建設和應用更側重于智能信息集成展示，對提高節約能源、提高效率的作用不強，偏離了智能生產的初衷。同時，許多項目計劃和實施往往是局部信息化系統、自動化系統的簡單積累，缺乏系統之間的緊密聯系。數字孿生城市創新應用場景研究報告（2023）110數字孿生技術能夠交互地在智能發電系統中的物理實體和虛擬表示之間建立雙向聯系，綜合利用工業物聯網、大數據

209、、人工智能、云計算、虛擬現實等新一代信息與通信技術，以自感知、自學習、自適應、自決策為目標，實現電廠物理和虛擬兩個維度的統一，提高發電廠安全性、環保性、效率和經濟性，被認為是實現能源轉型發展的重要手段。2、應用場景概述數字孿生技術能夠交互地在智能發電系統中的物理實體和虛擬表示之間建立雙向聯系，綜合利用工業物聯網、人工智能、云計算、虛擬現實等技術。數字孿生可以從智能發電物理空間中獲取數據，在虛擬空間中實時分析數據，并將決策指令 反饋至物理空間，實現對發電設備與過程的自主 控制，將操作員從枯燥重復的人工操控中解脫出來，實現機組運行控制的規范化和精細化。數字孿生城市創新應用場景研究報告（2023）1

210、11圖 90 發電系統物理實體與數字孿生鏡像模型（1）綜合效益管理數字孿生可輕松仿真各類假設情況，如存在各類故障時發電機組物理實體的降級運行或故障停機操作手段，尋找最佳的維修計劃并有選擇地延遲維修與資產替換，避免計劃外操作可能造成的設備應急關閉和重啟等。此外，數字孿生可將 數據與流程可視化，直觀展示發電設備狀態和過程參數，模擬關鍵績效指標。（2）生產風險管控數字孿生可利用機器學習、深度學習和人工智能算法預測潛在的風險與故障，避免事故發生，防控生產風險。在發電機組新增設備、啟用新的控制算法或操作流程前，可以在數字孿生虛擬空間中進行仿真測試，以評估新增部分對發電系統整體安全性、經濟性和環保性的數字

211、孿生城市創新應用場景研究報告（2023）112影響程度與范圍，是否對人員、設備與環境構成潛在威脅，加速開發與交付流程。（3）設備設計交付通過前期建立通用的虛擬模型庫，可與新建電廠相結合，有針對性地為新項目設計初始數字孿生虛擬空間，并進行一系列測試與仿真，以逐步確定最佳設計方案。此外，通過數字孿生可分批次地添加不同供應商交付的設備，驗證使用不同設備的發電設施的性能指標。使用設計階段的數字孿生系統，可以對發電設備進行預調試，驗證控制算法有效性、操作流程合理性，進而加速電廠交付并盡快投入運行。（4）新應用研發使用數字孿生，發電企業可以在現有設備條件下加速開發新運行場景和運營模式。通過在虛擬空間進行各

212、種情景仿真，確定最佳的運營/開發方案，并減少從設計到上線新方法或新應用的過程時間，進而提高經營收益。（5）協同決策發電機組全生命周期涉及投資決策、建設決策、運行決策、維修決策、報價決策等，在有效獲取政策、市場、環境、技術等內外部數據的基礎上，通過多種數字孿生模型的協同，可實現針對特定區域或不同類型機組的綜合決策優化。（6）人員操作培訓數字孿生與虛擬現實、增強現實等擴展現實技術融合，可提供一個虛擬平臺來提高員工技能水平，完成針對發電機組的設備通識、設備操作、指標判讀、應急對策和系統維修保障等技能培訓。相比于傳統仿真機，數字孿生系統在操作結果的實時反饋、機組運行狀態和主要技術指標的刻畫方面具有顯著

213、優勢。同時，基于數字孿生的操作培數字孿生城市創新應用場景研究報告（2023）113訓，還可實現與機組實際運行工況的在線比對。典型場景六：虛擬電廠運營管理典型場景六：虛擬電廠運營管理1、問題及需求分析國家發改委及能源局印發的“十四五”現代能源體系規劃指出，到 2025 年，我國的非化石能源發電量比重需要達到 39%左右，并逐步成為一次能源供應主體；在能源消費方面，電能占終端能源消費的比重將顯著提升，更多碳排放從交通、建筑、工業等行業轉移到電力行業，電力行業將成為我國碳達峰、碳中和目標實現的關鍵所在。以風電，光伏為代表的新能源裝機規模的持續增長，其能源的波動性，間歇性以及隨機性也帶來一系列的電力系

214、統穩定問題，虛擬電廠可將不同空間的儲能、微電網和分布式電源等柔性可控資源聚合并實現自主協調優化控制，在促進可再生能源消納，優化資源配置結構以及提高能源綜合利用效率方面具有獨特的優勢。虛擬電廠是一種智能電網技術，通過分布式電力管理系統參與電網的運行和調度，主要由發電系統、儲能設備、通信系統三部分構成。簡單來說，虛擬電廠并不是真實存在的電廠，而是聚合優化“源網荷”清潔低碳發展的新一代智能控制技術和互動商業模式。這種技術模式無需對電網進行改造，就能充分利用分布式資源，實現電源側的多能互補和負荷側的靈活互動，給電網提供電能和輔助服務。2、應用場景概述虛擬電廠運營管理平臺面向虛擬電廠的市場化運營環境，融

215、合云邊端物聯通訊與邊緣計算技術、人工智能預測分析技術、交易輔助決策算法、虛擬電廠資源聚合建模與解聚合調度優化等技術，從而實現虛擬電廠的可觀、可測、可報、可調。平臺高級功能應用包括但不限于數據中心，資源聚合管理，市場交易管理，調度監控管理，結算與數字孿生城市創新應用場景研究報告（2023）114評估以及手機小程序等方面。圖 91 虛擬電廠運營管理平臺（1）數據中心數據中心通過爬蟲或人工運維的方法，抓取外部天氣信息、經濟運行信息、能源價格信息等平臺所需的基礎數據，經由內部大數據識別與人工智能算法開展數據預測，涵蓋數值天氣預測，一次能源預測，電價走勢預測以及電網運行預測等功能，為平臺業務功能提供數據

216、支撐。（2）資源聚合管理為不同類型的虛擬電廠提供統一的設備標準模型，對發電單元、儲能系統、可控負荷的調控特征及負荷特性進行標準化建模，實現標準模型參數的動態維護，制定資源泛在接入的技術標準，并以此為數據基礎，開展模型運行數據預測。包括負荷建模預測，分布式出力預測，儲能資源建模以及資源聚合仿真等功能。（3）市場交易管理以大數據分析技術為基礎，以虛擬電廠市場化運營為核心，覆蓋電能量市場交易，需求響應交易，輔助服務交易以及綠證與碳交易等業務領域，為虛擬電廠運營中心提供一站式解決方案。數字孿生城市創新應用場景研究報告（2023）115（4）調度監控管理賦能有網絡連接能力的用電設備及傳感器、邊緣網關、第

