易知微：數字孿生世界白皮書（2023）（148頁）.pdf

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1、版權聲明版權聲明本白皮書版權屬于數字孿生世界企業聯盟和杭州易知微科技有限公司并受法律保護。轉載、摘編或利用其它方式使用本白皮書文字或者觀點的，應注明“來源：數字孿生世界企業聯盟和杭州易知微科技有限公司”。違反上述聲明者，編者將追究其相關法律責任。編制說明編制說明2021 年 8 月，在浙江大學數據分析和管理國際研究中心的指導下，由杭州易知微科技有限公司牽頭發起成立了數字孿生世界企業聯盟，專注于貫通數字孿生產業上下游，打造數字孿生產業協同創新生態，以數字孿生體為基座，融合上下游產品和技術，將物理世界全方位的數字化，實現一個真實的可以實時感知和管理的數字孿生世界。為促進生態合作、行業交流、創新發展

2、等工作上的融合共生，由聯盟理事長單位杭州易知微科技公司牽頭，結合聯盟內各成員單位的行業實踐，于 2022 年 5 月首次編制數字孿生世界白皮書（案例實踐篇），于 2023 年 4 月編制數字孿生世界白皮書（技術實踐篇）。特別說明：本白皮書內所有案例截圖均為模擬數據。主編單位主編單位：杭州易知微科技有限公司參編單位參編單位：杭州玳數科技有限公司、浙江宇視科技有限公司、北京中創碳投科技有限公司、安世亞太科技股份有限公司、浙江卓見云科技有限公司、數巒云（杭州）科技有限公司、深圳市瑞云科技有限公司、杭州微盟時空科技有限公司編寫指導編寫指導（排名按姓名拼音首字母排名按姓名拼音首字母）：）：陳為陳為浙江大

3、學計算機學院教授鄧貴德鄧貴德 中國特種設備研究院 正高級工程師楊秦敏楊秦敏 浙江大學控制科學與工程學院教授周偉華周偉華 浙江大學數據分析和管理國際研究中心主任編寫小組（排名不分先后）：編寫小組（排名不分先后）：寧海元、趙倩、李強、陳昭龍、沈魯棟、陳威辰、張宏韜、韓帥、謝傳金、黃佳河、高藝、孟詳鈞、萬里翔、周雁、馬雨潔、劉永貴、李耀輝、朱佳靈、相里佳豪、王小飛、王永威、黃志新、牟葉勇、屈秀鵬、劉博宇、沈志平、闕祖棟、張厚田、杜佳麗、包興涵、薛佳昱等。指導老師序指導老師序易知微主持編寫的這本數字孿生世界白皮書為數字化改革和區域經濟發展提供了導覽圖，是各大企業數字化轉型過程中的必備參考。陳為陳為 浙

4、江大學計算機學院教授浙江大學計算機學院教授從當前數字孿生項目布局情況來看，城市、水利、電力、交通、能源是目前數字孿生的主要研究應用領域。在高端裝備、社會風險防控等方面也有探索性的研究開展。數字孿生世界白皮書通過對于數字孿生技術和行業解決方案的深度剖析和成果分享，為數字孿生應用在千行百業中落地生根提供借鑒，為產業發展提供了參考。鄧貴德鄧貴德 中國特種設備研究院正高級工程師中國特種設備研究院正高級工程師隨著經濟社會數字化轉型的持續推進，數字孿生逐漸成為各界關注的熱點。尤其是今年以來以數字孿生為核心技術的“元宇宙”概念的爆發式興起，使得數字孿生技術得到了包括學術界、工業界等在內的多方重點關注。數字孿

5、生技術打通了物理世界與數字世界的隔閡，實現了物理信息系統中的虛實融合，在智能制造、智能建造、智慧醫療、智慧城市等垂直行業廣泛拓展，產生了智能運維、虛擬調試、異常診斷、風險預測、決策輔助、系統優化等諸多應用價值，已成為助力企業數字化轉型、提高生產效率、促進數字經濟發展的重要抓手。數字孿生世界白皮書聚焦數字孿生世界的關鍵技術、行業場景與應用發展，梳理了數字孿生技術基礎設施發展情況，深入分析產業化元宇宙發展趨勢，技術體系以及包括城市、工廠、流域、雙碳等典型行業的應用場景，旨在為產業界在規劃建設數字孿生世界時提供參考借鑒，助力數字孿生世界的技術演進和產業發展。楊秦敏楊秦敏 浙江大學控制科學與工程學院教

6、授浙江大學控制科學與工程學院教授在企業數字化轉型和政府數字化改革大背景下，數據分析帶來的決策能力，已經變成每一個組織需要具備的核心能力。對于決策者來說，如何高效的看見和理解數據，并基于數據快速做出決策和指揮，也越來越成為一個基本要求。因此，數據分析的可視化逐漸成為普遍需求，由此進一步演進到數據孿生技術，構建和物理世界一一映射的數字孿生體，實時聯動呈現相關的數據和分析，并在數字世界中可以反向操控物理世界的實體，這是在學術界和工業界正在興起的數字化新技術。很高興看到這本數字孿生世界白皮書的誕生，提供了很多數字孿生技術企業在工程實踐中的探索，必將加速數字孿生技術趨勢的發展。周偉華周偉華 浙江大學浙江

7、大學數據分析和管理國際研究中心數據分析和管理國際研究中心主任主任前言前言“十四五”國家信息化規劃“十四五”數字經濟規劃等文件均提出要強化數字孿生技術戰略研究布局和技術融通創新。數字孿生最早主要應用于軍工及航空航天領域，近年來持續向智能制造、智慧城市、智慧水利、智慧能源、智慧交通等垂直領域拓展，已成為助力企業數字化轉型、實現城市可持續發展、促進數字經濟發展的重要抓手。通過數字化提升城市運行效能，不斷破解城市治理中的實際問題是提升城市治理水平的重要路徑，而數字孿生技術作為優勢技術集成突破的代表之一，已經成為產業、資本、政府各界高度關注和資源投入的焦點。數字孿生城市被視為智慧城市的升級版和必選項，進

8、一步刷新了人們對于未來城市的想象空間。2022年，數字孿生世界企業聯盟聯合數字孿生業內領域單位與專家，主持編寫了數字孿生世界白皮書（2022），聚焦數字孿生世界的關鍵技術、行業場景與應用發展，全面介紹了數字孿生知識體系、“V”模型數字孿生世界方法論，聚焦5大領域、匯集15個重點行業典型案例。旨在為產業界在規劃建設數字孿生世界時提供參考借鑒，助力數字孿生世界技術演技和產業發展。2023年初，中國信息通信研究院發布了數字孿生城市產業圖譜研究報告（2022），報告中提出我國數字孿生產業四階段體系，2020年到2030年是我國數字孿生產業增長期，當前數字孿生市場需求和技術均處于高速發展階段。在大背景下

9、，數字孿生產業發展還沒有進入到理想化的元宇宙階段，數字孿生技術已經不再是單一的技術體系，而是以積木式組裝結合了物聯網、大數據、人工智能、BIM、GIS等多項前沿技術的聚合技術。結合當前產業發展進程，易知微與數字孿生世界企業聯盟聯合眾多行業專家以及多家業內企業共同編寫數字孿生世界白皮書（2023）。數字孿生世界白皮書（2023）在2022版的基礎上深化數字孿生技術創新，推動技術+應用”的數字孿生雙驅動結合，旨在通過白皮書為數字孿生產業發展提供借鑒與參考。本次白皮書分為數字孿生綜述、技術架構建設、核心技術分享、新型技術成果展示以及重點行業應用五大內容版塊。從數字孿生應用建設路徑切入，著重提出了“數

10、智視融合，虛實人聯動”的觀點，提供數字孿生應用技術參考，完整系統地分析了數字孿生世界建設實施路徑，針對各項數字孿生技術的融合賦能進行實踐剖析。一是數字孿生行業發展綜述。數字孿生具有多學科交叉會聚、多技術跨界融合的典型特征，在當前數字孿生技術高速發展階段該特征尤為突出。而高速發展也逐步的暴露出數字孿生“流于形式”，數字孿生城市建設探索“有表無里”等問題。從當前數字孿生應用的建設實踐來看，數字孿生需要在數字化和孿生可視化層面兩手抓?！皵抵且暼诤?，虛實人聯動”將是未來數字孿生產業的重要發展趨勢之一。二是數字孿生應用架構。白皮書重點圍繞當前B/S與C/S兩大數字孿生應用架構，從成本、技術要求、呈現效果

11、等全方位對比兩類架構的優勢與不足，針對常見技術路線進行列舉，分別選取代表實踐案例深度剖析。三是數字孿生核心技術分享。中國信通院在數字孿生城市白皮書（2022年）中指出，數字孿生城市技術集成性高，核心板塊日漸清晰，當前已逐步深入到城市全要素表達、業務預警預測、場景仿真推演、態勢感知只能決策等多個環節。數字孿生技術的向前發展和融合應用，使得數字孿生在城市、流域、工廠等數字化場景的建設中得到了廣泛的應用，為現實世界的數字化和虛擬化提供了堅實的技術支持。白皮書系統性的闡述并剖析了物理世界感知能力、數據治理能力、地理信息數據應用能力、數字孿生高效建模能力、數字孿生場景渲染能力、數字仿真能力、虛實交互能力

12、7大數字孿生世界建設核心能力。四是新型技術成果展示。數字孿生技術發展至今已經逐步成為物聯網、大數據、人工智能、BIM、GIS等多項前沿技術的聚合技術體，新型技術與數字孿生技術的融合賦能已經成為產業發展的重要路徑。易知微數字孿生產品矩陣中的EasyTwin數字孿生融合渲染引擎、EasyV for Unreal數字孿生雙向通信插件、EasyMan數字孿生數字人分別在全方位融合渲染、游戲引擎以及AIGC技術領域進行實踐創新，助力數字孿生技術全方位多領域發展。五是重點行業應用介紹。目前我國已經進入技術+應用”的數字孿生雙驅動時代，在市場需求和國家政策的推動下，各地因地制宜發展數字孿生技術，深入開展數字

13、孿生應用建設。白皮書總結了數字孿生技術應用的“園區、港口、工廠、水利、雙碳”五大行業場景，通過對于方案深度剖析和成果分享，希望能為數字孿生技術應用在千行百業中落地生根提供參考與借鑒。掃碼獲取數字孿生世界白皮書（2022）目錄目錄一、數字孿生：數智視融合，構建數字產業生態鏈.1（一）數字孿生高速發展，成為數字經濟熱點.1（二）打造“數智視融合、虛實人聯動”的數字孿生世界.3（三）持續推進數字孿生世界“多跨”數智場景建設.4二、數字孿生應用架構：B/S 與 C/S 的探索.81、B/S 與 C/S 數字孿生應用架構選型.82、B/S 架構數字孿生應用建設探索.103、C/S 架構數字孿生應用建設探

14、索.14三、數字孿生核心技術：加速發展和融合應用.20（一）物理世界感知能力.201、構建一體化感知網.212、核心應用場景.21（二）數據融合與治理能力.241、數據治理架構.242、數據治理模式.263、數據治理實施路徑.274、大型數字孿生項目數據治理實踐.29（三）地理信息數據應用能力.331、矢量數據.332、柵格數據.353、常見地圖坐標系.374、在線地圖服務.38（四）數字孿生高效建模能力.381、三維數字孿生模型.382、模型數據的采集與處理.403、常見三維建模軟件.434、手工建模.445、程序化建模.51（五）數字孿生場景渲染能力.561、WebGL 技術路線.562、

15、Unreal Engine 游戲引擎.613、Unity3D 游戲引擎.684、實時云渲染技術路線.72（六）數字仿真能力.761、仿真模型構建的通用技術路線.762、典型應用案例.78（七）虛實交互能力.811、數字孿生多跨協同、預案指揮.812、典型數字孿生聯動預案指揮體系案例.82四、新型技術成果：降低數字孿生應用建設門檻.86（一）EasyTwin 數字孿生融合渲染引擎.86（二）EasyV for Unreal 數字孿生雙向通信插件.87（三）EasyMan 數字孿生數字人.88五、數字孿生世界：重點行業解決方案探索.90（一）數字孿生園區.90（二）數字孿生港口.102（三）數字孿

16、生工廠.108（四）數字孿生水利.115（五）數字孿生雙碳.123參考文獻.137數字孿生世界企業聯盟 DTWEA數字孿生世界白皮書(2023)1一、一、數字孿生數字孿生：數智視融合數智視融合,構建數字產業生態鏈構建數字產業生態鏈（一一）數字孿生數字孿生高速發展高速發展，成為數字經濟熱點成為數字經濟熱點近年來，隨著大數據、物聯網、3D技術、人工智能和網絡基礎設施的不斷發展，數字孿生市場逐步規?；?，形成了產業生態。目前，數字孿生已廣泛應用于城市管理、工業制造、水利流域和安防應急等領域。根據WEF數據顯示，在全球數字孿生城市項目中，公共服務和公共管理中數字孿生應用占比超過50%，領先于其他領域，社

17、區發展、智能建筑和環境領域的滲透率也超過40%，預計未來仍將高速發展。圖 1 全球數字孿生城市項目應用占比，數據來源：WEF在國內市場環境下，多方施策和標準制定雙管齊下，從目前政府相關部門的指導方案來看，未來城市發展與管理、工業生產、建筑工程、水利應急、綜合交通、能源與電力等在國內將成為數字孿生融合發展的先行領域。根據艾瑞咨詢數據顯示，2022年我國數字孿生城市市場規模預計將突破50億元，隨著應用場景的持續探索，數字孿生城市將實現多輪爆發并維持較高增長。數字孿生世界企業聯盟 DTWEA數字孿生世界白皮書(2023)2艾瑞咨詢指出，近五年獲投的初創企業業務類型主要分布在可視化工具、CIM平臺和時

18、空大數據，其中布局可視化業務的企業占比近1/3，兩方面因素形成了這一格局。一方面數字孿生城市是地理信息產業、數字建筑業和智慧城市的融合與建設延續，上游BIM、GIS行業和下游解決方案、集成商市場均存在高行業和規模壁壘，另一方面可視化作為支撐性、通用性產品與技術是投入產出比最大、最快實現商業變現的賽道。過往融資輪次集中在早期階段，可見我國數字孿生城市初創企業多處在快速成長期1。圖 2 艾瑞咨詢 2023 年中國數字孿生城市行業研究報告：中國數字孿生城市產業圖譜2022年1月，國務院印發的“十四五十四五”數字經濟發展規劃數字經濟發展規劃中指出：數字經濟是繼農業經濟、工業經濟之后的主要經濟形態，是以

19、數據資源為關鍵要素，以現代信息網絡為主要載體，以信息通信技術融合應用、全要素數字化轉型為重要推動力，促進公平與效率更加統一的新經濟形態。數字經濟正在推動生產方式、生活方式和治理方式的深刻變革，1艾瑞咨詢：2023 年中國數字孿生城市行業研究報告數字孿生世界企業聯盟 DTWEA數字孿生世界白皮書(2023)3成為重組全球要素資源、重塑全球經濟結構、改變全球競爭格局的關鍵力量。發展數字經濟是把握新一輪科技革命和產業變革新機遇的戰略選擇。數字經濟可以分為產業數字化和數字產業化。產業數字化方面，要加快重點行業數字化轉型提升工程，發展智慧農業和智慧水利，開展工業數字化轉型應用示范，加快推動工業互聯網創新