217、三方系統快速、安全接入虛擬電廠運營管控平臺，實現各類設備及系統通過“云邊端”三級的數據同步通信、數據清洗處理、數據歸類存放等功能。并以此為基礎，開展日前優化計劃，實時滾動調令，調度執行監控以及聚合分解評估等服務。（5）結算與評估提供虛擬電廠運營平臺參與市場化交易的成交結果數據管理，從交易運營機構獲取出清結果數據，提供虛擬電廠運營管理平臺的交易結算校核，資源結算分攤，運行性能評估以及交易經營評估等數據管理分析功能。（6）手機小程序通過移動應用，用戶能隨時隨地對虛擬電廠運營情況進行綜合查詢，包括市場交易，執行監控，結算管理以及經營分析等各方面的內容，進一步提高運營管理效率。典型場景七：配電網側數據

218、整合典型場景七：配電網側數據整合1、問題及需求分析電網用戶端主要有工礦企業、建筑樓宇、基礎設施三大塊。電網用戶側數字孿生是數字化和信息化時代應運而生的產物，將逐漸被廣泛應用于電網用戶側樓宇、體育場館、科研設施、機場、交通、醫院、電力和石化行業等諸多領域的高/低壓變配電系統中。隨著云計算、大數據、物聯網和 5G 等高新技術在用戶側的應用，增加了電網用戶端的管理規模和復雜度。同時電網各業務部門、管理系統之間形成“部門墻、工具墻”導致日常管理和應急指揮流程復雜，增加了用戶側的管理協調成本；用戶側涉及設備眾多，設備運行狀態和性能難監測，數字孿生城市創新應用場景研究報告（2023）116地下隱蔽工程缺少

219、有效展示手段；電力營銷系統、用電信息采集系統、營銷基礎數據平臺等電力內部數據與氣象、政策等外部數據缺乏協同共享機制，與業務融合不足，缺乏跨系統聯動分析；負荷管理及能效管理手段亟需改變，同時聯動發電、輸電、變電、配電領域數字孿生應用成果，使得電力生產業務實現完整閉環。2、應用場景概述數字孿生技術的主要用于解決用電實體的不確定性及供電實體配電的復雜性。鑒于數字孿生技術在復雜調度上的優勢，可以將數字孿生實體與穩定的儲能供電模塊相結合，將供電的一部分變為確定，同時應用數字孿生技術進行合理調度，剩余發電需求由數字孿生體先分配至清潔能源發電端，若不滿足供電要求，再將剩余需求發送至非清潔能源端，從而減少非清

220、潔能源的使用，實現由用電確定配電，配電確定發電的智能化調度。圖 92 數字孿生用電數據融合模型（1）電動汽車用電功率預測與用能優化指導電動汽車負荷在配電系統中的分布是隨機的，如何求取大量隨機分布負荷是數字孿生的一個重要應用方向。電動汽車負荷預測影響因素眾多且復雜隨機，不僅需要預測理論技術的支持，同時需要專家經數字孿生城市創新應用場景研究報告（2023）117驗，研究對象包括：日負荷曲線預測、當日剩余點負荷預測、實時超短期預測、連續多日負荷預測、年負荷預測等，由于電動汽車的社會屬性，預測王作會受到大量復雜影響因素的干擾，例如：氣象、需求、現貨、期貨、經濟、系統、市場、價格、競爭、政策、策略、政治

221、活動、背景、領域、專家經驗等，因此需要我們認真研巧和學習負荷預測理論和方法，為電動汽車產業化發展提供理論支撐，為電動汽車接入配電網提供數據支持。電動汽車負荷預測是智能電網對電動汽車入網實行調控手段的基礎，從調度優化等方面考慮，可以減少化化誤差，提高優化調控精度，因此，電力部門對預測的精度要求越來越高。采用數字孿生技術，在多時間尺度負荷預測的基礎上，以實時負荷數據為基礎展開電動汽車 AGC 調度，實現大規模電動汽車智能配電網多時間尺度優化調度。提高負荷預測的精度，避免傳統負荷預測精度不足的缺點?；跀底謱\生技術研究在不同充電引導模式下電動汽車充電負荷，計算采用無序隨機充電、部分有序充電、全有序充

222、電引導策略下的各自功率計算值，結合某市配電網基礎負荷數據，與電動汽車不同引導模式下的負荷疊加，得到不同比例有序充電模式下配電網日負荷曲線，考慮工作日、休息日不同充電特性，并研究其在工作日和休息日不同條件下的配電網負荷影響，形成對電動汽車用戶有序用電的合理指導。（2）基于高效用能的非侵入式負荷監測隨著人民生活水平的不斷提高，城鄉居民用電量快速增長，已成為電網高峰負荷乃至尖峰負荷的重要組成，給電網安全運行帶來了挑戰。高級量測體系(advanced metering infrastructure，AMI)的建立和智能電器在家庭中的普及為居民用戶參與電網調峰等友好互動創造了數字孿生城市創新應用場景研究

223、報告（2023）118條件。因此，利用居民用電數據對居民用電行為進行精細化分析是發揮其需求響應潛力的基礎。目前，對用戶用電行為的研究主要是對采集到的大量用電數據進行挖掘，從中分析用戶的用電特征，數字孿生在數據分析和展示方面均有較為突出優勢。利用數字孿生技術，通過對居民日常負荷曲線進行聚類，分析其整體的能耗類型和用電特性，結合非侵入式負荷監測(non-intrusive load monitoring，NILM)技術來分析用戶的用電行為，進行負荷識別和用電行為分解得到用戶內部各類電器準確的用電信息。NILM 因其可以方便快捷的獲得家庭詳細的用電情況，在線監測用戶的用電行為，實現用戶與電網實時雙向

224、互動，對居民用戶用電行為進行精細化分析。典型場景八：換流站數字孿生全要素一體化管控典型場景八：換流站數字孿生全要素一體化管控1、問題及需求分析為深入貫徹落實建設數字中國、布局數字經濟的國家戰略，電網高度重視數字化轉型和數字電網建設，持續推進傳統電網向數字電網轉變，并提出了建設“智能、安全、可靠、綠色、高效”的數字變電的目標。換流站運維 5 大業務是“日常巡視”“倒閘操作”“監盤分析”“安全管控”“事故處置”，運維業務各系統間存在壁壘，數據集成度低，信息獲取效率低；業務子系統眾多，數據抽象程度高；設備監測數據來源單一，智能裝備集成度低，數據分析深度不足；缺乏作業模擬預演手段，難以對作業展開有效評

225、估分析與驗證等諸多痛點。換流站作為高壓直流輸電系統中實現交直流轉換的樞紐節點，在數字空間構建映射實體對象的換流站數字孿生體，在孿生體上實現的運行監盤、安全分析、模擬仿真、業務及多源數據融合等，對其智能數字孿生城市創新應用場景研究報告（2023）119化與數字化建設具有重要意義。換流站數字孿生全要素一體化管控以推進智能技術在生產全業務鏈條的集中全面應用為目標，以智慧運行、智能巡視、智能安全、智能操作、智慧檢修和智慧裝備為重點推進領域，實現巡視的無人（少人）化、設備狀態的及時有效掌握、作業安全風險的全程可控以及設備操作的高效準確。2、應用場景概述應用場景利用數字孿生技術，打造狀態全感知、故障自診斷

226、、運檢智能化的數字孿生換流站，提高設施安全運行水平和供電可靠性，實現傳統換流站的數字化升級。圖 93 傳統換流站的數字化升級（1）設備狀態全面感知建立數字孿生體內一、二次系統中的數字對象與在線檢測系統中測點的映射關系，實現通過換流站數字孿生體對變壓器絕緣有氣體成分和微水、SF6 氣體的壓力、變壓器鐵芯夾件、互感器泄露電流，避雷器動作次數，容性設備的介損等參數的在線查看。幫助運管人員直觀且實時掌握全站設備運行狀態，實現遠程監控管理。數字孿生城市創新應用場景研究報告（2023）120（2）風險管控一線貫穿事前準確捕捉設備缺陷初期癥狀，防患于未然；事中利用運行監測、視頻監控、巡檢數據進行智能分析，保

227、證作業規范與安全管控；事后自動獲取設備狀態、告警、趨勢、監控等實時動態及歷史數據制定改進措施，提升運維標準化水平。（3）故障定位一鍵可達實時感知現場告警信號，快速定位到故障信號來源設備其故障構件，高亮標識故障構件后，關聯其故障描述及對應專家庫解決策略，引導檢修班組及時完成應急處置及消缺，提高整體檢修效率。（4）設備狀態診斷分析應用數學擬合、回歸分析和神經元網絡算法等，對以往大量歷史運行數據進行深度挖掘和關聯性分析，最終結合設備狀態評估機理模型實現對設備狀態診斷分析，提前發現設備潛在風險。（5）資產設備統一管理建立全站生產要素與數字對象的映射關系，實現設備運行與設備臺賬、設備缺陷的統一管理，用戶

228、可通過空間查詢、臺賬檢索或查看二維接線圖，快速定位目標對象及其關聯信息。（6）基礎三維交互組件支持任意視角下的全站漫游查看；支持設置興趣點用于快速移動到目標地點；支持在三維空間內任意位置的地圖標注；支持在三維空間內進行高精度空間距離、面積的測量；支持任意數字對象按規則分類顯示；支持二三維聯動，實現接線圖與設備對象關聯映射。（7）“兩票”作業管理換流站數字孿生體聯動業務系統工作票數據，根據票中工作班組成員名單，調用智能監控系統對工作班成員進行軌跡跟蹤及人員行為數字孿生城市創新應用場景研究報告（2023）121分析；同時根據票上工作地點，調度該位置附近攝像頭為現場作業人員提供遠程安全監護。（8）安

229、全作業指導通過換流站數字孿生體對高空作業車停電檢修作業進行模擬仿真推演，基于全站高精度激光三維地圖獲取現場空間信息，在作業區內擺放高空車獲取作業安全位置，通過操作等尺寸的高空車模型提前作業過程，結合實際設備帶電情況判定現場安全作業范圍，輸出安全作業指導書，實現高空作業車檢修作業的風險提前預判與管控。（9）智能輔助巡視通過數字孿生系統實現運維策略從計劃制定到結果反饋的自動閉環，降低關鍵信息抽象程度，提高信息獲取效率，將巡檢人員從巡視、抄錄等簡單重復的工作中解放出來，降低人工巡檢成本，提升巡檢自動化水平和巡檢效率，實現生產運維業務向綜合分析轉型發展，為應急指揮決策提供支撐。（10）智能操作確認融合

230、在線監測系統實時數據與圖像分析能力，當設備操作信號產生時，自動觸發智能監控分析任務，數字孿生系統會根據信號來源設備自動查詢并調用附近可用監控資源，對設備操作結果進行分析判別以及確認。典型場景九：地下電力管線及通道管理典型場景九：地下電力管線及通道管理1、問題及需求分析在城市化進程中，由于市政建設力度大，城市規劃形態與地面構筑物發生了很大的變化，以及歷史原因造成的電纜路徑及埋深走向等數據缺失，供電局作為業主卻不清楚自己權屬的電纜、電纜溝在具體哪個位置，或者電纜溝里有哪些電纜。該狀況是供電局生技部門的常數字孿生城市創新應用場景研究報告（2023）122態與一大痛點。隨著城鄉電網建設和改造深入推進，

231、配電電纜在電網線路中所占比例日益增加，為進一步加強配電電纜及通道專業管理，國網和南網相繼發布方案，打造安全、可靠、綠色、高效的智能電網，建立健全配電電纜通道精益化管理長效機制。目前的數字孿生技術應用于該場景，可基于三維數字化模型基底，把電纜、管廊通道以及電子信息標識器、在線監測設備進行高仿真要素呈現，同步打通多個子專業系統，集成數據于物聯網中臺，實現多維時空物理模型數據融合應用。2、應用場景概述（1）資產管理：通過數字孿生資產管理，設立數據標準，統一數據格式，建設一個“數據可視、資產可管、成效可控”的數字大腦，形成資產數據互聯互通，一體化監管。深度運用數字孿生+大數據分析+GIS 技術，通過全

232、景三維資產地圖、數字大屏、在線化分析報表報告，幫助管理者從兩個方面“看清”：宏觀掌控全局資產分布；微觀掌握項目資產的立體化信息，全方位、實時獲悉運營狀況，為資產運營維護提供了有力支撐。（2）遠程巡視：通過數字孿生平臺部署，傳感器監測數據以及電纜通道三維模型得以共同呈現在運維人員面前，物理世界的電纜運行狀態變化，將能夠實時在遠程的虛擬世界中同步更新，運維人員可在值班室內 24 小時對電纜各個部位進行巡視，并且可以看到更多日常運維人員看不到的數據。在日常運維檢修、故障搶修、保供電、施工等場景中可以更好地與現場人員進行配合。數字孿生城市創新應用場景研究報告（2023）123圖 94 地下智能電網（3

233、）MR 巡視：MR 巡檢通過空間定位技術，應用混合現實技術實現實時引導與標記，支持后端專家在線技術支持，后方運維人員同步使用數字孿生三維顯示技術，對現場的設備運行情況及巡檢情況進行即時調閱，使運維人員可提前直觀了解設備運行狀態，從而強化巡視管控，有效提升傳統電纜與通道運維現場工作效率，提升設備巡檢質量。（4）隱患預測：通過大數據與機器學習技術，利用歷史運行數據對電纜及通道的故障、隱患案例進行分析，找出關鍵核心參數，建立多影響因素判斷模型，并將其部署于云端實時運轉，發現故障隱患及時提醒，為運維人員提供超前隱患預測分析輔助決策，助力電纜運維實現“一切事故可預防”。（5）故障回溯：得益于多維度傳感器