20、發展，提升商務一領域數字化水平，大力發展智慧物流，加快金融、能源等領域的數字化轉型；數字產業化方面，要增加關鍵技術創新能力，補齊關鍵技術短板，強化優勢技術供給，搶先布局前沿技術融合創新。要提升核心產業競爭力，加快培育新業態新模式。數字孿生技術無疑是符合數字產業化趨勢的前沿和關鍵數字技術，也是新型智慧城市和數字鄉村建設、產業園區數字化建設、工業數字化轉型、新型智慧水利建設、能源數字化升級等各個重點產業數字化領域應用融合創新的基礎設施之一。（二二）打造打造“數智視融合數智視融合、虛實人聯動虛實人聯動”的數字孿生世界的數字孿生世界隨著物聯網、5G、云計算、大數據和AGI（Artificial Gen

21、eral Intelligence，通用人工智能）等基礎技術的不斷發展，數字孿生世界也將進入到“數智視融合，虛實人聯動”的新階段，為不同行業帶來更有價值的應用，讓每一個組織和個體從看見到受益于數字化。數字化是數字孿生的基礎數字化是數字孿生的基礎前提前提。通過數字化技術將現實世界中的物體和過程數字化，形成數字模型，并對數字模型進行仿真和再現。數字化技術可以將數字模型進行存儲、共享和傳輸，是虛擬世界和現實世界映射的數據基礎。智能化是數字孿生的關鍵智能化是數字孿生的關鍵變量變量。智能算法是實現數字孿生技術在行業落地的關鍵變量，通過對數字模型進行智能化處理，可以實現對數字模型的自動控制和優化。最近幾個

22、數字孿生世界企業聯盟 DTWEA數字孿生世界白皮書(2023)4月，以ChatGPT為代表的AGI技術取得了重大突破，未來結合AGI驅動的數字孿生世界也必將往更通用的自演化和自決策的智能方向發展?？梢暬菙底謱\生的可視化是數字孿生的交互界面交互界面。通過對物理世界的實景/抽象三維模型進行可視化渲染處理，并和數字化的基礎數據以及智能化的仿真/預測結果相結合，通過各類大中小屏幕、AR/VR等交互終端設備進行可視化呈現，使數字孿生世界更加直觀和易于理解，讓更多人能夠通過數字孿生技術與虛擬世界和物理世界進行協同和交互。將數字化、智能化和可視化等技術相結合，可以進一步打造“數智視融合”的新型數字孿生應用

23、。通過這類數字孿生應用，虛擬世界可以與現實世界進行聯動，實現虛擬與現實的融合；現實世界可以與虛擬世界進行聯動，實現現實與虛擬的交互；每個人可以通過數字孿生應用實現對虛擬世界的參與和互動，也可以通過虛擬世界對物理世界進行協同感知和控制，實現“虛實人聯動”。毫無疑問，易知微提出的“數智視融合，虛實人聯動”理念，將是未來數字孿生產業的重要發展趨勢之一。（三）（三）持續推進數字孿生世界持續推進數字孿生世界“多跨多跨”數智場景建設數智場景建設數字孿生相較于數據可視化有著更為繁雜的架構。在傳統數據可視化的展示價值基礎上，數字孿生增加了業務運營價值，尤其在可視管理、模擬演練等場景里價值明顯。比如面向復雜體、

24、隱蔽體、綜合體的業務運營層面效果突出，所以在數字政府、數字城市等領域應用廣泛。面對越來越紛雜和深度的疑難訴求，數字孿生需要更為清晰的方法論用于將復雜問題簡單化，從而將抽象問題有效拆解為具象的目標，再將具象目標轉化為易用好用的應用系統，最終將問題有效解決。數字孿生世界企業聯盟 DTWEA數字孿生世界白皮書(2023)5中國信通院數字孿生城市白皮書（2022年）指出，未來數字孿生城市“多跨”應用場景將加速推進，有力支撐中國式現代化發展模式。短期看，數字孿生體“多源”數據融合重組，數字孿生“多能”新引擎構建，數字孿生“多跨”場景實現將是近期發展重點。中長期看，數字孿生體有望突破數字資產運營難題，孿生

25、新引擎將全面激發城市數字化創新活力。數字孿生世界企業聯盟在項目實踐中，也整理出了4P應用場景和五層工程技術體系：一是科學規劃科學規劃（Plan）?；跀底謱\生城市模型，匯聚多源城市規劃相關數據，構建規劃算法模型，實現全局最優化。在規劃時，利用城市的一草一木，一磚一瓦等部件要素的數字孿生體實現“積木式”自由組裝，在數字世界模擬規劃方案效果，極大的提升規劃效率，實現綠色高效規劃模式。二是可視管理可視管理（Present）。提供城市運營治理一張圖的全景視角，360度多維度觀測、全量數據分析深度透視，立體感知洞察城市運行規律，實現城市一張圖可視管理；三是輔助決策輔助決策（Predict）?；谌驍祿?/p>

26、和智能算法，對城市發展各種場景各種維度的態勢提前做出預測，用數據智能幫助管理人員做出科學決策。四是干預演練干預演練（Preact）。利用數字世界的可重復性、可逆性、可控性等特性，在數字城市中可以通過數據建模和事態擬合，對特定事件如突發事件應急提前做出干預演練，為物理世界的執行方案提供細化的、量化的、變化的、可視化的分析和評估。數字孿生城市的實現依賴于諸多先進技術的發展和應用，其工程技術體系整體上可以分為五層：1）地理信息要素層地理信息要素層。包括空間數據（與空間要素幾何特性有關）和屬性數據（提供空間要素的信息），為數字化模型的表達提供空間分析支撐。地理信息數據主要包括地理方數字孿生世界企業聯盟

27、 DTWEA數字孿生世界白皮書(2023)6面的地形層、道路層、植被層、水域層等。與地理數據一起形成全空間一體化且相互關聯的城市地理信息數據底板。2）實時感知控制層實時感知控制層。主要由智能傳感器數據采集、高速數據傳送和全生命周期數據管理等。智能感知數據反映設備即時運行動態情況。數據是整個數字孿生技術體系的基礎。先進傳感器技術及分布式傳感器技術使整個數字孿生技術體系能夠獲得更加準確、充分的實時數據源支撐。同時，植入到物理世界中的諸多傳感器也是實現實時反向控制的關鍵點。5G技術的發展，使得高性能傳感器可以獲得高速低延時的雙向數據傳輸能力，提高了數字孿生系統的實時感知控制的能力。3）數據智能層數據

28、智能層。主要基于一體化智能化公共數據平臺和云計算基礎設施，對跨行業、跨領域、全要素、全流程、全業務的全域多元實時數據進行融合計算，充分利用機器學習和人工智能領域的技術實現數據深度特征提取和建模，挖掘和學習其中蘊含的相關關系、邏輯關系和主要特征，實現對物理世界的仿真、預測和智能干預能力。4）全真模型層全真模型層。主要實現城市物理實體的全要素數字化表達，實現由粗到細、從宏觀到微觀、從室外到室內不同粒度、不同精度的孿生數字化還原，多維多時空多尺度模型，具有高保真、高可靠、高精度的特征，實現數字空間與物理空間一一映射。數字孿生全真模型是城市統一的“展示窗口”和“決策中心”。5）可視化交互層可視化交互層

29、。主要是為使用者提供良好的人機交互使用環境，讓使用者能夠獲得身臨其境的技術體驗，從而迅速了解和掌握復雜系統的特性和功能。結合數據智能和數字孿生城市全真模型，集中可視化呈現全域智能終端信息、城市運行實時狀態和數據智能預測結果，并且可以遠程控制城市各個場景的運行狀態。數字孿生世界企業聯盟 DTWEA數字孿生世界白皮書(2023)7圖 3 數字孿生城市工程技術體系數字孿生城市對于促進城市數智治理模式升級、提高人民美好生活服務水平、創造安全優良的社會環境具有深遠的歷史意義。數字孿生城市作為新型智慧城市，站在城市大腦的肩膀上，借助數字化改革的力量，將成為未來城市“多跨場景”的重要應用。數字孿生世界企業聯

30、盟 DTWEA數字孿生世界白皮書(2023)8二二、數字孿生應用架構數字孿生應用架構：B B/S S 與與 C C/S S 的探索的探索1 1、B/S與與C/S數字孿生應用架構選型數字孿生應用架構選型B/S架構由瀏覽器（Browser）和服務器（Server）兩部分組成，即將用戶界面放在瀏覽器端，應用程序的核心邏輯放在服務器端，通過網絡傳輸實現數據交互。B/S架構的數字孿生場景渲染，常見有以下三種技術路線：基于WebGL封裝的渲染庫直接進行開發；基于支持H5的3D游戲引擎進行開發，開發完成后打包成WebGL；基于WebGL封裝的渲染庫開發適用于數字孿生項目的融合渲染引擎，再基于自研的引擎的進行

31、開發，例如EasyTwin數字孿生融合渲染引擎。C/S架構應用由客戶端（Client）和服務器（Server）兩部分組成，客戶端通常是指用戶端的軟件程序，它們運行在本地計算機上，通過網絡連接到遠程服務器。C/S架構的數字孿生場景渲染，常見的有以下兩種技術路線：基于游戲引擎直接進行開發，例如Unity3D、Unreal Engine；基于游戲引擎封裝的適用于數字孿生項目的融合渲染引擎，再基于自研的渲染引擎的進行開發。數字孿生應用雙模式架構選型對比數字孿生應用雙模式架構選型對比C/S 架構架構B/S 架構架構常常見見技技術術路路線線1.基于游戲引擎直接進行開發，例：Unity3D、UnrealEn

32、gine；2.基于游戲引擎封裝適用于數字孿生項目的融合渲染引擎，再基于自研的渲染引擎的進行開發；1.基于 WebGL 封裝的渲染庫直接進行開發；2.基于支持 H5 的 3D 游戲引擎進行開發，開發完成后打包成 WebGL；3.基于WebGL封裝的渲染庫開發適用于數字孿生項目的融合渲染引擎，再基于自研的引擎的進行開發，例：EasyTwin；優優勢勢1.開發效率高開發效率高：(1)已有 Unity3D、Unreal Engine 這樣非常成熟、強大的游戲引擎，提供了成熟的三維渲染能力、場景編輯能力和腳本編程能力，可以幫助數字孿生場景的開發者快速創建、編輯和調整 3D 場景，從而降低了開發成本；(2

33、)游戲引擎有龐大的用戶社區和插件庫，這意1.可跨平臺性可跨平臺性：由于只需要使用瀏覽器就可以訪問場景，因此具備很好的可跨平臺性；2.高可擴展性高可擴展性：(1)數字孿生建設中，除去孿生場景的開發外，UI 的還原以及其他 2D 模塊的研發也是項目建設的重要部分。這一部分在 Web 具備更高的研發效率，且實現效果更好。尤其結合數字孿生世界企業聯盟 DTWEA數字孿生世界白皮書(2023)9味著開發者可以利用社區資源快速構建、優化和發布數字孿生場景，減少了開發風險和成本；2.資源包體大小的要求低資源包體大小的要求低：資源的讀取可以不依賴網絡；3.性能表現相對良好性能表現相對良好：(1)數字孿生場景通

34、常包含大量的模型、紋理、光源和特效等等，這些要素需要在渲染時同時被處理。游戲引擎在處理大規模場景方面具有很強的優勢，它們使用了許多優化技術，如 LOD（Level of Detail，多級細節）和遮擋剔除（Occlusion Culling），可以根據場景中物體的距離和可見性來自動調整渲染的精細度和數量，從而在不影響渲染質量的前提下，提高渲染速度和性能；(2)游戲引擎本身具備許多性能優化技術，如批處理（Batching）和 GPU 實例化（GPUInstancing），可以將多個物體合并成一個批次來減少 CPU 和 GPU 的開銷，從而提高渲染效率；(3)可更高效的利用客戶端的硬件資源進行加速

35、，從而提高渲染速度；EasyV，將數據接入、事件交互以及場景通訊配置化，進一步提升建設效率、降低維護成本。(2)在一個數字化轉型項目中，數字孿生很可能只是項目當中的一部分，并且需要與其他業務系統配合，最終集成其他業務系統或是被集成在其他業務系統中，B/S 架構的在這一環節的實現成本更低。3.維護成本低維護成本低：(1)由于應用程序的核心邏輯在服務器端，進行統一管理和維護，減少了客戶端的更新和維護工作量。(2)可以方便地進行遠程協作和數據共享，利于協同劣劣勢勢1.不利于項目協同不利于項目協同：通常情況下工程文件包體量大，大部分項目所需資源在本地，協同受限；2.用人成本高用人成本高：(1)完整的團

36、隊構建需要：模型師、地編、技術美術、游戲引擎開發工程師；(2)客戶端開發工程師相較于前端開發工程師數量少；3.維護成本高維護成本高：場景的更新都需要重新打包輸出 exe文件；4.對硬件設備有要求對硬件設備有要求：最終輸出的 exe 文件僅支持windows 系統運行；5.跨平臺訪問成本高跨平臺訪問成本高：(1)需通過云渲染實現跨平臺，會產生額外成本；(2)云渲染效果也受網絡帶寬影響大。1.資源包體大小要求高資源包體大小要求高：由于數據傳輸需要通過網絡，包體的加載受制于網絡帶寬，包體大小直接影響渲染效果與整體性能；2.實現與游戲引擎等同的渲染效果成本更高實現與游戲引擎等同的渲染效果成本更高：(1

37、)經過 OpenGL ES 和 WebGL 的兩重能力刪減，渲染效果表現力下降以及性能優化手段受限；(2)由于JS與WebGL通信成本較高，優化DrawCall 的成本更高。Draw Call 對圖形渲染性能的影響非常重要。因為每個 Draw Call 都需要一定的 CPU 開銷，例如調用 API 函數、設置渲染狀態等。在大型場景中，如果存在大量的 Draw Call，則會降低渲染幀率，導致游戲或應用程序變得卡頓；(3)市面上未有像 Unity3D、Unreal Engine 具備非常成熟的三維渲染能力、場景編輯能力和腳本編程能力的 B/S 渲染引擎；3.性能整體不佳性能整體不佳：(1)JS

38、語言性能較差，影響業務邏輯的性能；(2)瀏覽器對于硬件資源的調用有限，受限于此，場景的渲染無法更大程度的利用硬件資源；數字孿生世界企業聯盟 DTWEA數字孿生世界白皮書(2023)102 2、B/S架構數字孿生應用建設探索架構數字孿生應用建設探索以以EasyTwinEasyTwin數字孿生融合渲染引擎建設實踐為例數字孿生融合渲染引擎建設實踐為例EasyTwin數字孿生融合渲染引擎是一款低代碼數字孿生應用開發平臺，能夠以產品化實現入門級B/S架構數字孿生應用開發。圖 4 EasyTwin 基礎架構圖EasyTwinEasyTwin架構共分為架構共分為4 4層，資源層、渲染層、功能層、編輯器層，上