234、實時監測的運用，當電纜故障發生后，運維人員可以第一時間得到通知，快速查找傳感器異常位置，實現電纜故障快速定位，并可在事后調取電纜運行分析報告，總結電纜事故發生因素，更有針對性地提升電纜運行穩定水平。（七）公共服務領域（七）公共服務領域數字孿生城市創新應用場景研究報告（2023）124典型場景一：虛擬景區典型場景一：虛擬景區1、問題及需求分析虛擬景區是建立在現實旅游景觀基礎上的創新模式，利用數字孿生等三維可視化技術，還原虛擬三維立體旅游環境，讓游客可以足不出戶，就能在三維立體的虛擬景象中遍覽遙風光美景，對于解決疫情常態化所導致的旅游出行受限問題具有重要意義。旅游業作為中國第三產業的新興領域，隨著

235、景區旅游業的深入發展反而造成了環境的不可逆污染、景區環境承載超載問題也日益突出。另一方面，受疫情因素影響旅游業發展步入攻堅期，景區客流及經濟效益慘淡，景區的科普功能難以發揮。因此，基于數字孿生技術所構建的虛擬沉浸式體驗景區，無疑成為未來文旅產業發展的新趨勢之一。為促進常態化疫情防控下旅游業的健康發展，順應國家互聯網旅游發展的導向措施，加快推進以高精度還原的數字化、智能化虛擬景區建設，打造及娛樂科普、資源協同、環境保護為一體的數字孿生景區系統，成為文旅業信息化發展迫在眉睫的任務。2、應用場景概述依托數字孿生景區建設，打造一個 1:1 高精度還原的虛實交互的數字孿生景區。通過三維可視化的呈現方式將

236、景區內風景環境元素，包含山川、湖泊、樹林、飛鳥、花草等進行全方位立體還原，同時根據景區生物特性，深度開發景區內人與生物的互動模式，讓游客進一步加強對生態環境保護以及文化保護的意識。讓游客線上“身臨其境”暢游景區，提升體驗感的同時，對景區及生物所承載的生態或文化背景知識進行科普宣傳，構建集生態環境保護與文化傳承于一體的虛擬景區系統。數字孿生城市創新應用場景研究報告（2023）125圖 95 虛擬景區三維可視化（1）知識科普數字孿生景區將游覽與科普相結合，打造游客與生物互動學習的新模式，形成看、聽、玩一體科普場景。當游客進入虛擬公園時，可直觀看到珍稀動物們的棲息地劃分，并對景區全域整體的生態環境進

237、行語音科普報道，加強游客對該景區的了解。選擇進入一級保護動物如天鵝的棲息地，游客將以第一人稱漫游灌叢、草甸、草地、溪流、湖泊、沼澤、樹木、田間等三維場景，了解天鵝的形態特征、棲息環境、生活習性、分布范圍、保護現狀。對生態環境保護和野生動物保護進行科普學習，教育人類與動物、自然和諧相處。讓游客在逼真的互動體驗里獲取多維認知，在娛樂中學習科普知識。（2）三維場景互動通過結合 AI 人機交互、知識圖譜等技術，游客在虛擬景區系統游覽的同時，可對指定場景內的生物進行線上互動，當游客漫游在濕地公園，場景中將出現一位虛擬動物形象作為游客的“虛擬導游”，面向游客提供生物及景區相關服務查詢、路線查詢、趣味閑聊、

238、知識科普、文化宣傳、活動宣傳等服務。當游客對它發出動作指令時，虛擬生物將隨之執行相應動作。通過沉浸式互動大大的提升游客的體驗數字孿生城市創新應用場景研究報告（2023）126感，實現虛擬與現實的緊密結合，隨時隨地觀賞景區的地貌風土文化。典型場景二：文旅綜合監管典型場景二：文旅綜合監管1、問題及需求分析如何推動文旅產業快速發展，激發城市創新活力，是旅游城市關注的重點，依據 2017 年原國家旅游局制定的旅游統計調查制度的要求，各級政府應實現本地全域文旅資源、旅游客流數據的采集和統計，并支持省、市、區縣三級接口互通。對文旅領域重點關注的數據指標進行綜合監測，輔助管理者全面掌控城市文旅資源現狀及文旅

239、產業運行態勢，提升監管力度和行政效率。通過客流數據可監測本地每天、每月及重要法定節假日接待的客流量、不同類型的客源地及客流量（含入境客流、省外客流、省內外市客流、本地市區縣互訪客流），并可根據游客特征分析游客的性別、年齡、停留時長端等形成游客畫像。2、應用場景概述基于數字孿生平臺與城市運行數據，結合城市區域現狀，構建線上數字文旅新模式。通過整合地理空間框架數據、文旅產業、規劃建設、產業招商等各類專題數據，集成多學科、多物理量、多尺度、多概率的仿真過程，圍繞城市現狀，構建一個地上地下、室內室外、虛實一體化的數據中心。以時空數據為底座結合城市的人文底蘊與發展規劃，從感知街區運行脈絡、弘揚街區歷史文

240、化、布局街區產業發展、細化重點項目監管四個方面對平臺進行建設。對區域內文旅類型、重點文旅產業等數據信息進行動態展示。實時展示全域游客信息、游客畫像、游客投訴、文旅相關資源等監管信息，通過實時性的數字孿生城市創新應用場景，實現監管難題動態化。數字孿生城市創新應用場景研究報告（2023）127圖 96 城區數字智腦（1）文旅網格化管理支持對景區進行網格劃分，將網格區劃內的人、地、物、事、數據進行多維度可視分析，支持位置定位、屬性標繪，視頻調用、信息查詢等分析操作，幫助管理者精細掌控文旅動態運行狀態。（2）文旅資源可視化管理支持對文旅區內各類景觀資源進行實時監測，可查看文旅區遺產資源、文物資源、建筑

241、景觀、博物館收藏、自然景觀等資源的類型、數量、空間分布，深化細化文旅區管理部門對景觀資源的動態監管和維護水平，同時也為文旅區功能區規劃提供決策依據。典型場景三：虛實融合博物館典型場景三：虛實融合博物館1、問題及需求分析博物館擔當著創新“以物教人、以史育人、以文化人”方式的重要使命。實體博物館，在文物展陳方面，受安全、保護需求、場地、展陳能力等因素限制，所能提供展示的館藏和信息量受限，核心文物難以對外展出。導致文物“深藏館中無人曉”，沒有更好發揮文物科普價值，約束了博物館文化傳播職能和社會教育能力。此外，傳統博物館的文物科普過程枯燥，對觀眾尤其是青少年來說，難以激起令觀數字孿生城市創新應用場景研

242、究報告（2023）128眾主動了解文物及背后的故事和意義。要“讓收藏在博物館里的文物、陳列在廣闊大地上的遺產、書寫在古籍里的文字都活起來，豐富全社會歷史文化滋養”。在虛實融合新時代，讓博物館活起來，除了內容的實、形式的美，還要有手段的新、方法的活。打造高仿真沉浸式虛實融合博物館，通過與三維文物的互動等方式提升文物的生命力及科普意義，讓游客仿佛穿越過去和文物有交流、有對話、有互動。達到以博物館弘揚中華文明，傳遞華夏文化的目的。2.應用場景概述虛實融合博物館是以實體博物館為基礎，利用數字孿生及人工智能等技術構建的數字化博物館，高精度還原博物館建筑及周邊環境三維場景的同時，對館內全貌及文物等進行高精

243、度建模。虛實融合博物館的出現，是對實體博物館的文化傳播及人文活力的創新發展，并以三維互動的方式體驗“身臨其境，暢游無限”的精彩文化世界。圖 97 沉浸式博物館（1）3D 沉浸式博物館3D 沉浸式博物館，全部采用高精度三維建模，1:1 復刻實體博物館內的各個展廳及文物，并開拓現實中不存在的虛擬展廳，將沉睡在數字孿生城市創新應用場景研究報告（2023）129庫房中的文物進行無限制展示。起到文化展示、宣傳與教育作用，突破傳統意義上展陳與空間的局限。（2）虛擬導覽在虛擬博物館內，系統可根據博物館文化屬性，打造專屬的博物館“虛擬講解員”形象，為觀眾提供全過程的“虛擬導航服務”，幫助觀眾由表及里了解博物館

244、的奧秘。同時深度融合文化知識圖譜、人工智能技術，集成博物館海量文獻知識體系，以更準確、更科學、更生動的講解形式為觀眾科普文物的誕生意義及時代背景，做到“把文物活起來，把歷史講精彩”。（3）3D 文物互動運用高精度掃描技術還原館內文物三維模型，觀眾可通過終端實現與文物的近距離交互，360旋轉觀察文物材質、工藝、尺寸、底部、內壁等細節，并虛擬仿真文物發現的時代背景，還原文物在歷史長河中的文化故事。彌補在實體博物館參觀中無法看到的角度與細節，進一步提升觀眾生動的體驗感，弘揚中國悠遠流長的歷史文化發展過程。圖 98 線上文物展示典型場景四：博物館綜合運營管理典型場景四：博物館綜合運營管理1、問題及需求

245、分析數字孿生城市創新應用場景研究報告（2023）130博物館內存放的珍貴文物是研究人類歷史最為形象的實物，具有永久的保存價值。隨著文物的盜竊和反盜竊斗爭日趨激烈，博物館的綜合管理和安全防范水平也需要進一步提高。在博物館安防和運營管理系統建設中，融入新一代信息技術，實現直觀有效的監控和管理、事前預警分析、事后全景回溯研判以及各種風險防控系統之間的協調聯動處置等功能，提高博物館的安全防范水平，有效制止犯罪，全面保障博物館內展品的安全。同時，博物館日常參觀人流量大，為避免因人員擁擠帶來的參觀體驗不佳和安全風險事件的發生，需要利用準確掌控博物館人流態勢，輔助管理人員對博物館參觀人員進行科學調控。通過數

246、字孿生城市創新技術的研究和應用，建立博物館虛實融合綜合運營管理體系，平戰結合，提升博物館運營管理水平和安全管理水平。2、應用場景概述（1）博物館智慧安全管理以博物管理實景三維場景為依托，將博物館監控、入侵報警、消防、AI 識別等智能監測數據和預警事件在三維實景一張圖中進行統一直觀表達和時空聯動處置，保障博物館安全運行。將監控視頻與博物館三維場景融合統一，博物館室內外區域實景態勢全景立體動態掌控，實現博物館重點區域的虛實融合精準態勢感知。實現各類告警事件數據與三維地理位置之間、業務系統之間以及各部門之間的協調聯動處置，實現風險事件的及時高效效應和精準科學處置。在博物館視頻孿生場景中，實現實時態勢

247、全景動態感知、應急物資三維實景一張圖便捷掌控、風險應急處置時空聯動精準指揮調度、歷史事件全局連貫高效實景回溯，賦能回顧過去、感知當下、推演未來的安全事件生命周期管理。數字孿生城市創新應用場景研究報告（2023）131圖 99 博物館安全管理（2）博物館綜合運營管理以博物管理實景三維場景為依托，將博物館設備監測、環境監測、能耗監測、客流監測等感知數據在三維實景一張圖中進行統一直觀表達和時空聯動處置，提升博物館運營管理效率和游客觀展體驗。在博物館實景三維場景中，各關鍵設備的分布于運行狀態一張圖直觀感知，設備異常精準定位聯動管理，高效運維；各區域環境狀態一張圖直觀掌控，環境超標及時聯動定位提醒，保障

248、展品環境安全；博物館內客流態勢一張圖直觀感知，客流超限及時告警聯動提醒，保障游客安全，提升觀展體驗。視頻孿生綜合運營管理，實現綜合態勢一屏可視、精準運營一圖感知、全面賦能博物館精準高效運營與客戶服務管理。數字孿生城市創新應用場景研究報告（2023）132圖 100 館區實景孿生典型場景五：醫院智慧導診典型場景五：醫院智慧導診1、問題及需求分析隨著全民健康意識不斷增強，大眾對健康的投入不斷增大，對診療服務的需求也隨之增加。目前我國醫療資源依舊較為緊缺，如何利用有效的資源，提高就診效率是當前醫療衛生行業需要重點解決的問題之一?，F代化醫院建設是信息建設與基礎設施建設的協同工作，國家衛計委已將“定位導

249、航”納入醫院信息化建設標準，文件中要求推進和規范二級以上醫院的信息化建設，對診中信息推送、院內導航系統、電子支付系統與應用、智能導醫系統等做了明確要求。以新一代信息技術力量服務于醫院的場所需求，實現智慧導診，對社會公眾而已，實現以手機為窗口，提供方便快捷的就診引導、全面的科室檢索、精準的路線導航服務是共同需求；作為醫院管理者，院方也希望通過建設信息化服務，為醫院科室調整、服務水平提升、群眾意見采集以及臨時管控調整等，提供通道入口和數據決策。2、應用場景概述基于 5G 等新一代信息技術的優勢特長，依托數字孿生時空服務數字孿生城市創新應用場景研究報告（2023）133實現室內外一體化的導診服務，既

250、能夠為社會群眾提供便捷的就診導航服務，又能夠為院方提供便捷管理方式及數據采集能力，將為醫院場景提供以下服務：（1）室內外一體的地圖可視化：實現室內地圖嵌入高德、百度等室外地圖，并進行室內室外一體化的無縫展示；（2）院內外信息查詢：在院內提供就診科室查詢，并在地圖上進行科室或醫生的精準查詢服務，將結果展示給就診群眾選擇；在院外提供對交通信息的查詢服務，支持對醫院周邊的公交車站、地鐵站、停車場進行查詢和指引；（3）院內外一體化路徑規劃導航：實現室外任意地點到醫院科室房間的一體化路線規劃能力，同時基于 5G 信號傳輸、北斗衛星定位以及室內定位技術等，為就診人員提供室外位置到室內位置的無縫導航服務；（