39、層依賴下層模層，資源層、渲染層、功能層、編輯器層，上層依賴下層模塊。塊。資源層：資源層：是EasyTwin的最底層模塊，定義了EasyTwin中各種數據格式。這些資源為上層模塊提供了最基本的數據基礎，如網格、材質、紋理資源為渲染層提供了模型渲染需要的數據。動畫片段、骨骼為動畫系統提供了動畫播放需要的數據。腳本文件和狀態文件為實體和組件提供了邏輯編輯需要的數據。渲染層渲染層：為EasyTwin提供了三維可視化能力。該層主要依賴Threejs提供的渲染能力，使用PBR和陰影進行真實感場景渲染、使用后處理技術實現畫面效果提升（抗鋸齒、顏色校正）、利用蒙皮技術實現角色動畫、精靈渲染技術進行POI渲染。

40、數字孿生世界企業聯盟 DTWEA數字孿生世界白皮書(2023)11功能層功能層：使用組件式架構提供了數字孿生系統開發中所需的各種功能組件。該層實現了孿生體和各種功能組件，通過向孿生體掛載組件來進行功能擴展。如通過向孿生體掛載模型組件，該孿生體就具有了模型渲染能力；掛載腳本孿生體就具備了自己的代碼邏輯；掛載狀態組件，該孿生體就具備了狀態編輯的能力。編輯器層：編輯器層：該層提供了場景編輯的GUI，直接通過可視化界面進行場景編輯，例如：模型導入、模型位置調整、場景導入導出、資源管理以及組件編輯等功能。EasyTwin的組態化功能可以較好的解決純代碼開發以及通過支持H5的游戲引擎打包WebGL開發孿生

41、場景的缺陷，在保障渲染效果、場景性能的前提下，實現場景高效開發、快速復用以及后續低成本的維護。以材質編輯系統、場景物體狀態和數據資產庫為例。材質編輯系統材質編輯系統一般Web3D項目開發流程為建模師在建模軟件（如Blender）中制作3D模型以及模型材質，之后導入Web3D引擎進行展示，但是當模型導入Web3D引擎后，模型師總會發現引擎中渲染效果和建模軟件中預覽效果有所差異。模型師需要在建模軟件中調整參數，然后再導入引擎中預覽效果，效率很低。造成渲染效果不一致原因很多，最主要因素是不同引擎PBR材質系統底層實現是不相同的，因此渲染出的畫面也是不同的。我們使用同一份模型和材質，在不同渲染引擎下畫

42、面還是有差異的。下圖為同一個模型在三種引擎（Threejs、Babylon、Cesium）下渲染的效果，可以看出即使都是Web端三維引擎，其渲染效果也是有差異的。數字孿生世界企業聯盟 DTWEA數字孿生世界白皮書(2023)12圖 5 不同 Web3D 引擎的渲染效果為了提高建模師的工作效率，EasyTwin將引擎材質系統開放到編輯器層，允許用戶直接在編輯器中創建材質資源，并調整材質參數。這樣建模師將模型導入EasyTwin后，直接在EasyTwin中對模型材質參數修改，即可預覽到最終渲染效果，不必再回到建模軟件中進行材質參數調整。用戶可界面化地對PBR材質參數進行調整，并實時預覽材質渲染效果

43、。同時 EasyTwin也會提供豐富的材質庫，模型導入EasyTwin后可以使用材質庫中的材質對模型進行材質替換。場景物體狀態場景物體狀態EasyTwin對孿生場景的物體抽象出不同的狀態，由此來簡化物體與其他場景的交互。在通常情況下實現標牌通過外部數據顯示不同樣式，首先需要在場景中創建不同樣式的標牌，并記錄其唯一值（id），通過控制標牌的顯影，這樣才能完成樣式的切換，當場景中物體和交互增多時，實現的成本也會劇增。而如果采用物體狀態的方法，那么僅需要給這個標牌設置上不同的樣式狀態，通過狀態列表來切換其狀態，即使交互復雜，也能和清晰的理清場景中各個物體間的交互關聯關系。數字資產數字資產數字資產包括

44、引擎內置的模型庫、數字要素、行業模版庫。數字孿生世界企業聯盟 DTWEA數字孿生世界白皮書(2023)13模型庫：內含各類型通用設備模型、設備零件模型，可通過組裝的形式，快速組裝搭建目標樣式及效果，通過對多種通用模型的堆疊、旋轉變換，得到和真實生產環境一致的、仿真高保真還原的業務模型，支撐下一步三維建模業務場景的構建開發。數字要素：提供常用數字要素，可在三維場景中添加散點、信息面板、飛線、路徑、圍欄、iframe等多種類型的數字要素，同時預置多套風格供選擇，可一鍵切換要素樣式。在數字要素中，可以通過手動打點、三維坐標（X、Y、Z）、經緯度坐標三種方式來實現時空業務數據融合，并結合實時數據來控制

45、相應數字要素狀態，做到與現實世界的虛實對應。模板庫：行業模版庫包含對行業中等核心生產指標和生產流程的數字化還原，高保真還原生產環境和重點檢測情況，通過數字要素、專業特效，實現對業務場景的一站式管理，利用模版庫快速構建專屬于客戶的數字孿生場景，實現降本增效的目的。數字孿生可視化平臺的數字資產庫內容豐富，且定期更新，更新最新的行業生產設備模型及相關孿生體模型，打通了資產庫和數字孿生可視化平臺的使用鏈路，便捷實用，一鍵創建快速復用?；贓asyTwin低代碼數字孿生融合渲染引擎的進行項目交付，主要涉及以下角色：PM/PD：與甲方對接確定需求以及提供原型圖；確定各部分效果呈現的參考圖；跟進項目需求變更

46、，協同客戶以及項目實施團隊；可視化可視化/UI設計師：設計師：根據PM/PD的需求文檔/原型圖/參考來產出設計方案與設計稿；設計稿定稿后制作UI；輔助PM/PD提供參考圖給到模型師；數字孿生世界企業聯盟 DTWEA數字孿生世界白皮書(2023)14在引擎中還原三維場景，把控二維至三維的美術效果一致性；模型師：模型師：根據業務需求提供定制模型；前端開發工程師：前端開發工程師：溝通數據格式與數據對接情況；與設計師合作設計屏內、場景的交互方式，并完成交互配置場景配置；在EasyV、EasyTwin中接入數據；3 3、C/S架構數字孿生應用建設探索架構數字孿生應用建設探索以基于游戲引擎的項目交付實踐為

47、例以基于游戲引擎的項目交付實踐為例主要有以下流程：1 1）數字孿生三維場景搭建和渲染數字孿生三維場景搭建和渲染數字孿生三維場景搭建是一種在數字空間實現物理世界場景的數字化建模和渲染的過程，是數字孿生技術的重要組成部分。數字孿生場景搭建包括需求分析、數據采集、模型構建、場景渲染、和優化迭代等方面。需求分析需求分析：需求分析是數字孿生場景搭建的第一步，也是最重要的一步。它決定了數字孿生場景搭建的目標、范圍、對象和需求，以及對應的視覺精度等級。視覺精度等級是指數字孿生場景與物理世界場景之間在視覺上的相似度或差異度，通常分為L1L5五個等級，從低到高表示視覺精度從低到高。不同的目標、范圍、對象和需求可

48、能需要不同的視覺精度等級來滿足。例如，如果要搭建一個用于城市規劃或交通仿真的數字孿生場景，那么L1級可能就足夠了；如果要搭建一個用于工業設計或教育培訓的數字孿生場景，那么L4級或L5級可能更合適。數字孿生世界企業聯盟 DTWEA數字孿生世界白皮書(2023)15數據采集數據采集：需要選擇合適的數據源、制作工具、渲染效果和交互方式來構建數字孿生模型和場景。不同的視覺精度等級，可能需要不同的數據源、制作工具、渲染效果和交互方式來實現。例如，如果要構建一個L1級的數字孿生場景，那么可能只需要基于衛星影像、地形數據、道路網絡等數據源來生成三維地圖；如果要構建一個L5級的數字孿生場景，那么還需要基于高清

49、攝像頭、傳感器網絡等數據源來采集實時數據，并利用置換貼圖、折射效果等渲染技術來提高細節感和動態感，并實現與人員車輛等元素之間自由交互。模型構建模型構建：三維模型是數字孿生世界的重要組成部分，可以反映物理世界的形態、結構、功能等特征。目前，常用的三維模型制作方式有BIM模型、傾斜攝影和在三維軟件中建模等。場景渲染場景渲染：數字孿生中的場景渲染一般是指使用三維建模技術構建出一個虛擬現實場景，并通過渲染引擎實現場景的高精度、高保真、實時渲染，同時將現實場景中的數據信息融合到虛擬場景中，實現對現實情況的監測和控制。在開始場景搭建前，首先要分析想要搭建的場景的風格、主題、氛圍等，并尋找一些參考圖片或類似

50、的項目，然后在渲染引擎中創建一個新的項目，并設置好場景的基本參數，如視角、光照、后處理等。使用場景管理工具，如層級、世界大綱、藍圖等，來組織和控制你的場景對象，并在視口中進行布局和擺放，并根據項目需求使用地形編輯器、程序化植被體積等，來創建和繪制地形和植被，并調整其材質和參數。最后使用燈光系統、天空球、霧效等，來設置和調整場景的光照和氛圍，并優化性能和效果。優化迭代優化迭代：通過對現實場景和擬真場景的數據收集、分析和反饋，不斷改進產品設計、工藝設計、工程設計等方面，提高產品的性能、質量和效率。比如可以替換或加工資產，使用高質量的模型、紋理和材質，提升美術效果和性能指標，使用LOD、Cull D

51、istance、數字孿生世界企業聯盟 DTWEA數字孿生世界白皮書(2023)16Lightmap等工具來優化場景，根據功能場景和用戶需求，優化頁面交互和視覺設計，提高用戶體驗和滿意度。2 2）數字孿生數據聯動和場景管理數字孿生數據聯動和場景管理數據與場景的融合渲染數據與場景的融合渲染舉例設備標記數據綁定和天氣天光環境系統條件進行說明。設備標記、數據綁定：設備標記、數據綁定：從CAD或者其他參考圖紙上找到設備對應的位置和編號。在UE中創建一個設備相關POI點，在POI里創建一個圖標組件和一個編號變量，圖標使用對應的設備圖標，編號變量公開給實例自由填寫，并在場景中對應位置上擺放設備POI并記錄編

52、號。若模型文件中有設備對應位置，可以通過模型文件導入的方式在場景中確定設備的位置，將每個設備模型替換為設備POI點，并記錄對應的設備編號。同時，在有需要點擊的設備里制作點擊POI后將設備ID傳給Web并高亮圖標，Web展示對應的設備信息。圖 6 POI 點標記天氣、天光環境等系統的調節：天氣、天光環境等系統的調節：使用自定義天空環境組件制作不同的天空光照效果，天空光照效果隨時間推移表現出清晨、白天、黃昏、夜晚四大不同環境效果。光照模擬符合真實大氣環境的散射影響，符合實際所在位置的經緯度對場景的影響。天空光照環境的時間設置可以選擇為接入標準的北京時間數據來實現孿生場景與真實世界的時間與環境數字孿

53、生世界企業聯盟 DTWEA數字孿生世界白皮書(2023)17同步。天氣效果受場景效果需要經過細致的調節，比如晴天、雨天等。在場景材質上制作雨水濕潤效果，在需要的時候開啟?？紤]到雨水打擊到模型表面，模型從Web/API或者其他方式接入天氣數據，例如當為晴天時，環境晴朗，不啟用模型的雨水濕潤效果；當為雨天時，天空下雨，同時啟用模型的雨水濕潤效果。交互場景鏡頭的管理交互場景鏡頭的管理和和設定設定場景管理場景管理：不同區域的場景分層管理是指到達對應區域時展示對應區域的場景，使用場景管理器可以實現對不同的場景進行管理。當從場景A切換到場景B時，先用場景管理器將場景A進行卸載操作，再用場景管理器將場景B進

54、行加載，加載完成后從當前鏡頭過渡到場景B的對應鏡頭，并記錄場景狀態。鏡頭管理：鏡頭管理：不同的場景分別制作多個不同的鏡頭視角（調整包括鏡頭的位置、旋轉、鏡頭距離、是否鎖定等），對于不同鏡頭設定不同的編號，根據用戶的操作對不同視角進行切換。如查看建筑體不同的視角場景，當用戶點擊建筑體左側按鈕時，Web向游戲引擎傳遞一個視角切換到建筑體左邊的JSON數據，游戲引擎接收到JSON數據后進行解析，然后將視角從當前位置切換到建筑體左邊對應的視角上。3 3）場景發布和系統部署場景發布和系統部署WebWeb+游戲引擎的交互聯動和游戲引擎的交互聯動和程序封裝打包程序封裝打包：使用Web和游戲引擎之間的通信插件

55、，將對應的Web頁面嵌入到游戲引擎中，可將帶有可視化圖表的頁面與三維孿生場景一起展示，并做交互聯動。數字孿生應用程序系統制作完成后，進行打包程序輸出，輸出文件為EXE格式。將EXE文件復制到Windows電腦中，再通過程序的配置文件修改我們需要的WebURL、傾斜攝影模型URL、TMS相關URL等?？蛻舳诉\行模式客戶端運行模式：將打包后的客戶端程序放置到對應電腦上，修改好相關的網頁、傾斜模型地址，直接打開程序即可運行。數字孿生世界企業聯盟 DTWEA數字孿生世界白皮書(2023)18云渲染模式云渲染模式：將打包后的客戶端程序放置到對應服務器上，安裝云渲染服務。設置對應的參數（IP地址/端口號）

56、，啟動云渲染服務、啟動客戶端程序，使用其他電腦通過Web瀏覽器打開對應地址展示遠程的客戶端畫面?；谟螒蛞孢M行數字孿生項目交付，主要涉及以下角色：PMPM/PDPD：與甲方對接確定需求以及提供原型圖；確定各部分效果呈現的參考圖（如設計方面的UIUI風格及場景部分的場景風格）；跟進項目進行溝通；設計師：設計師：根據PM的需求原型圖參考來設計方案與設計稿；設計稿定稿后制作UI；輔助PM提供參考圖給到場景；跟場景對接把控二維和三維的美術效果一致性；模型模型師師：根據場景地編需求提供定制模型；（項目建模）根據場景地編需求提供預制模型；（資產庫制作）場景地編：場景地編：根據PM與設計師提供的美術效果參

57、考制作場景氛圍；根據場景內容對模型提出模型需求，并與其進行對接驗收；與TA對接制作各類特殊效果；制作數字孿生三維場景；與開發對接場景內的功能需求；數字孿生世界企業聯盟 DTWEA數字孿生世界白皮書(2023)19TATA：根據場景地編的需求提供特殊材質效果、程序化生成、粒子特效、提高效率的工具等；與開發對接處理交互時產生的視覺效果；（如拆樓、水壩放水的水流等需要按鈕觸發的效果）數字孿生應用開發工程師數字孿生應用開發工程師：根據地編制作的場景與設計師提供的素材及PM的需求進行功能開發；對場景內產生交互的內容進行配置；對項目進行打包；提供相關技術支持；前端前端開發工程師開發工程師：和客戶溝通數據格