251、4）就診大數據采集與分析：基于就診群眾的使用數據，分析一段時間內的科室熱度、人群聚集目標、查詢偏好等數據，以供院方管理人員根據當前院內需求進行就診路線管理，并實現在在發生緊急事件時能夠指引群眾從就近安全出口離開醫院場地。圖 101 一體化智慧導診典型場景六：校園安全服務管理典型場景六：校園安全服務管理1、問題及需求分析數字孿生城市創新應用場景研究報告（2023）134在當前穩定壓倒一切的總體要求下，各類校園安全問題依然突出，安全問題依然頻發，主要存在以下問題：（1）學校規模擴張快，精細化管理薄弱；（2）學生數量增長快，安全監管薄弱；（3）矛盾、問題增長快，研判、處置問題薄弱；（4）業務受理多樣

252、化，學院/部門流程獨立、不統一；（5）多部門管理，工作難協同；（6）各系統相對獨立，存在“信息孤島”；（7）數據標準和規范多樣化，挖掘分析難等。要解決以上問題，需要校園治理能力同步提升，加大校園治理廣度和深度，豐富校園治理手段，提升校園治理精度和協同。2、應用場景概述校園綜合治理服務是依托 GIS 地圖、三維數字引擎，全面整合對接學生管理系統、人事管理系統、宿管系統等多個職能部門的各類管理服務資源，構建多元化、信息化的校園綜合管理服務平臺。充分運用人工智能、大數據等新一代信息技術，重點研究校園綜合治理領域的解決方案。通過平臺建設，構建 N 級架構、多級聯動的校園綜合治理工作體系，構建“人員管理

253、體系”與“空間管理體系”協作的校園管理服務協同體系，形成各類業務和數據的中心樞紐。校園綜合治理服務在基礎網絡互聯互通的基礎上，對接各級系統和數據，預留靈活的對外接口，形成包含各類基礎信息庫的數據資源管理中心。以數據流驅動，建成基礎信息管理、臺賬管理、信息發布、統計分析、可視化大屏、宣傳教育、安全工作責任書簽訂、移動綜合治理以及后臺管理等系統，為校園綜合治理服務體系提供信息化支數字孿生城市創新應用場景研究報告（2023）135撐。多渠道、多形式的滿足參與校園綜合治理的各類人員的使用需求。圖 102 校園總覽圖 103 校園綜合治理典型場景七：元宇宙會客廳典型場景七：元宇宙會客廳1、問題及需求分析

254、國家十四五規劃提出要以數字化助推治理模式創新，全面提高運行效率和宜居度，探索建設數字孿生城市。在后疫情時代，瞬息萬變的社會管理形勢要求精細化治理不僅需要在網絡技術、信息化基礎設施上進行投入，更需形成從數據到應用管理的新機制。受限于地域分布、疫情常態化等因素影響，傳統線下會客方式已無法滿足各方需求，越來越多的商務會談、企業會議、人才招聘等不得不在線上進行，而數字孿生城市創新應用場景研究報告（2023）136傳統的線上會客，枯燥、不真實、難以融合使得會議效率低、感受差，探索建設元宇宙會客廳成為新的發展方向。2、應用場景概述以發展經濟為主題，以土地開發和市政設施建設為基礎，深化實施數字經濟戰略，立足

255、于數字產業化、產業數字化、數字化治理、數據價值化，建設城市數元宇宙會客廳，加強服務平臺建設，為數字經濟高質量發展、城市精細化治理、數字化生態打造、企業數字化轉型賦能。還原數字孿生底座，并構建元宇宙會客廳、線上會議等應用場景。（1）數字孿生底座構建基于多渲染引擎、3D 建模技術、混合現實技術等多種空間渲染手段，通過 L1-L4 多尺度、多層次實時渲染復雜三維場景，從宏觀的城市場景到微觀細節，對物理場景進行高精度還原，實現地上地下一體化、室內室外一體化、靜態動態一體化。將核心區域全部建筑、高架道路、城市部件、河流水體等要素進行了高擬真還原，實現了真正意義上的城市級全要素構建，為規劃、城運、環保、交

256、通、治安等領域的精細化管理提供了真實的空間數據保障，在一張底圖上實現了數據集成、融合、展示，為開發建設決策提供一張藍圖支撐。（2）元宇宙會客廳為提升數字營商能力，平臺構建了基于真實場景還原的云端數字會客廳，小到會場內桌椅、綠植、沙盤、筆記本電腦的紋理，大到窗外的城市景觀，真實還原了會客廳的會議環境。在元宇宙會客廳，與會人可以遠程參會，以數字人的身份進入數字孿生會客廳進行互動，體驗獨特的三維會議場景。數字孿生城市創新應用場景研究報告（2023）137圖 104 元宇宙會客廳（3）線上會議對會議場景的 1:1 復刻，對專屬數字人模型、交互以及會議全流程功能的精細化設計，打造了一個場景真、功能全的數

257、字會客廳。在高度還原線下空間的數字會客廳中參會，就像上帝視角指揮虛擬世界中的自己開會。極大地提升了用戶參與線上會議的沉浸感和真實感，提高了會議、招商推廣、日常辦公的效率。平臺支持場景內人物自定義操作，擁有數字人與場景內物體交互的能力，可點擊椅子坐下、點擊屏幕投屏、點選空間位置瞬移等一系列的交互功能，同時在會議或招商時，展示廳的會議文件和視頻播放也能自由掌控，包括翻頁、播放、暫停、拖拉進度條等。數字孿生城市創新應用場景研究報告（2023）138圖 105 線上會客廳（4）標準人物庫+定制數字人在會客廳的虛擬世界中，必不可少的要素之一就是一個專屬身份，它代表的是你本人存在于元宇宙空間的身份。平臺中

258、預設了眾多已經設計好五官，搭配好服裝的數字人供你隨意挑選。如果普通的人物形象無法吸引你，你甚至可以選擇小龍人和小熊作為你的數字人形象。同時平臺也支持數字人“更高”形象要求的定制，可以自己動手定制一個膚色、五官、發型、服裝.都更具個人風格的數字人。圖 106 定制數字人（八）工業制造領域（八）工業制造領域典型場景一：工業制造網絡數字孿生典型場景一：工業制造網絡數字孿生數字孿生城市創新應用場景研究報告（2023）1391、問題及需求分析隨著 5G 網絡的普遍應用，網絡復雜程度、網絡多樣化程度、網絡虛擬化程度、網絡運維優化難度都在不斷增加，尤其是在工業領域，網絡的穩定性、安全性和及時性尤為重要，復雜