58、式與情況；與設計師合作設計屏內的交互方式；數據接入；和數字孿生應用開發工程師進行交互配置；與其他的集成系統進行聯通（如東站的協同系統）；數字孿生世界企業聯盟 DTWEA數字孿生世界白皮書(2023)20三三、數字孿生、數字孿生核心核心技術：技術：加速發展和融合應用加速發展和融合應用中國信通院在數字孿生城市白皮書（2022年）中指出，數字孿生城市技術集成性高，核心板塊日漸清晰，當前已逐步深入到城市全要素表達、業務預警預測、場景仿真推演、態勢感知只能決策等多個環節2。數字孿生技術的向前發展和融合應用，使得數字孿生在城市、流域、工廠等數字化場景的建設中得到了廣泛的應用，為現實世界的數字化和虛擬化提供

59、了堅實的技術支持。本章將圍繞數字孿生世界建設7大核心能力，物理世界感知能力、數據治理能力、空間數據采集與處理能力、數字孿生高效建模能力、數字孿生場景渲染能力、動態仿真能力、虛實交互能力進行展開描述。（一）（一）物理世界感知能力物理世界感知能力物聯網（Internet of Things,IoT）是通過智能傳感器、射頻識別設備（RFID）、衛星定位系統等信息傳感設備，按照約定的協議，把各種設備連接到互聯網進行數據通信和交換，以實現對設備的智能化識別、定位、跟蹤、監控和管理的一種網絡。物聯網的技術構成主要包括感知與標識技術、網絡與通信技術、計算與服務技術及管理與支撐技術四大體系。感知和標識技術是物

60、聯網的基礎，負責采集物理世界中發生的物理事件和數據，實現外部世界信息的感知和識別，包括多種發展成熟度差異性很大的技術，如傳感器、RFID、二維碼等；網絡是物聯網信息傳遞和服務支撐的基礎設施，通過泛在的互聯功能，實現感知信息高可靠性、高安全性傳送；海量感知信息的計算與處理是物聯網的核心支撐，服務和應用則是物聯網的最終價值體現；管理與支撐技術是保證物聯網實現2CAICT 中國信通院：數字孿生城市白皮書（2022 年），2023 年 1 月發布數字孿生世界企業聯盟 DTWEA數字孿生世界白皮書(2023)21“可運行-可管理-可控制”的關鍵，包括測量分析、網絡管理和安全保障等方面（孫其博，劉杰，黎羴

61、，等，2010）。物理世界感知能力是數字孿生應用建設架構中的底層基礎，是物理世界信息輸入的基礎，是實現物理對象與其數字孿生應用間全要素、全業務、全流程精準映射與實時交互的重要一環。1 1、構建一體化感知網構建一體化感知網近年來，隨著計算機算力的大規模發展及算法的不斷突破，AI得到了快速發展，這為物理世界全域感知和管理監測等技術的研發和創新提供了強大的工具。構建一體化感知網主要是指利用定位、視頻監控、無人機、遙感等技術，以AI算法為監測技術賦能，實現感知范圍全域覆蓋，在擴大物理世界實時在線監測范圍的同時，提升監測能力，幫助使用人員以科技之眼實時掌握現場情況，實現全面感知、科學決策與智慧管理。如在

62、水利行業中透徹感知依托水利感知網實現，水利感知網是智慧水利的“感知系統”，實現了水利大腦對涉水對象及其環境信息的監測、感知，是水利大腦獲得信息輸入的渠道。水利感知網構建了智慧水利的智能感知體系，負責獲取涉水對象及其環境數據。水利感知網利用視頻監控設備，動態監測和實時采集河道/水岸線人、水、物三大類水利感知對象的業務特征和事件信息，通過視頻解析數據和智能化分析后。通過結構化的數據為管理者提供內容全面、質量可靠的全面感知。2 2、核心應用場景核心應用場景以智慧水利行業為例，水利感知一張網是建設數字孿生水利應用不可或缺的底層輸入，數字孿生平臺可將感知標識結果和智能算法分析的結果進行融合呈現。常見的水

63、利物數字孿生世界企業聯盟 DTWEA數字孿生世界白皮書(2023)22理感知應用場景有：智能水尺識別、漂浮物識別、排污口識別、水體顏色識別、積水識別、流速流量檢測、違法施工識別、煙火識別等。水位自動識別水位自動識別傳統的水位檢測是靠人工記錄數據，由于地形、環境因數水位的采集相當困難；并且人工排查數據進行判斷，存在一定的滯后。同時無法遠程監管，水位數據的及時性也是監管眾多難題之一。水位數據的采集，基于深度學習和傳統目標檢測算法的可以快速擬合出水位坐標的讀數。智能化的水位監測是基于計算機視覺、深度學習等算法，通過分析水位視頻或者圖像，得出觀測點各水尺的讀數，并結合水尺高程，實時計算出監測點的水位數

64、據，并根據預設的告警閾值，輸出相應告警數據。圖 7 宇視科技水位感知監測應用水體顏色識別水體顏色識別水體污染是環境污染防治的最主要指標之一，當前，水質的數據采集大多數需要人工數字孿生世界企業聯盟 DTWEA數字孿生世界白皮書(2023)23采集河水，到實驗室化驗，出具水質監測數據報告，這種手段在數據的準確性和權威性上具有很大的優勢，但是在缺乏實時性和實效性，當問題出現的時候具有一定的滯后性。智能化的水體顏色識別對河道周邊企業排污口、農業畜牧排污口等水域水體狀態實時進行識別，結合漂浮物識別結果，可實現對水體污染狀態科學化的判斷，有效對違規污水排放等企業得到及時的處理，輔助管理者做出相應管理決策。

65、圖 8 宇視科技智能水體顏色識別應用積水監測識別積水監測識別在夏季，下穿道、低洼地區及各類隧道涵洞等，極易因極端天氣，形成積水，嚴重的情況下形成城市內澇，造成交通癱瘓、行人車輛被困等事件發生，對生命、財產安全造成不可估量的影響。智能化積水識別通過對攝像機監控畫面進行動態分析，精準判斷積水的狀態，并可設置相應閾值，達到預警閾值可立即進行預警，無需人工值守，將現場圖像、積水面積等推送給相關人員，并追蹤記錄預警處理過程，實現對積水的自動監測，自動預警，以及處理過程追蹤及記錄等。數字孿生世界企業聯盟 DTWEA數字孿生世界白皮書(2023)24圖 9 宇視科技智能積水識別應用（二）（二）數據治理能力數

66、據治理能力隨著世界經濟由工業經濟向數字經濟轉型，數據逐步成為關鍵的生產要素，企業開始將數據作為一種戰略資產進行管理。數據從業務中產生，在IT系統中承載，要對數據進行有效治理，需要業務充分參與，IT系統確保遵從，這是一個非常復雜的系統工程。實踐證明，企業只有構筑一套企業級的數據治理綜合體系，明確關鍵數據資產的業務管理責任，依賴規范的制度流程機制，構建有效的管理平臺及工具，數據的價值才能真正發揮出來。1 1、數據治理架構數據治理架構圖 10 袋鼠云數據治理架構數字孿生世界企業聯盟 DTWEA數字孿生世界白皮書(2023)25構筑數據治理體系的過程，即以數據應用為核心打造“良性循環的閉環數據治理管理

67、體系”的過程。各IT系統獲取業務活動產生的各類數據后，經過系統的數據治理、管理，不斷挖掘、變現數據價值，拓展、深入數據應用場景，指導業務決策，同時在不斷應用數據過程中基于發現的數據問題，通過數據治理、管理的過程不斷修訂，推動業務系統全面升級，真正優化業務流程管理機制及規范，最終構建數據“獲取管理變現發現應對修正”的閉環管理機制。以數據應用核心，數據治理平臺工具為支撐，在數據治理組織/制度保障下，不斷通過數據治理手段，推動實現數據標準化及業務標準化，實現業務、技術、管理、平臺的有效聯動。在數據治理綜合體系內，數據治理核心模塊包括數據治理規劃、數據治理職能及數據治理平臺工具，數據治理規劃是指數據治

68、理體系與規劃、數據治理組織與職責、數據治理制度及流程，是數據治理規范化管理的核心模塊；數據治理職能包括數據標準管理、數據質量管理、數據架構及模型管理、數據開發、元數據管理、主數據管理、數據生命周期管理、數據安全管理八大職能，實際過程中，企業通常會合并管理；數據治理平臺工具包括數據開發平臺、數據資產管理平臺、數據質量管理平臺、數據服務平臺，通常數據治理平臺工具基于數據治理的階段功能并不完全一致，實踐中平臺工具通常綜合多方面功能，而不是單平臺功能。三大模塊互為動力，數據治理規劃指導數據治理職能的全面發揮，數據治理各項職能通過數據治理平臺工具協助管理，數據治理平臺工具支撐數據治理規劃的落地及優化，數

69、據治理規劃各層面逐步固化在數據治理平臺上，數據治理平臺輔助數據治理各項職能的管理，通過數據治理各項職能不斷落實和完善數據治理規劃，實現組織數字化轉型，固化管理機制及流程體系。數字孿生世界企業聯盟 DTWEA數字孿生世界白皮書(2023)262 2、數據治理模式數據治理模式數據治理模式是指企業基于不同的數據治理目標，根據企業組織、系統、數據應用的現狀，以何種數據治理策略開展數據治理活動。根據袋鼠云8年的實踐證明，通常數據治理模式包括三種基本模式。模式一：自下而上，以數據架構為重，開展數據治理。模式一：自下而上，以數據架構為重，開展數據治理。這種模式重在數據架構，層層向上治理數據，至數據應用層。這

70、種模式從底層數據切入，基于現有數據基礎，盤點、建設、治理、應用層層展開，對企業整體的數據思維、數據治理水平要求較高，通常適用于數據量重、業務應用輕大型技術型企業，或政府機構，或新建、自研系統較多的企業。模式二：自上而下，以明確的數據應用為重，開展數據治理。模式二：自上而下，以明確的數據應用為重，開展數據治理。這種模式即單點應用式，通常以現有應用需求為核心開展數據治理。聚焦各個業務領域的數據應用、數據治理需求，在有需求、有資源、有驅動力的前提下，按需組織推進數據治理工作。只有業務部門的深入參與才能做好數據治理，只有針對業務自身需求進行的治理，才能得到業務部門的認可和支持。此模式通常圍繞數據應用的

71、需求進行數據治理，比如升級架構、更換平臺等涉及數據應用遷移時，或聚焦監管、上報類等明確數據應用時，圍繞數據應用進行數據治理。此模式通常適用于數據應用較強、業務部門較為強勢、但整體數據認知較弱的企業。這種模式的數據治理切入相對較為簡單，實踐證明，大部分企業數字化轉型初期會這種模式，慢慢探索企業的數據治理道路，這種模式有助于拉齊數據部門、業務部門的認知，提升企業整體數據認知，為未來數據治理的開展提供基石。模式三模式三：大規劃模式大規劃模式，從數據應用規劃入手從數據應用規劃入手，治理現狀治理現狀，規劃未來規劃未來，基于數據資產的基于數據資產的未來開展數據治理。未來開展數據治理。數字孿生世界企業聯盟

72、DTWEA數字孿生世界白皮書(2023)27這種模式需要企業全面梳理業務的現狀痛點及業務未來暢想，盤現狀、規劃未來，基于業務現在及未來的需求規劃分析應用場景，在應用場景藍圖規劃的范圍內，全面的梳理數據的現狀、規劃數據的未來，針對藍圖規劃中的數據需求，制定全方位策略，哪些新建系統、新購數據源？哪些需要現有數據系統升級，細化、標準化現有數據？哪些數據需求落地可行性較高？制定全面的規劃體系，劃分優先級，有節奏、有步驟地實現全面的數據治理。這種模式通常是企業的戰略項目，由高層推進開展，對數據、業務協同性要求較高，整個過程涉及系統改造升級、業務流程優化再造，是企業全面升級的過程。圖 11 數據治理三大基

73、礎模式3 3、數據治理實施路徑數據治理實施路徑數據治理實施路徑通常包含三個階段。第一階段：起步階段，業務運營數字化階段。第一階段：起步階段，業務運營數字化階段。這個階段主要是梳理企業面臨的現狀，響應痛點，探索業務場景化。企業逐步開始由信息化向數字化轉型，這個階段企業會重新審視原有的數據治理策略，重構數據治理戰略及實現路徑，逐步開始搭建數據治理框架、數據治理體系框架，升級原有的數據處理、應用模式，搭建大數據平臺，構建大數據采集、匯集、存儲、計算、服務的基礎能力，逐步整合各系統的數據，打破數據孤島，沉淀數據資產，探索業務場景化。第二階段：深入拓展階段，數據賦能常態化階段。第二階段：深入拓展階段，數

74、據賦能常態化階段。數字孿生世界企業聯盟 DTWEA數字孿生世界白皮書(2023)28這個階段數據應用成為重點，企業開始深挖數據價值，提高數據應用覆蓋。數據應用的范圍，由核心KPI指標的實現，逐步覆蓋全部核心業務，搭建完善的分析框架和洞察體系，不斷地提升業務決策質量。大數據平臺持續發揮大數據處理的能力，企業納入更多、更廣的數據內容，不斷擴大數據應用的廣度及深度，初步形成企業的數據資產地圖，數據標準體系逐步搭建，數據應用的效率大大提升，初步完成由“經驗主義”向“數據主義”的轉型，數據決策成為企業決策主要決策方式。這個階段，企業開始全面建立數據管理權限體系，完善數據治理機制，優化數據治理流程及制度體

75、系，由原有的“粗放式”管理升級為“精細化”管理，數據質量不斷提升，企業數據管理能力升級，逐步通過數據質量平臺、數據資產平臺、數據治理平臺工具等實現智能管理，企業數據思維認知全面提升。第三階段：智能應用階段，運營決策智慧化階段。第三階段：智能應用階段，運營決策智慧化階段。這個階段企業實現洞策合一，智慧場景應用成為常態，全面完成數字化轉型，探索數字業務，開啟新篇章。這個階段以智能應用為主，AI賦能成為常態，企業不斷地挖掘數據的價值、激發創新，開始為企業戰略性分析提供準確的數據依賴，在這個階段，有些企業甚至在原有商業模式上，激發新的業務模式。數據管理層面，由數據治理體系建設逐步向數據治理體系優化進階

76、，完善機制、流程，進一步細化數據管理職責；數據資產層面，完成全域數據資產建設，構建強壯的數據模型體系，完成企業數據標準建設，不斷完善數據資產體系；平臺工具層面，大數據平臺能力逐步向算法能力轉移，智能推薦算法模型開發成為常態化的需求，數據治理平臺逐步完善功能，協助企業智能化數據質量、數據標準、數據資產及主數據等模塊，企業真正進入運營決策智慧化階段。數字孿生世界企業聯盟 DTWEA數字孿生世界白皮書(2023)29圖 12 數據治理實施路徑三大階段4 4、大型數字孿生項目數據治理實踐大型數字孿生項目數據治理實踐某高鐵樞紐站總建筑面積達122萬方，年到發客流1.37億，東西跨度820米，是集高鐵、地

77、鐵、公交、長運、出租車等10種交通換乘方式于一體的亞洲最大的鐵路樞紐站之一，也是我國最重要的現代化綜合交通樞紐之一。該樞紐站涉及跨領域、跨地區、跨部門、跨層級、跨業務、跨隸屬關系的管理協作單位超過50家并集多種交通換乘方式于一體。在日常運行中，面臨站體結構復雜、管控難度大，突發大客流滯留應對難、人流密集疫情防控難、極端天氣搶險救援難、治安管控協同聯動難等一系列問題，為了更好地將管理經驗從線下轉為線上，需要大量的數據進行支撐。根據項目建設要求，成立某高鐵樞紐站數字治理實驗室及工作專班，構建鐵路、地方、院所、社會共同參與的“四位一體”驅動機制，完善“四橫四縱”的保障體系，形成運營單位主驅動、研究機

78、構深度協同、社會各方齊共享的格局。按照字模型理論，進行業務拆解、數據歸集、功能集成，建立以“IoT（物聯感知）+GIS（地理信息系統）+BIM（建筑信息模型）+公共數據”為核心的數據底座，通過數據分析、交互反饋、算法模型支撐，建立三維數字孿生系統，推動交通運行、資源配置、力數字孿生世界企業聯盟 DTWEA數字孿生世界白皮書(2023)30量調配等可視化管理，實現大型綜合交通樞紐精細化協同治理。圖 13 數字孿生 V 字模型一是明確應用任務。圍繞需求，明確客流預測預警、智慧防疫、氣象防災、消防安全、治安防控等5項一級任務，并逐項細化至最小顆粒度。如氣象防災包括雨、雪、冰雹、冰凍、大風、高溫等6個

79、二級任務，以及交通疏導、防滑處置等18個三級任務、63個四級任務。圖 14 某大型數字孿生項目需求概覽二是建立指標體系。圍繞5項一級任務，分別建立可量化的指標體系，并綜合運算生成壓力指數、通行指數、滯留指數、預警指數，直觀反映運行全景態勢。三是打通歸集數據。聯通系統平臺，通過調用、接入、采集等多種方式，歸集200余數字孿生世界企業聯盟 DTWEA數字孿生世界白皮書(2023)31項數據，形成某高鐵樞紐站安全防控數據體系。四是實現綜合集成。重點打造“一圖一庫一網+N個子場景”。一圖，即數字孿生全景運行圖，運用三維建模、仿真模擬等技術，以全景視圖和指標圖表等形式，可視化管理交通運行、資源配置、力量

80、調配等，實現統攬全局與精準對焦的有效協同。圖 15 某高鐵樞紐數字孿生全景運行圖一庫，即專題數據庫，聯通區一體化智能化公共數據平臺，存儲、歸集基礎數據、名錄數據、事件數據等，通過邊、云、超計算，生成治理數據。一網，即某高鐵樞紐站智管網，依托部門管理端和移動執行端，通過信息一體化、業務一體化、執行一體化，建立完整的事項發現、上報、流轉、處置、反饋工作鏈條和主體協作鏈路，實現跨部門、跨系統、跨地域、跨層級事項處置“一體協同”。N個子場景：根據急用先行、成熟先行的原則，先期打造客流預測預警、氣象防災、消防安全和治安防控4個子場景。數字孿生世界企業聯盟 DTWEA數字孿生世界白皮書(2023)32圖

81、16 某高鐵樞紐數字孿生應用數據治理成果數字孿生世界企業聯盟 DTWEA數字孿生世界白皮書(2023)33（三）（三）地理信息數據應用能力地理信息數據應用能力地理信息數據是數字孿生的核心基礎之一，它能夠把真實世界的空間結構和關系映射到數字世界，包含了靜態的地理元素和動態的時空變量，如道路、建筑、水系、交通流量、人口密度、環境質量等，它能夠反映真實世界的時空特點和動態變化，為數字孿生進行分析、預測、優化提供依據。在數字孿生應用的建設階段，地理信息數據是數字孿生應用的輸入，能夠通過各種傳感器和設備進行收集和傳送，并通過云計算和大數據技術處理和存儲，為數字孿生應用提供多方面、多層次、多來源的數據，并

82、通過機器學習和算法進行智能分析。在數字孿生應用的展示階段，地理信息數據是數字孿生的輸出，它能夠有效展示數字孿生的結果和效果，為用戶進行決策、控制、反饋提供途徑。在實際數字孿生項目中，我們通常將GIS數據分為矢量數據矢量數據和柵格數據柵格數據。矢量數據用于表示地圖上的點、線、面等幾何要素和屬性信息，例如道路、建筑物、地名等；柵格數據用于表示地圖上的圖像信息，例如衛星影像、地形圖、天氣圖等。1 1、矢量數據矢量數據矢量數據文件主要常見的數據格式有：GeoJSON、ShapeFile、TopoJSON、WKB/WKT（Well-known text）、KML/KMZ。其中在實際項目里最常見的GIS矢

83、量數據文件格式是GeoJSON和ShapeFile。數字孿生世界企業聯盟 DTWEA數字孿生世界白皮書(2023)341 1）GeoJSONGeoJSON是一種基于JSON（JavaScript Object Notation）格式的地圖矢量數據格式，它支持點、線、面等各種幾何要素，同時也支持屬性數據。在項目建設中常用于繪制行政在項目建設中常用于繪制行政邊界、建筑、路網、河流水系等邊界、建筑、路網、河流水系等。在EasyMap3中可獲取標準或自定義的行政邊界數據，例如華東區（江蘇省、安徽省、江西省、浙江省、上海市），下鉆層級支持中國-省-市-區、縣（不可下鉆至鄉鎮街道）。同時，EasyMap支

84、持手動繪制或自動生成點、飛線、軌跡、面的要素數據。圖 17 EasyMap 中生成點、線、面數據說明：EasyMap數據來源為高德開放平臺42 2）ShapeFileShapefile是一種開放的地圖矢量數據格式。它包含至少三個文件：.shp文件包含矢量幾何數據、.shx文件包含索引信息、.dbf文件包含屬性數據。項目建設中并不常直接使項目建設中并不常直接使用用3EasyMap：https:/map.easyv.cloud/4高德開放平臺：https:/ DTWEA數字孿生世界白皮書(2023)35shpshp數據數據，shpshp數據常作為源頭數據裁剪處理或直接轉換為數據常作為源頭數據裁剪處

85、理或直接轉換為GeoJSONGeoJSON使用使用。shp數據可在全國地理信息資源目錄服務系統和OpenStreetMap中獲取。2 2、柵格數據柵格數據常見的GIS柵格數據是遙感影像（衛星影像/衛星照片），更廣義的各種航拍的影像（照片）都是柵格數據。GIS中一些遙感應用的數據或空間分析、計算結果數據一般也都會以柵格數據的形式提供，柵格數據的大小根據數據空間范圍和分辨率正成正比。1 1）數字高程模型（數字高程模型（DEM）在山河數據的采集過程中，也同時能得到海拔高度信息，我們稱之為高程數據。數字高程模型是指通過有限的地形高程數據實現對地面地形的數字化模擬（即地形表面形態的數字化表達），它是用一

86、組有序數值陣列形式表示地面高程的一種實體地面模型，目前獲取數字高程模型的方式分為一下幾種：攝影測量、地面測量、已有地形圖數字化、已有的DEM庫中提取。圖 18 數字高程模型（DEM）數字孿生世界企業聯盟 DTWEA數字孿生世界白皮書(2023)362 2）數字表面模型（數字表面模型（DSM）數字表面模型是指用一組有序數值陣列表示地表物體表面高程的一種實體地面模型，一般特指那些特定比例尺系列、有著固定分幅范圍的、全面表達地表面的地形、地物特征的地圖。其內容特點是全面、均衡、不突出表達某種要素。一般包括：測量控制點、居民地、水系、交通、管線、地貌、植被等內容。圖 19 數字表面模型（DSM）3 3

87、）數字正射影像（數字正射影像（DOM）數字正射影像是指利用數字高程模型對掃描處理的數字化的航空像片/遙感影像（單色/彩色），經逐個象元進行投影差改正，再按影像鑲嵌，根據圖幅范圍剪裁生成的影像數據。具有精度高、信息豐富、直觀逼真、獲取快捷等優點，DOM的制作原理是依據其特點應用專業的地理信息遙感軟件對原始感遙影像經過輻射校正、幾何校正后，消除各種畸變和位移誤差而最終得到具有包含地理信息 和各種專題的衛星遙感數字正射影像地圖。數字孿生世界企業聯盟 DTWEA數字孿生世界白皮書(2023)37圖 20 數字正射影像（DOM）3 3、常見地圖坐標系常見地圖坐標系WGS84WGS84世界大地坐標系世界大

88、地坐標系：它是美國國防制圖局于1984年建立的，是GPS衛星星歷的參考基準,也是協議地球參考系的一種。如果地圖數據來源為MapBox、Cesium、OpenStreetMap，那么數據使用的坐標系基本為WGS84。GCJ-02GCJ-02火星坐標系火星坐標系：由中國國家測繪局制訂的地理信息系統的坐標系統。國內出版的各種地圖系統必須至少采用GCJ-02對地理位置進行首次加密。如果地圖數據來源為高德地圖、騰訊地圖，那么數據使用的坐標系為GCJ-02。BD-09BD-09百度坐標系百度坐標系：在GCJ-02坐標系基礎上再次加密，如果地圖數據來源為百度地圖，那么數據使用的坐標系為BD-09。數字孿生世

89、界企業聯盟 DTWEA數字孿生世界白皮書(2023)38CGCS2000CGCS2000國家大地坐標系國家大地坐標系：根據國家測繪法規定，中國建立全國統一的大地坐標系統。如果地圖數據來源為天地圖，那么數據使用的坐標系為CGCS2000。測試下來與WGS84世界大地坐標系相差15cm左右，數值不準確，僅供參考。4 4、在線地圖服務在線地圖服務在線地圖服務通常包含矢量數據和柵格數據兩種類型的地圖數據，可通過API接口調用嵌入。在線地圖服務的矢量數據通常以矢量切片的形式提供，將地圖數據分割成一系列小的矢量圖塊，以便在網頁或移動設備上快速加載和顯示。柵格數據通常以柵格切片的形式提供，將地圖數據分割成一

90、系列小的柵格圖塊。常見的在線地圖服務提供商包括高德、百度、天地圖、OpenStreetMap、Mapbox等。（四）（四）數字孿生高效建模能力數字孿生高效建模能力創建高保真的數字孿生體虛擬模型是構建數字孿生應用的重要步驟之一，需要真實的再現物理實體的幾何圖形、屬性、行為和規則等。數字孿生體模型不僅要在幾何結構上與物理實體保持一致，更重要的是要能模擬物理實體的時空狀態、行為、功能等。1 1、三維數字孿生模型三維數字孿生模型三維數字孿生模型在數字孿生領域的應用可以分為以下幾個方面：三維數字孿生模型在數字孿生領域的應用可以分為以下幾個方面：三維數字孿生模型可提高數字孿生的精度和逼真度三維數字孿生模型

91、可提高數字孿生的精度和逼真度，使得虛擬世界中的數據模型能夠更好地反映真實世界中的物理對象或系統的狀態和變化。三維數字孿生模型可以支持數字孿生的多維度展示和交互三維數字孿生模型可以支持數字孿生的多維度展示和交互，使得用戶能夠從不同角度、不同層次、不同尺度觀察和操作虛擬世界中的數據模型，增強用戶體驗和效率。數字孿生世界企業聯盟 DTWEA數字孿生世界白皮書(2023)39三維數字孿生模型可以促進數字孿生的跨領域應用和創新三維數字孿生模型可以促進數字孿生的跨領域應用和創新，使得不同行業、不同場景、不同需求之間能夠通過共享和融合虛擬世界中的數據模型，實現協同創新和價值提升。在實際數字孿生項目交付中在實

92、際數字孿生項目交付中，通常對三維數字模型有以下要求通常對三維數字模型有以下要求，需要引起注意需要引起注意：精準化精準化。模型需要能夠準確地反映物理實體或系統的結構、屬性、方法和行為，以及與環境的交互。并且，具有足夠的細節和精度，以滿足不同層次和目標的分析和仿真需求。標準化標準化。遵循統一的規范和格式，便于三維數字模型在不同平臺和系統之間進行共享和交換。模型應該具有良好的可讀性、可理解性和可擴展性，以便于后期進行模型資產的修改和更新。輕量化輕量化。模型應盡可能地減少數據量和計算量，以提高運行效率和節省資源。需要采用合適的抽象和簡化方法，去除冗余和無關信息，保留模型核心特征?？梢暬梢暬?。模型應該

93、能夠通過圖形、圖像、動畫等方式進行直觀地展示，以便于用戶觀察、理解和操作。支持多種視角和尺度的切換，以適應不同場景下模型展示和變換的需求。若交付的數字孿生項目為若交付的數字孿生項目為B B/S S架構架構，為了實現高效和高質量的數字孿生場景為了實現高效和高質量的數字孿生場景，通常需通常需要注意模型大小要注意模型大小、格式和質量等方面的要求格式和質量等方面的要求，主要包括主要包括：模型的大小模型的大小。模型的大小決定了加載和渲染的速度，過大的模型會導致網絡傳輸和內存占用過高，影響用戶體驗。因此，模型需要進行合理的壓縮和優化，降低其數據量和復雜度。模型的格式模型的格式。模型的格式決定了其兼容性和功

94、能性，不同的格式有不同的特點和優劣勢。一般來說，WEB端可視化場景需要選擇支持動畫、紋理、材質等屬性的格式，例如GLTF、FBX、OBJ等。同時，也需要考慮瀏覽器對不同格式的支持程度，選擇最適合當前環境和需求的格式。數字孿生世界企業聯盟 DTWEA數字孿生世界白皮書(2023)40模型的質量模型的質量。模型的質量決定了其視覺效果和真實感，過低或過高的質量都會影響用戶體驗。過低的質量會導致模型失真、粗糙、不自然；過高的質量會導致渲染壓力過大、卡頓、延遲。因此，模型需要根據目標分辨率和設備性能進行適當的細分或簡化，并保持合理的比例和形態。2 2、模型數據的采集與處理模型數據的采集與處理在項目建設前

95、期，開發者需要對模型數據進行全面的采集與處理，為創建數字孿生場景打下堅實的數據基礎。隨著科學技術的不斷進步和社會需求的不斷變化，測繪技術也在測繪技術也在不斷發展和創新不斷發展和創新，主要有以下技術趨勢主要有以下技術趨勢：精密化、智能化和集成化。精密化、智能化和集成化。隨著測繪儀器設備的不斷更新換代，如全站儀、GPS接收機、數字航攝儀等，以及計算機、網絡、人工智能等信息技術的廣泛應用，現場測繪技術可以實現更高的精度、效率和自動化程度，同時可以實現多種數據獲取方式和多種數據處理方法的有機結合和協同作用。多源化多源化、多尺度化和多維化多尺度化和多維化。隨著遙感衛星、無人機、激光雷達等新型數據獲取平臺