259、的網絡環境也給網絡保障提出了更嚴苛的要求?，F階段工業制造網絡領域面臨內外部雙重挑戰：外部來看現階段5G 專網、企業專網還不足夠支持日益動態變化的工業制造生產需求，一些場景不能完全保障網絡的低時延和連接穩定等需求，嚴重影響工業生產制造的各個環節，為工業網絡留下了一些安全隱患和不確定性，在網絡優化、故障排查等場景也缺乏相應的解決方案。內部來看工廠內部設備和設備之間、設備與生產線之間、整個生產線與業務部門之間存在斷點，少數設備沒有連接網絡，信息化程度比較薄弱，另外已經聯通的設備、人員、和物料之間存在一些標準、協議不統一問題。2、應用場景概述通過工業制造網絡數字孿生建設，網絡的數字通信保障，以 5G、

260、物聯網為觸點和抓手，以交互式網絡可視化技術，通過數據驅動和實時反饋，實現網絡的雙向閉環控制。支持工業網絡通信情況實時監控、災害模擬、業務預測和應急預案等，為網絡智能化和自動化提供手段。通過室內外三維空間場景建模，融合物聯網、視頻采集、實時定位等感知數據，幫助工廠，實現基于工業生產的高效數字化運營。（1）實時監控通過數字孿生體開發設計工廠及網絡組網的物理空間模型和虛擬模型。物理空間模型即 CIM 模型，融合 GIS、BIM、幾何建模等技術，完成基礎的城市模型和網絡機房外部模型構建，虛擬模型孿生即數字孿生城市創新應用場景研究報告（2023）140建立虛擬機、云服務器、網元等的鏡像模型，通過 SNM

261、P/Telemetry等采集協議、實現虛擬對象間及其與物理對象之間的實時動態數據采集?；趯\生體交互式的可視化技術以及 SDN/NFV 等技術，全息呈現網絡實時狀態，實現網絡中各種網元、拓撲信息的動態可視化呈現，實現網絡全生命周期的動態變化過程的全息呈現，包括實時狀態、業務量、業務負荷、故障告警等。圖 107 網絡實時監控（2）網絡保障通過接口采集并存儲網絡實體的各種配置和運行數據形成數據倉庫，基于數據倉庫中的網絡及業務相關的數據,利用深度學習、機器學習等人工智能算法對業務預測、網絡性能預測、網元運行等場景進行一一建模,通過數據倉庫不斷補充、更新訓練數據到模型中,對模型進行更新迭代,形成 AI

262、模型的自適應機制,以實現更加精確的業務預測，隨著數字孿生系統的演進，可接入更多的知識模型、甚至外部AI 能力?；A模型結合功能模型，完成對物理網絡的確保及預測。通過對網絡通信業務量、業務質量、業務負荷實時動態閾值監測，預測分析網絡故障原因；通過網絡業務預測能力，在線調整參數配置，從而有效降低驗證成本，使網絡性能保持在最佳狀態，同時提高了網數字孿生城市創新應用場景研究報告（2023）141絡故障解決效率，節省網絡維護成本。圖 108 業務預測仿真（3）應急預案工業制造場景管道及網絡較為復雜，并且鏈接的通訊設備種類多、數量大，當出現告警時無法在第一時間得到響應，在處理過程中臨時討論制定方案，導致處

263、理故障效率低，處理時間長。網絡數字孿生通信保障依托虛擬現實技術、網絡多維模型、融合物聯網、實時定位等感知數據，通過大屏指揮系統，以可視化形式展示各項網絡應急要素信息。根據數字孿生網絡的模擬推衍，通過內置的應急方案結合AI 智能分析，當突發事件發生時，自適應套取應急方案，為決策提供有效的優化依據。此外，還可結合歷史運行數據，進行預案模擬仿真演練，提高對突發網絡事件的處理能力。典型場景二：新能源汽車自動換電站管理典型場景二：新能源汽車自動換電站管理1、問題及需求分析一直以來，新能源汽車的充電樁、換電樁服務網絡鋪設是新能源汽車市場開拓的一大痛點，讓加電比加油更方便更是電動車市場增量成敗的關鍵。為此，

264、諸多新能源汽車廠家推出了自動換電服務。但是，隨著自動換電站數量的增多和分布區域擴大，其維護管理工作成本日益提高。如何通過自動化技術手段，提高管理效率，降低管理成本，數字孿生城市創新應用場景研究報告（2023）142成為了新能源汽車廠家推廣自動換電服務亟需解決的問題。2、應用場景概述通過數字孿生技術，將實時的基礎數據、物聯網設備、自動充電換電等技術進行了整合，通過可視化的管理方式，實時、動態、直觀地對換電站進行了全方位管理，打造無人值守換電站管理系統。新一代無人值守換電場景中，工人可通過大屏展示的基礎信息、實時動畫、視頻監控、故障告警、運維百科、遠程控制等對換電站進行全方位的管理和監控。無人換電

265、站的概念本身就很超前，而數字孿生技術的加持更是讓成為了無人換電站管理效率成倍提高。通過故障定位、換電流程、告警監控三大可視化功能，有效降低了換電站的人力成本，同時大幅度提升了運維效率。圖 109 系統架構（1）換電服務網絡全景展示全轄區內的無人換電站的信息通過一屏進行全景展示，通過從地球層級逐層下鉆展示各國、各省市、各區域的換電站信息和關鍵性指標。通過區域運維大屏，可清晰展示某地區換電站的關鍵性指標，通數字孿生城市創新應用場景研究報告（2023）143過點位標識區分換電站是否正常運行，也能通過點位查看換電站其余指標。這對該區域運維人員來說，可至少提升 30%的工作效率。圖 110 換電服務網絡

266、全景展示（2）換電全流程可視化整個換電場景半透明化，換電過程將實時展示在運維平臺。此前一代換電站整體過程還需人工介入，大約在 6-7 分鐘左右，而全新一代換電站，車輛在待停區開始就開始進入全自動換電流程的可視化管理，系統會先檢測車輛是否已經泊位，進行安全認證后開合門打開，開始解鎖換電等一系列過程，整體僅耗時 3 分鐘左右。圖 111 換電全流程可視化數字孿生城市創新應用場景研究報告（2023）144（3）告警監控可視化平臺會全程進行監控可視化管理，整體換電過程中，監測出電池、選電池、裝電池等整個過程。若在換電過程中出現卡殼、故障等告警，系統也會在第一時間通過監控視頻及告警位置聯動，對換電站實時

267、畫面進行展示，此時運維人員可率先知曉問題環節，及時通過遠程下發指令，對換電站進行遠程排除故障操作。圖 112 告警監控可視化典型場景三：工廠定制化產線管理典型場景三：工廠定制化產線管理1、問題及需求分析隨著制造業智改數轉戰略的穩步推進，目前大部分企業已經引入各類別智能化設備并建設多種信息化系統以支持企業轉型。但目前來看整體制造業智能化升級還存在著以下幾點問題：（1）數據的輸出依賴于圖標與文字顯示，專業性過強，不能形成與現場作業的深度綁定；（2）各系統建設部門不同，存在著相互之間的信息壁壘，無法實現數據互通，響應時長較大；（3）平臺僅能對實時數據信息進行反饋，無法滿足工廠全時態數字孿生城市創新應