96、和傳感器的出現和發展，以及大數據、云計算等新型數據管理和分析技術的推廣和應用，現場測繪技術可以獲取更豐富、更全面、更實時的地理空間信息，并可以從不同角度、不同層次、不同尺度來表達和展示這些信息。1 1）人工測繪人工測繪在實際數字孿生項目中，人工測繪通常需要單反攝像機、手機、360全景設備和人工拍照采集人員。在人工測繪采集的過程中，需要提前規劃好測繪路線，有序進行走動，遵循基本邏輯，先整體定位空間、后局部拍攝細節。對于簡單的單一模型體來說，人工測繪數字孿生世界企業聯盟 DTWEA數字孿生世界白皮書(2023)41方式更為靈活且成本較低；對于大型數字孿生場景的建設來說，一般不建議采用人工測繪的方式

97、。人工測繪一般來說可以分為以下幾個步驟人工測繪一般來說可以分為以下幾個步驟：1確定測繪的內容、范圍和精度，制定測繪的方案和方法。2選擇合適的測繪工具和設備，如三腳架、水準儀、經緯儀、激光垂準儀、全站儀、水平尺、游標卡尺等。3在現場進行測繪，按照規定的格式和要求記錄或輸入相關的數據信息，如水平角、豎直角、高程差等。4對測繪到的數據進行核對、整理和存儲，刪除或修改錯誤或重復的數據，保證數據的完整性和準確性。5對測繪到的數據進行分析、處理和應用，根據不同的目標和需求，利用計算方法、圖形工具或專業軟件等對數據進行加工、展示或報告。2 2）傾斜攝影傾斜攝影傾斜攝影測量是指在同一臺無人機上搭載著鏡頭相機從

98、垂直、傾斜等多角度采集影像數據、獲取完整準確的紋理數據和定位信息。傾斜攝影數據采集的過程中，一臺獲取垂直影像，另外四臺從前后左右4個方向同時獲取地物的側視影像。相機傾斜角度在4060之間，可以較為完整地獲取地物側面的輪廓和紋理信息。傾斜攝影技術大大降低了三維建模成本，能夠彌補傳統三維建模技術的缺陷，是大場景三維建模的重要選擇之一。傾斜攝影技術主要具有以下技術優勢傾斜攝影技術主要具有以下技術優勢：數字孿生世界企業聯盟 DTWEA數字孿生世界白皮書(2023)42一是高分辨率一是高分辨率。傾斜攝影平臺搭載于低空飛行器，可獲取厘米級高分辨率的垂直和傾斜影像。二是可以獲取豐富的地物紋理信息二是可以獲取

99、豐富的地物紋理信息。傾斜攝影從多個不同的角度采集影像，能夠獲取地物側面更加真實豐富的紋理信息，彌補了正攝影像只能獲取地物頂面紋理的不足。三是可以高效構建三維模型三是可以高效構建三維模型。通過垂直與傾斜影像的全自動聯合空三加密，無需人工干預，即可全自動化紋理映射，并構建三維模型。通過影像構建的真實三維場景，不僅擁有準確地物地理位置坐標信息，并且可精細的表達地物的細節特征，包括突出的屋頂和外墻，以及地形地貌等精細特征。但傾斜攝影技術也具有一定的局限性。傾斜攝影技術采用可見光進行測量，對天氣要求較高，并且對密集植被下的地形無能為力，對細小物體的建模能力不足。3 3）激光雷達測繪激光雷達測繪激光雷達測

100、量技術是最初由歐美發達國家發展起來并投入商業化應用的一門新興技術，集成了激光測距系統、全球定位系統（GPS）和慣性導航系統（INS）三種技術于一身，在三維空間信息的實時獲取方面取得了重大突破，為獲取高時空分辨率的地球空間信息提供了一種全新的技術手段，是當下較為先進的測繪技術之一。激光雷達測繪技術主要具有以下技術優勢激光雷達測繪技術主要具有以下技術優勢：一是可以一是可以快速獲取數字高快速獲取數字高程模型程模型。激光點云數據是激光雷達技術中最為直接的數據，點云數據的密度和精度都比較高，能快速清晰的顯示點位的三維坐標構架。經人工交替操作或自動運行，將人放射到地面植物中或建筑物之類的地形之外目標上的點

101、云統一分類、濾波或清除，之后構建三角網TIN，就能及時得到DEM。因為激光點密度非常大，數目比較繁多，DEM的生成也更為方便、準確。數字孿生世界企業聯盟 DTWEA數字孿生世界白皮書(2023)43二是自動化程度高二是自動化程度高。從飛行設計到數據獲取，到最終的數據處理，自動化程度非常高。通過GPS技術實時顯示飛行軌跡。不會發生漏拍的情況，避免人為錯誤。三是三是信息獲取敏感信息獲取敏感?？梢垣@取小于遙感影像或者雷達影像分辨率的目標信息，可穿透植被覆蓋物獲得地面點數據。四是四是傳感器工作條件傳感器工作條件局限性小局限性小。主要采用主動式測量，自行發射和接收激光脈沖，可穿透茂密植被直達地面，不受光

102、照和陰影的限制，獲取的數字高程模型更接近真實地表形態，受天氣影響較小。3 3、常見三維建模軟件常見三維建模軟件BlenderBlender是一款由美國公司PTC開發的數字孿生軟件，它可以將物理世界中的實體轉換為數字模型，并在數字環境中進行仿真和分析。Blender提供了一個可視化的界面，使用戶能夠輕松地創建、編輯和管理數字孿生模型。Blender還支持多種數據格式，包括CAD、PLM和IoT數據，以及各種傳感器和設備數據。Maya/3DMAXMaya/3DMAX是一款數字內容創建軟件，主要用于三維動畫、建模、仿真和渲染。在數字孿生領域中，可以用于建立虛擬孿生體。Substance 3D Pai

103、nterSP是Adobe公司旗下的一款專業的3D數字繪畫軟件，它具有強大的功能，被公認為是最具創新性和用戶友好性的3D繪圖器，廣泛用于游戲和電影制作以及產品設計、時尚和建筑中。在數字孿生中Substance 3D Painter能提供從無到有的貼圖繪制制作，使為3D資產創建紋理變得比以往更容易。數字孿生世界企業聯盟 DTWEA數字孿生世界白皮書(2023)444 4、手工建模手工建模數字孿生領域中，手工建模是一種常用的建立數字模型的技術，它可以幫助工程師們更好地理解和掌握產品的設計、制造、運營等方面的信息，從而更好地進行產品的優化和改進。在實際的數字孿生項目中，手工建模也是技術人員最常采用的建

104、模方式，可以靈活適應不同數字孿生場景需求，根據項目需求進行靈活修改和迭代，且更容易進行數字孿生可視化展示和交互操作，性能上也更具有優勢?；谑止つＰ椭谱鞯臄底謱\生建模方法主要涉及以下幾個關鍵技術基于手工模型制作的數字孿生建模方法主要涉及以下幾個關鍵技術：利用傾斜攝影等方式進行數據采集和處理利用傾斜攝影等方式進行數據采集和處理。在沒有BIM模型支撐的情況下，需要利用傾斜攝影、人工照片采集、激光點云等方式進行模型數據采集和處理。BIMBIM模型輕量化的處理流程模型輕量化的處理流程。在已有BIM模型的情況下，需要對原始BIM模型數據進行清洗、減面、壓縮等操作，以在實際項目中提高BIM模型的運行效率；

105、對于BIM模型輕量化處理流程。手工重構重建數字孿生模型手工重構重建數字孿生模型。對于無法進行人工采集且沒有BIM模型支撐的情況下，需要通過Blender等軟件對模型進行手工重構重建，并利用已有的既定知識或專家經驗來對模型制作過程和效果進行管理。1 1）傾斜攝影模型數據處理傾斜攝影模型數據處理傾斜攝影的處理：傾斜攝影的處理：通常情況下會選擇使用傾斜攝影處理軟件，根據航拍數據、航拍視頻等現實參考，結合孿生場景內的地形關系。對傾斜攝影模型進行一系列的數據對齊、模型裁剪等操作。對傾斜攝影內出錯或質量不足的部分進行處理，或者直接轉換成其他模型通用格式。從而讓傾斜攝影呈現出正確、符合項目需要的內容部分。數

106、字孿生世界企業聯盟 DTWEA數字孿生世界白皮書(2023)45圖 21 傾斜攝影模型示例傾斜攝影的優化：傾斜攝影的優化：通常需要將傾斜攝影的頂層數量進行二次構建、建立多層不同數量的瓦片層級。來處理傾斜攝影在孿生場景內加載速度慢、加載出現卡頓的情況。傾斜攝影的發布：傾斜攝影的發布：將已經處理優化后的傾斜攝影通過平臺加密上傳到官方平臺云端。不需要將傾斜攝影下載至本地，即可在孿生場景內通過直接鏈接URL的方式實時在線加載云端的傾斜攝影。傾斜攝影的加載方案：傾斜攝影的加載方案：需要對傾斜攝影的OSGB、3DTiles、URL三種格式進行轉換，來滿足數字孿生應用程序在面對不同網絡環境（內網、公網）時的

107、傾斜攝影加載情況。同時，若使用本地加載傾斜攝影的方式還可以一定程度上提高傾斜攝影的加載速度。數字孿生世界企業聯盟 DTWEA數字孿生世界白皮書(2023)46圖 22 加載傾斜模型示例2 2）PBR建模流程建模流程PBR（Physically-Based Rendering）流程其實是一個很復雜的概念，它的基本概念是一系列復雜的處理真實物理和光照的渲染器的組合，以及一系列使用標準化的表示真實材質參數的貼圖。本質上，PBR就是一個用于創建貼圖和渲染工作的整體系統，在不同的工具和引擎的作用下會產生不同的實現效果（一般指渲染器模型和貼圖的輸入類型）。伴隨著時代的發展，次世代技術PBR流程也隨之普及。

108、在游戲行業和數字孿生行業從最開始的傳統流程慢慢轉向PBR流程，比如我們現在經常能夠聽到次世代游戲/3A游戲的說法，指的都是使用次世代PBR流程制作的游戲。轉變主要原因來自于PBR流程的材質效果不但更接近于真實事物效果，而且制作效率相比傳統流程快了許多。圖 23 模型對比示例數字孿生世界企業聯盟 DTWEA數字孿生世界白皮書(2023)47下面是對傳統制作流程與下面是對傳統制作流程與PBRPBR流程的制作流程流程的制作流程、效果進行剖析對比效果進行剖析對比，不論傳統流程還不論傳統流程還是是PBRPBR流程最基礎的中模、高模、低模以及對模型的烘培是相同的。流程最基礎的中模、高模、低模以及對模型的烘

109、培是相同的。傳統流程傳統流程：首先需要對高低模進行烘培得到normal（法線）與AO，然后通過normal和AO轉出一張CAVITY貼圖，然后在PS中將AO進行正片疊底，CAVITY調整為疊加模式,以便區分物體的大體色塊。PBRPBR流程流程：在PBR流程中最后獲得的貼圖為AO、normal、Metalness、Roughness四張貼圖。PBR流程相比傳統流程去除了AO的疊加，只存有固定的AO貼圖，不包含任何的光影。法線的烘培流程與傳統流程相一致，增加的Metalness用來控制金屬的金屬度，非黑即白，白色為金屬，黑色為非金屬，而Roughness來控制材質的粗糙度，同樣也是用黑白來控制，越

110、白越粗糙反之越黑越光滑。此外，在PBR流程中使用3D紋理貼圖軟件制作可以通過軟件計算模擬出現劃痕、掉落漆、臟漬等，使得制作更為方便的同時效果也更加真實。在實際數字孿生項目交付的過程中在實際數字孿生項目交付的過程中，PBRPBR建模建模流程流程可以可以概括概括為以下步驟為以下步驟：1在建模軟件中建立中模，即基礎的三維模型；2在建模軟件中雕刻高模，制作擁有細節和紋理的高精度模型；3在建模軟件中拓撲低模，形成優化網格和拆分UV坐標的低多邊形模型；4在3D紋理貼圖軟件中烘焙貼圖，將高模的信息投影到低模上生成法線貼圖、環境光遮蔽貼圖等；5在3D紋理貼圖軟件軟件中繪制材質，創建高光度圖、粗糙度圖、金屬度圖

111、等材質貼圖；6在Blender等軟件中渲染，需要設置光源和環境，并調整參數和效果，最后導出。數字孿生世界企業聯盟 DTWEA數字孿生世界白皮書(2023)48圖 24 PBR 流程模型示例3 3）BIM模型輕量化處理模型輕量化處理BIM（Building Information Modeling）是繼CAD之后整個工程建設領域的第二次數字革命，對建筑行業的生產組織模式和管理方式產生了深遠的影響。BIM的核心是通過建立虛擬的建筑工程三維模型，利用數字化技術，為這個模型提供完整的、與實際情況一致的建筑工程信息庫。該信息庫不僅包含描述建筑物構件的幾何信息、專業屬性及狀態信息，還包含了非構件對象（如空

112、間、運動行為）的狀態信息?；贐IM技術，可以將建筑設施的各種信息集成在模型要素上，構建出建筑的數字孿生體。在數字孿生項目交付中在數字孿生項目交付中，BIMBIM模型的輕量化模型的輕量化主要主要是指是指通過對原始通過對原始BIMBIM模型數據進行清模型數據進行清洗洗、減面減面、壓縮等操作壓縮等操作，減少模型的體量和復雜度減少模型的體量和復雜度，以在實際項目中提高以在實際項目中提高BIMBIM模型的運模型的運行效率行效率，使其更適合在電腦使其更適合在電腦、手機等終端上查看和交互手機等終端上查看和交互。數字孿生建模人員可以通過Blender或其他建模軟件做BIM模型的輕量化，常見的操作有：可以使用

113、融合變形或混合變形（BlendShape）功能，將多個形狀組合成一個變形鏈，從而減少模型的頂點數和多邊形數。數字孿生世界企業聯盟 DTWEA數字孿生世界白皮書(2023)49使用多邊形簡化或網格簡化（PolygonReduction/MeshSimplification）工具，根據一定的標準和閾值，自動或手動地刪除或合并不必要的頂點和面。使用貼圖或材質（Texture/Material）來代替復雜的幾何細節，例如紋理貼圖，法線貼圖等。具體來看，常見的BIM模型應用軟件和格式有AutoCAD（.dwg/.dxf/.dwt/.dws）、Sketchup（.skp/.skb）、AutodeskRev

114、it（.rte/.rvt/.rfa）、SOLIDWORKS等。BIM模型經過輕量化處理后，需要導出至通用格式FBX或OBJ或datasmith，導入Blender或UE中進行進一步捋順。BIMBIM 模型應用軟件模型應用軟件支持格式支持格式主要作用主要作用輕量化處理輕量化處理AutoCAD.dwg/.dxf/.dwt/.dws常用于查看平面精確圖紙需要參考 CAD 中的總成圖，對線條進行拆解和區分，根據平面進行建模，貼圖可參考照片或其它相似的材質。Sketchup.skp/.skb常用于制作草圖模型參考SU 多為草圖類型的模型，相對模型較為潦草單薄或面數過多、連線雜亂。需要導出通用格式后，再進

115、行進一步細化或進一步減面優化。AutodeskRevit.rte/.rvt/.rfa常用于于建筑業BIM 體系中Revit 相對模型面數過多，需要導出通用格式至其它軟件進行優化或重新制作。SOLIDWORKS常用于工業高精度模型查看SOLIDWORKS 工業模型精細度一般極高，在面數過高的情況下，需要對模型進行 obj 的導出或者 stp 格式的導出，再導入通用軟件內進行減面制作。在在BIMBIM模型輕量化的過程中模型輕量化的過程中，建模人員需要注意以下問題建模人員需要注意以下問題：UVUV層面要求和規則層面要求和規則：需要保持UV坐標系的一致性，避免出現UV重疊或錯位的情況；使用合適的UV展

116、開方式，根據模型的形狀和貼圖的特征，選擇最優化的展開方法；使用高效的UV打包工具，將多個模型或材質的UV打包到同一個貼圖空間中，以減少貼圖數量和內存占用；使用無縫平鋪或三向投影等技術，避免出現明顯的接縫或拉伸等貼圖問題；數字孿生世界企業聯盟 DTWEA數字孿生世界白皮書(2023)50UV需要盡量減少空白區域，提高紋理的利用率和質量；UV需要根據模型的復雜度和細節進行合理的劃分和分組，避免出現過大或過小的UV塊。如下圖示例：若制作獨立貼圖則遵循尋以上UV層面要求，若制作Tiling貼圖則盡可能遵守貼圖層面要求（具體可細看下面貼圖層面案例細分）圖 25 UV 示例貼圖層面要求和規則貼圖層面要求和

117、規則：選擇合適的貼圖格式，根據不同的平臺和需求，選擇最優化的壓縮比和清晰度；控制貼圖數量和大小，盡量減少不必要的貼圖，并將多個貼圖打包到同一個圖片中；使用無損或有損壓縮工具，對貼圖進行壓縮處理，降低文件大小和內存占用；使用高效的UV展開和打包工具，避免出現UV重疊或錯位等問題，并提高貼圖利用率。數字孿生世界企業聯盟 DTWEA數字孿生世界白皮書(2023)51輕量化層面要求和規則輕量化層面要求和規則：選擇合適的減面工具，根據不同的模型格式和需求，選擇最優化的算法和參數；保持模型的完整性和拓撲結構，避免出現模型破損或變形等問題；保留模型的重要特征和細節，避免出現模型失真或質量下降等問題；使用高效

118、的數據壓縮和傳輸技術，進一步降低模型數據量和加載時間。模型輕量化處理通常會選擇使用模型減面工具進行減面優化處理，處理完成后導入Blender等軟件進行進一步優化理線制作。對于無法處理的模型，需要進行重新布線建模。5 5、程序化建模程序化建模隨著數字孿生和元宇宙相關領域的快速發展，三維模型的需求大幅上升，需要投入大量時間和精力的手工建模難以滿足時下已經暴漲的模型需求。為應對這樣的現象，高效率高質量的程序化建模方式得以推廣和發展。程序化建模是指根據計算機圖形學原理設定模型生成的規則，利用程序實現模型或貼圖的創建，建模人員可以通過調節參數快速生成具有多樣性和靈活性的模型，幫助建模人員大幅提高建模效率

119、。程序化建?？梢灾饕譃槿齻€階段，第一個階段是模塊化建模，將需要生成的模型拆分為不同的組件或者模塊；第二個階段是自變量建模，調整不同組件的長、寬、高等主要參數，可以生成大量變體，這樣為之后的組合與匹配提供了更為豐富的結果；第三個階段是按照一定規則將組件進行組合與排列，生成模型。與傳統建模方式相比，程序化建模的優點不僅是快速生成各種模型結果，還可以與游戲引擎對接形成高效的生產管線。對于生產管線來說，可復用性和可編輯性的特點讓程序化建模擁有更高的容錯率，同時也減少了不少重復工作。數字孿生世界企業聯盟 DTWEA數字孿生世界白皮書(2023)52當前，利用程序化建模的數字孿生應用已十分常見，三維建模

120、軟件已經推出可視化操作界面，便于建模人員快速實現程序化建模，如Blender、Adobe Substance 3D、CityEngine等，還有專門聚焦于程序化建模的軟件Houdini，這些工具為建模人員提供了極大的便利。本節中將介紹Houdini和CityEngine兩種程序化建模方式。1）HoudiniHoudini最初是為制作特效和動畫電影而設計的，其獨特的程序化生成技術可以快速創建高質量的3D模型和特效，為電影行業提供了一個革命性的工具。隨著技術的不斷發展和完善，Houdini的應用領域逐漸擴展到了游戲開發、虛擬現實、數字孿生等各個領域。Houdini程序化建模的核心是將3D內容的制作

121、過程轉化為程序的生成過程，通過對程序的調整和修改來實現對3D內容的精確控制。與傳統手工建模方式相比，Houdini的程序化生成技術可以實現快速生成各種復雜的3D模型、動畫和特效，并且具有高度的靈活性和可編程性。不僅為制作高質量的模型內容提供了一種高效、快捷、可定制的解決方案，而且也為數字孿生、工業設計、建筑可視化等領域提供了強大的支持。HoudiniHoudini具有以下技術特點具有以下技術特點，可以幫助技術人員快速制作高質量數字孿生模型可以幫助技術人員快速制作高質量數字孿生模型：參數化建模參數化建模。Houdini程序化建模的重要特點就是參數化建模，它可以利用參數控制建模過程中的各種屬性，從

122、而實現快速而靈活的建模。這種技術可以大大提高建模的效率，同時還可以讓技術人員輕松地進行修改和調整。數據流編程數據流編程。數據流編程是一種編程范式，它將程序看作是一組數據流，其中每個數據流代表著一組數據或者一組操作，Houdini的程序化生成技術就是基于這種思想實現的。它將數據和操作看作是一系列節點，通過連接節點之間的輸入和輸出，實現復雜的程序邏輯和生成過程。數字孿生世界企業聯盟 DTWEA數字孿生世界白皮書(2023)53非線性流程控制非線性流程控制。程序化建模的核心是對流程的控制，Houdini提供了一種非線性的、可視化的流程控制方式，即“節點圖”（Node Network）。使用節點圖，技

123、術人員可以隨時在不同階段添加、刪除、調整節點，實現對建模流程的靈活控制，同時可以更方便地進行迭代和調試。內建的幾何操作和算法內建的幾何操作和算法。Houdini內置了許多常用的幾何操作和算法，如布爾運算、剖分、變形、優化等，這些操作和算法可以幫助技術人員快速完成復雜的幾何操作和建模任務。Houdini程序化建模技術具有非常高的靈活性、可重復性、可視化和高效性。這些優勢能夠讓技術人員更好地適應項目需求和變化，提高模型生產效率和質量，并讓技術人員更加專注于創意和創新。在數字孿生領域在數字孿生領域，HoudiniHoudini技術的技術的應用可以幫助廠商提高數字孿生應用可以幫助廠商提高數字孿生場景場

124、景的制作效率和的制作效率和質量質量，解決解決場景場景建模、數據采集、建模、數據采集、場景場景模擬等問題模擬等問題：大規模場景建模大規模場景建模數字孿生領域需要對現實世界中的物體和場景進行數字化建模，這通常需要耗費大量的時間和精力。使用程序化生成技術，可以通過編寫腳本自動化建模過程，大大加快場景建模速度。城市建筑場景生成。Houdini程序化生成可以用于快速創建高度真實的城市場景?？梢酝ㄟ^簡單的參數控制快速生成符合規劃標準的城市場景。此外，Houdini還可以通過實現城市道路系統、建筑物等元素的可編程化，以及通過使用各種分形算法和L-系統算法、或是基于GIS數據來自動生成城市場景。數字孿生世界企

125、業聯盟 DTWEA數字孿生世界白皮書(2023)54圖 26 基于 Houdini 生成的城市建筑場景自然環境生成。利用Houdini程序化生成，藝術家和技術人員可以快速創建逼真的自然環境場景。通過使用L-系統、分形算法等方法，Houdini可以自動地生成樹木和植被，并為它們分配逼真的材質和紋理。此外，Houdini程序化生成還可以用于創建地形、河流、湖泊等自然景觀元素。圖 27 基于 Houdini 生成的自然環境場景高精度數據采集高精度數據采集數字孿生領域需要對現實世界中的物體和場景進行高精度的數據采集，例如使用激光掃描儀等設備進行點云數據采集。使用程序化生成技術，可以對采集到的數據進行快

126、速、準確的處理和優化。數字孿生世界企業聯盟 DTWEA數字孿生世界白皮書(2023)55高效模擬高效模擬數字孿生領域需要對各種物理現象進行模擬，例如機械運動、流體運動等等。使用程序化生成技術，可以通過編寫腳本快速生成各種復雜的模擬場景，大大提高了模擬效率和精度。高效的數據管理高效的數據管理數字孿生通常需要大量的數據存儲和管理，包括場景數據、紋理數據、模型數據等等，這些數據量通常非常龐大，需要一定的存儲和管理能力。Houdini程序化生成技術可以通過高效的數據節點、緩存機制等來管理這些數據，從而提高數據的讀取和處理效率。2）CityEngineCityEngine是一款使用基于代碼的程序化方法來

127、高效地生成三維城市模型的軟件。最初它被應用于城市規劃、建筑、可視化、游戲開發、娛樂、GIS、考古和文化遺產等領域。CityEngine作為一款3D建模軟件，其擁有可以與GIS數據集成，并提供編輯工具、立面紋理、報告和儀表盤生成以及3D模型創建等易用功能的特點。支持多種格式的導入和導出，有較好的數據兼容性，如OBJ、Collada（DAE）、DXF等。這些獨特的能力讓其可在比傳統建模技術更短的時間內創建大規模、交互式和沉浸式城市環境。尤其是其可以基于真實的地理信息系統（GIS）數據來生成與現實較為匹配的城市模型，很好的滿足了數字城市大范圍城市模型的需要，大大提高了孿生體場景建模的效率。CityE

128、ngine最大的特點在于他可以使用網絡上的可以使用網絡上的GISGIS數據，根據數據，根據S ShapehapeF Fileile類的文件類的文件來生成具有建筑輪廓來生成具有建筑輪廓、建筑高度建筑高度、建筑外立面材質的城市集群或城市道路網線建筑外立面材質的城市集群或城市道路網線。并且，由于可以通過DEM數據級影像圖數據生成與建筑輪廓相匹配的地形保證，因此較好的保證了生成模型的準確性。同時，由于CityEngine內規則文件的存在，使用者可以自由的在全數字孿生世界企業聯盟 DTWEA數字孿生世界白皮書(2023)56局層次對生成的建筑進行形狀、類型、紋理的調整，在保持邏輯性的前提下提高了場景建模

129、的效率。此外，CityEngine還具備城市規劃功能城市規劃功能，能夠快速地創建和修改城市布局，并根據道路、街區、宗地等要素進行調整。CityEngine也支持批量建模功能批量建模功能，能夠將CGA規則文件應用到多個宗地上，實現批量生成建筑物模型。（五五）數字孿生場景渲染能力數字孿生場景渲染能力使用三維建模技術構建出的虛擬現實場景后，需要通過渲染引擎實現場景的高精度、高保真和實時渲染。同時，需要將現實場景中的數據信息融合到虛擬場景中，實現對現實情況的監測和控制。目前大多數數字孿生城市項目在三維渲染引擎的技術選型上通常是2種方案，一種是基于C/S架構的主流游戲引擎技術路線（Unreal Engi

130、ne、Unity3D等），另外一種是基于B/S架構的WebGL技術路線。數字孿生場景渲染能力是當下數字孿生項目實際交付過程中的核心關注能力之一，本節將基于B/S和C/S兩種技術架構以及云渲染技術架構分別介紹。1 1、WebGL技術路線技術路線1 1）基于基于 WebGL 的三大數字孿生技術路線的三大數字孿生技術路線A.A.基于基于 WebGL 純代碼開發純代碼開發使用基于WebGL封裝的渲染庫直接進行開發，例如three.js、babylon.js。適用于體量較小、開發周期短而效果相求不高的項目數字孿生世界企業聯盟 DTWEA數字孿生世界白皮書(2023)57優勢優勢：靈活性高：靈活性高：根據

131、業務需求進行深度定制，且易于其他業務系統通信或集成；代碼冗余少：代碼冗余少：代碼體量小，易于問題排查；建設成本低建設成本低；劣勢：劣勢：復用性低：復用性低：由于根據業務需求進行深度定制可復用的代碼少，難以模塊化以至于無法通過該路線批量化交付項目；效果較差：效果較差：能支撐的三維場景體量小，能達到的渲染效果比較有限，難以實現中大型場景或較為寫實的場景風格；B.支持支持 H5 的游戲引擎打包的游戲引擎打包 WebGL使用C/S的游戲引擎開發場景后打包成WebGL，例如Cocos、Egret、Unity3D。適用于業務特點上偏向于游戲，且無需于其他業務系統集成、通信的項目。優勢優勢：建設成本較低建設

132、成本較低：C/S的游戲引擎提供了較為成熟完善的編輯器和工具，能夠低成本實現高質量效果和高性能；復用性高；三維渲染效果好；劣勢：劣勢：靈活性低：靈活性低：難以嵌入其他業務系統或通信；實現專業領域下的特有業務成本高或不可實現；數字孿生世界企業聯盟 DTWEA數字孿生世界白皮書(2023)58難以基于場景進行二次開發；學習成本高學習成本高；代碼冗余多：代碼冗余多：游戲場景中場景和邏輯同等重要，邏輯上多為事件驅動。且游戲場景對動畫、特效、性能、包體和UI要求都很高。而數字孿生重場景、輕邏輯、以數據驅動為主，由于業務差異導致打包的WebGL代碼冗余過多；維護成本高：維護成本高：封裝度過高，做后期優化空間

133、小，bug難排查；每次場景修改都需要重新打包WebGL；C.自研自研 B/S 低代碼融合渲染引擎低代碼融合渲染引擎基于WebGL封裝的渲染庫開發適用于數字孿生項目的融合渲染引擎，再基于自研的引擎的進行開發，例如EasyTwin數字孿生融合渲染引擎。適用于有大量中大型數字孿生需求，項目間具有一定的可復制性且有與別的業務系統耦合的需求。優勢：優勢：靈活性高：靈活性高：可根據通用業務自由定制；學習成本較低：學習成本較低：低代碼化開發過程，開發人員無需熟知WebGL等技術棧；代碼體量合適：代碼體量合適：完全根據業務確定引擎功能；可深入到引擎底層做性能以及渲染效果的優化；排查bug高效、解決問題徹底；復