268、用場景研究報告（2023）145管理需求，不能有效針對定制化生產需求進行規劃，也無法呈現歷史生產信息；（4）各部門信息化系統建設存在重復現象，整體成本開支較大。也因此，數字孿生工廠由于其能夠實現對于生產現場的全時態、全視角管理的優越性以及自身多源數據綜合呈現的統籌能力，成為工業數字化轉型過程中不可忽視的重要組成。數字孿生工廠通過虛擬現實、信息融合和數據驅動，實現了工廠管理從線下到線上的孿生，從信息孤島到數字智能的轉型等數字孿生帶來的模式優勢；孿生工廠從可視、同步、融合角度為用戶實現了工廠運營與管理的透明，通過人、機、物、法、環的全面信息融合，以及人機干預下生產過程的同步呈現，使用戶能夠集中的掌

269、握生產節奏、產品產能、業務動態等信息，及時做出管理決策的調整，從而對生產環節進行優化提高產能、對生產過程的能耗進行降低監控雙碳、對生產設備的運維管理能力進行提升提高效率。圖 113 數字孿生工廠總體建設思路2、應用場景概述（1）綜合管理一張圖數字孿生工廠運用數字孿生技術對工廠產線場景進行了1:1真是花園，同時還原工廠動態作業場景并進行驅動，實現了工廠產線作業場景全方位實時動態還原，設備作業視角靈活切換，物料在產線中的數字孿生城市創新應用場景研究報告（2023）146運轉契合實時狀態，AGV 所承載物資流轉路徑可視。同步經過對于多源信息化系統的接入，實現對現場生產狀態、物資儲存狀態、產品發運狀態

270、的綜合呈現，真正實現工廠生產執行的一圖綜管。圖 114 智慧工廠孿生構建（2）基于實時、仿真雙維度數據驅動生產設備孿生工廠根據現場實際作業需求對生產管線、加工設備、機器人等設施進行精細化還原，每類設施根據廠家、型號等不同進行模型衍生并接入實時數據進行作業姿態驅動。同時設備支持通過對于歷史數據、仿真數據的接入在場景中脫離實時生產狀態進行設備仿真模擬，從而為孿生工廠所承載信息賦予歷史回顧、未來仿真兩不同時間維度管理能力，輔助工廠實現生產工藝優化與生產規劃仿真。數字孿生城市創新應用場景研究報告（2023）147圖 115 孿生設備仿真驅動（3）產業鏈條協同管理通過工業互聯網連通產業上下游數據，以此為

271、基礎形成整體產業上下游聯動賦能。通過平臺與工業互聯網體系的有效結合，支持供應商以數字孿生工廠為切入點了解現場自身產物存儲狀態，配合進行備料生產，降低現場庫存壓力與相應成本。同時經由工業互聯網體系下產品的唯一性這一特點，用戶可以針對性了解到自身定制化產品的具體生產安排與交付計劃。產品全生產信息與規劃信息能夠在孿生工廠內具有唯一性的針對呈現。典型場景四：礦山智慧運營管理典型場景四：礦山智慧運營管理1、問題及需求分析地下礦井環境條件復雜，人工作業危險系數高，安全生產是長期困擾礦山運營方的難題。做好安全管理工作，減少井下作業人員數量及時間，是管理層最關心的問題。目前，大多數礦山已經建設了包括煤機綜合自

272、動化、監測監控、人員定位、工業視頻、定板、沖擊地壓等相對先進且完善的各類井下業務管理子系統，但各系統均獨立運行，因此管理人員對生產安全態勢的綜合感知能力不足，無法實現人員、設備、環境綜合預警；遇到數字孿生城市創新應用場景研究報告（2023）148突發事件，領導、專家以及技術人員無法第一時間利用離散系統獲取全面、完整、準確、可靠的信息進行決策，導致應急救援決策延遲甚至失誤，造成不必要的人員傷亡和財產損失。因此，將相關子系統進行整合，打通數據層面和操作層面的通道，利用智能化手段，面向不同業務部門，最大程度地發揮多系統整合后的作用，已經成為礦山智慧化建設的重點。2、應用場景概述通過建設數字孿生智能運

273、營中心，實現礦山井下“采”“掘”“機”“運”“通”“排”等業務子系統的全場景可視化智能管理，進而滿足礦山智慧運營管理的目標。圖 116 數字孿生智能運營中心（1）綜合態勢感知智能運營中心利用數字孿生理念，打造智慧園區數字化管理空間，以數字信息、虛擬孿生體實現園區業務數據全融合、狀態全可視、事件全可控，推進全園區、全環節、全過程實現智能化。面向礦山領導、安監、調度等部門管理者提供園區運營態勢分析，從監測預警、設備、環境、車輛、人員多個維度反映園區的整體運行態勢，充分挖掘數據價值，結合物聯網監測、安防視頻監控、人車定位等系統，將分散、孤立的各類管理子系統進行全聯接，實現多數據全融合、狀態全可視、業

274、務全可管、事件全可控，通過統一的數字孿數字孿生城市創新應用場景研究報告（2023）149生三維可視化平臺實現智能管理，打通信息孤島，梳理數據體系，融合多種生產要素，構建各類管理對象數字孿生體，實現從宏觀到微觀的全方位監視和管理，突破以人工管理為主的常規園區管理模式，解決傳統模式中信息孤立、流通不暢、缺乏綜合分析、難以共享、應對突發事件反應遲緩、安全隱患較大等問題。圖 117 智能運營中心（2）運營告警中心智能運營中心基于 web 圖形化引擎的三維虛擬場景，實現全要素、全功能信息顯示，使管理人員一目了然，直觀地觀察到相應系統運行狀況，系統不間斷運行監控園區內各系統狀態，可以真正做到一天 24 小

275、時，一周 7 天，一年 365 天，全時域對園區的運營告警狀態統一監控管理。面向運維值班人員對告警信息進行統一處理，使平臺內的告警事件信息具備統一的信息標準，采用故障信息實時提示框的形式，在最短時間內定位系統故障位置，并根據需要將系統的故障報警信息推送園區運營中心和業務流程中心，自動發送至園區相應運維人員和相關領導的通訊工具上，實現園區預警派單、消息推送。運營中心結合園區信息化建設成果，確保信息系統安全性和可用性；同時對園區安防、后勤、監測等系統集中監控并即時排除故障，將為園區信息系統的正常連續運營提供保障，實現園區的智能運營告警管理和不間斷正常運營。數字孿生城市創新應用場景研究報告（2023）150圖 118 運營告警中心