134、用性高：復用性高：業務的可復用點可得到引擎層的支持；數字孿生世界企業聯盟 DTWEA數字孿生世界白皮書(2023)59維護成本低：維護成本低：低代碼化、配置化實現孿生場景，業務的修改以及場景上的修改不需要修改代碼；效果較好：效果較好：可開發各種通用或定制的編輯器，實現技術與美術的結合；劣勢：劣勢：渲染引擎的研發成本高：渲染引擎的研發成本高：需要較強的技術能力通用化、組態化引擎的場景編輯能力、渲染效果、以及業務邏輯開發能力；2 2）基于基于 WebGL 的數字孿生場景實踐的數字孿生場景實踐以自然場景中的植被為例進行介紹，基于WebGL在地形模型上刷出符合自然環境的植被，并控制性能消耗。準備工作：

135、準備工作：1根據地形網格生成地形高度圖(中間圖)，白色表示最高點，黑色表示最低點，通過山的高度校對植被的垂直方向坐標；2在現有地形模型的基礎上，把相機放到模型正上方，范圍覆蓋整個地形，渲染一幀導出深度緩存；3在PS中處理成一個黑白圖片，白色表示”種樹”，黑色表示“不種樹”(左圖)；4計算生成植被點位的世界坐標；數字孿生世界企業聯盟 DTWEA數字孿生世界白皮書(2023)60生成植被生成植被示示例：例：1生成噪聲圖，用于給定植被的XY坐標、種類、色調、大小一個有規律的隨機(右圖)；2為了生成的植被具備上下的空間層次，植被會包括以下表現方式：土壤紋理、草地紋理、草、灌木、樹木；3為了生成的植被具

136、備遠近的空間層次，會有以下實現植被的方式：模型、廣告牌、ViewBillboard；性能優化：性能優化：1視錐體剔除；2遮擋剔除；3實例化渲染；4LOD；5GPU Drvien；生成效果生成效果：圖 28 基于 WebGL 生成的數字孿生植被自然場景數字孿生世界企業聯盟 DTWEA數字孿生世界白皮書(2023)612 2、Unreal Engine游戲引擎游戲引擎Unreal Engine（下文簡稱為UE），是一款由Epic Games開發的游戲引擎，用于創建電子游戲、虛擬現實和增強現實應用、數字孿生等內容。UE支持實時渲染、高品質的圖形效果和物理模擬、可擴展的藍圖視覺腳本語言，以及跨平臺和多

137、語言支持等特性。UE還為開發者提供了完整的工具集，包括編輯器、資源管理器、代碼編輯器和調試器等，以便他們在一個集成化的環境中進行開發。UE在數字孿生領域中發揮著重要的作用，可以用于創建高度仿真的虛擬環境，以便實現虛擬演練、測試和模擬，提高效率并降低成本。1 1）UE 的特性的特性強大的渲染引擎和物理模擬系統強大的渲染引擎和物理模擬系統UE擁有強大的渲染引擎和物理模擬系統，可以實現高質量的圖形渲染和物理模擬。UE的渲染引擎使用了基于PBR（Physically Based Rendering）的渲染技術，可以模擬真實物體的反射、折射、散射等光學效果，從而讓場景更真實。同時，UE的渲染引擎還支持全

138、局光照、陰影、體積光等效果，可以讓場景更加細膩。UE的物理模擬系統可以模擬真實世界中物體的運動、碰撞、摩擦、彈性等效果。開發者可以使用UE提供的物理引擎來模擬車輛、物品、角色等的物理運動，同時還可以使用腳本來控制物體的行為，從而實現更加豐富的游戲玩法。實時渲染和交互性實時渲染和交互性UE支持實時渲染，可以讓開發者在編輯器中實時預覽場景的效果。開發者可以通過編輯器實時調整場景中的元素、光照、材質等參數，以便更好地觀察和調試場景。數字孿生世界企業聯盟 DTWEA數字孿生世界白皮書(2023)62UE具備較強的交互性，可以實現交互式的游戲和虛擬現實應用。開發者可以通過UE提供的輸入設備接口來控制角色

139、、物品等的運動和行為，從而讓游戲和應用更加生動、真實?？梢暬_本語言和藍圖系統可視化腳本語言和藍圖系統UE提供了一種可視化的腳本語言藍圖系統，可以幫助開發者快速構建游戲邏輯和應用功能。藍圖系統提供了一系列的節點和連接，開發者可以通過拖拽和連接來構建腳本，而不需要編寫代碼。同時，UE還支持藍圖與C+代碼的混合使用，可以讓開發者在需要的時候使用C+代碼來增強功能。圖 29 藍圖系統隨著UE5的發布，UE游戲引擎有以下新特性可以應用于數字孿生領域：NaniteNanite技術技術該技術使用UE引擎的光線追蹤技術來實現實時渲染，可以呈現數十億個多邊形的場景，而不需要將它們分割成小塊進行處理。這使得數字

140、孿生行業的專業人士能夠以更高的精度和更快的速度創建更復雜的場景和模型。數字孿生世界企業聯盟 DTWEA數字孿生世界白皮書(2023)63LumenLumen技術技術這是一種全局光照技術，可以實時計算光線在場景中的反彈和折射，使數字孿生場景看起來更加真實。MetaHumansMetaHumans的新工具的新工具可以輕松創建高度逼真的人物模型。這些模型可以用于游戲、虛擬現實和數字孿生行業中的各種應用。2 2）基于基于 UE 的數字孿生場景實踐數字孿生場景實踐環境模擬仿真環境模擬仿真數字孿生天氣系統圖 30 基于 UE 的數字孿生天氣系統晴天/陰天/雨天/雪天數字孿生世界企業聯盟 DTWEA數字孿生

141、世界白皮書(2023)64數字孿生晝夜交替系統圖 31 基于 UE 的晝夜交替系統數字孿生四季切換系統圖 32 基于 UE 的數字孿生四季切換系統春/夏/秋/冬數字孿生世界企業聯盟 DTWEA數字孿生世界白皮書(2023)65動態數據展示動態數據展示熱力數據展示圖 33 基于 UE 的熱力圖交通路況模擬圖 34 基于 UE 的交通路況模擬展示和 POI 點展示數字孿生世界企業聯盟 DTWEA數字孿生世界白皮書(2023)66動畫特效展示動畫特效展示漫游路徑導航圖 35 基于 UE 的路徑導航效果粒子特效展示圖 36 基于 UE 的粒子特效模擬火災效果數字孿生世界企業聯盟 DTWEA數字孿生世界

142、白皮書(2023)67人物效果模擬圖 37 基于 UE 的人物動態效果模擬自定義描邊效果圖 38 基于 UE 的自定義描邊效果應用數字孿生世界企業聯盟 DTWEA數字孿生世界白皮書(2023)68模型切割透視效果圖 39 基于 UE 的模型切割透視效果和電梯透視管理3 3、Unity3D游戲引擎游戲引擎Unity是一款由Unity Technologies公司研發的跨平臺2D/3D游戲引擎。它以交互的圖型化開發環境為首要方式，編譯器運行在Windows和MacOS下，可發布應用至Windows、OSX、iOS或HTML5等眾多平臺。此外，Unity當前還被廣泛用于建筑可視化、實時三維動畫、數字

143、孿生等領域的綜合型應用開發。它的編程語言是C#，本質上屬于游戲引擎和游戲開發工具。得益于物聯網、大數據、云計算、人工智能等新一代信息技術的發展，Unity正在為智能汽車、工程建設數字孿生、新城建、智能制造等應用場景注入新動力，有力推動著各產業數字化、網絡化、智能化發展進程。Unity支持接近30個計算平臺（PC、Mac、Linux、IOS、Android、Switch、Xbox等）跨平臺開發的支持能力，相較于傳統可視化圖表展示，Unity除了多跨開發能力強，在應用落地上也在快速的滲透到包括VR/AR/MR的模擬仿真應用、建筑效果展示、汽車設計制造甚至影視動畫制作等傳統行業的內容設計制作流程中。

144、通過將模型引入3D制作引擎，使數字孿生世界企業聯盟 DTWEA數字孿生世界白皮書(2023)69用者可以通過數字孿生可視化項目，更好地應對城市中不斷變化的景觀、氣候、交通等挑戰。1 1）Unity 的特性的特性較好的平臺開放性和數據集成能力較好的平臺開放性和數據集成能力Unity提供了各方面的接口和數據支持，支持主流的CAD格式模型導入和輕量化，如Solidworks、JT、FBX、3dxml、OBJ、DAE、3DS、STL等。Unity提供對第三方仿真軟件接口和協議標準進行支持，例如ANSYS、Matlab、FMI等。對于動態映射信息，Unity實時接入傳感器和控制器的高頻信號，對虛擬模型進

145、行狀態同步和模型參數的調整。Unity開發支持當下較為流行的主流平臺，能夠滿足絕大部分項目需求。Unity多平臺開發功能，使得設備的運行狀態能夠在VR等設備上觀看，實現更直觀的三維數字孿生效果。友善的開發環境友善的開發環境Unity基于組件的開發模式，以及提供了各方面的接口和數據支持，大大降低了其它領域參與開發的難度。例如，GPU事件探查器、可插入的社交API應用接口，可以實現社交游戲的開發；專業級音頻處理API，為創建豐富逼真的音效效果提供混音接口。引擎腳本編輯支持C#腳本語言，讓開發者可快速上手，并自由的創造豐富多彩、功能強大的交互內容。高性能圖像級渲染高性能圖像級渲染Unity平臺提供了

146、實時渲染、物理引擎、MR等關鍵技術，渲染底層支持DirectX和OpenGL。開發者可以通過三維掃描方式對真實模型和場景進行數據采集進而導入進Unity平臺。平臺內置的100組Shader系統，簡單易用、靈活高效，同時，也支持開發者使用數字孿生世界企業聯盟 DTWEA數字孿生世界白皮書(2023)70ShaderLab建立自己的Shader。先進的遮擋剔除（OcclusionCulling）技術以及細節層級顯示技術（LOD），可支持大型數字孿生應用所需的運行性能。2）基于基于 Unity3D 的數字孿生場景實踐的數字孿生場景實踐環境模擬仿真環境模擬仿真數字孿生天氣系統（雪天效果）圖 40 基于

147、 U3D 的數字孿生天氣雪天效果數字孿生晝夜交替系統（夜景效果）圖 41 基于 U3D 的數字孿生夜景效果數字孿生世界企業聯盟 DTWEA數字孿生世界白皮書(2023)71動態數據展示動態數據展示熱力數據展示圖 42 基于 U3D 的數字孿生熱力數據展示POI 點位動態數據展示圖 43 基于 U3D 的 POI 點位動態數據展示數字孿生世界企業聯盟 DTWEA數字孿生世界白皮書(2023)72動畫特效展示動畫特效展示漫游路徑導航圖 44 基于 U3D 的漫游路徑導航效果動態模型掃描效果圖 45 基于 U3D 的動態模型掃描效果4 4、實時云渲染技術路線實時云渲染技術路線實時云渲染是和基于游戲引

148、擎開發本地部署應用、基于WebGL開發的應用相并列的第三種大型數字孿生應用交付方案，尤其是在業主要求能多終端無門檻使用的訴求中，該方案具有一定的優勢。實時云渲染是基于分布式GPU集群，提供音視頻串流、應用云化的云端渲染平臺。用戶只需上傳應用包、發布應用、訪問鏈接三個步驟即可進行云端的渲染體驗。適用于GPU數字孿生世界企業聯盟 DTWEA數字孿生世界白皮書(2023)73渲染工作站、數字孿生、云游戲、虛擬看房、汽車渲染、展覽展會、智慧文旅以及AR/VR/MR等場景。1 1）云渲染與本地渲染的技術對比云渲染與本地渲染的技術對比云渲染云渲染本地渲染本地渲染原理原理服務器端渲染，通過視頻流分發到用戶端

149、客戶端渲染多并發支持多并發支持根據云端資源彈性配置取決于本地設備性能和內容渲染效果渲染效果云端服務器通常都配備高性能顯卡，渲染畫面逼真，也適用于復雜場景和本地設備性能相關交互性交互性良好，可隨意調整角度/方向/位置等良好，可隨意調整角度/方向/位置等數據安全性數據安全性高，客戶端無任何應用數據，只接收視頻流低，需下載模型數據移動端支持移動端支持移動端通過瀏覽器即可體驗應用需安裝在移動端，且效果取決于移動端本身性能對客戶端配置要求對客戶端配置要求極低，能聯網即可高，否則畫面卡頓或無法瀏覽2 2）典型云渲染實現方案典型云渲染實現方案UEUE云渲染云渲染 像素推流像素推流通過UE的云渲染像素推流功能

150、，可以將渲染的畫面實時傳輸到Web端，支持用戶在瀏覽器中訪問數字孿生應用。這種方案的優點是可以讓用戶在任何設備上訪問數字孿生，只要能夠打開瀏覽器就可以。同時，這種方案也不需要用戶安裝任何客戶端軟件，對于推廣和傳播數字孿生非常有利。此外，Web端具有更加豐富的樣式和交互設計能力，可以讓數字孿生更加生動和直觀。但基于UE的云渲染像素推流也具有一定的局限性，只適用于UE模型，在實際項目中對于不同瀏覽器的兼容也存在一定局限。數字孿生世界企業聯盟 DTWEA數字孿生世界白皮書(2023)74圖 46 UE 像素推流功能技術框架像素推流技術的框架包含兩部分：像素推流插件Pixel Streaming、信令

151、和Web服務器。Pixel Streaming Plugin插件在UE中運行，它使用視頻壓縮對每個渲染幀的最終結果進行編碼，將這些視頻幀與游戲音頻一起打包成媒體流，并通過直接點對點連接將該流發送到一個或多個連接的瀏覽器。信令和Web服務器負責協商瀏覽器和像素流插件之間的連接，并為瀏覽器提供播放媒體流的HTML和JavaScript環境。3 3DCATDCAT實時云渲染實時云渲染3DCAT提供一站式Iaas+Pass的云渲染解決方案，為各類場景提供三維可視化與交互設計服務，配合云渲染平臺，將三維應用部署在云端運行，云端資源進行圖形數據的實時計算和輸出，并把運行結果用“流”（Raystreamin

152、g）的方式推送到終端呈現，提供低延遲高畫質的輕量級云端體驗。提升數字孿生應用的協同性、移動性、傳播性和可復制性。借助實時渲染和云流送技術，交互式3D體驗比以往任何時候都更具沉浸性和可訪問性，任何人可在全世界的任意地點輕松體驗各種虛擬顯示的沉浸式應用。數字孿生世界企業聯盟 DTWEA數字孿生世界白皮書(2023)75圖 47 3DCAT 云渲染方案應用架構云渲染實現步驟云渲染實現步驟：1上傳上傳3D3D應用應用：將應用上傳到3DCAT實時渲染云平臺，一次發布長期可用；2生成應用訪問方式生成應用訪問方式：將URL或二維碼分享給用戶，支持海量用戶訪問；3多終端訪問多終端訪問/交互交互：無需登錄平臺賬

153、戶，無需下載應用；任意聯網設備通過URL或二維碼即可運行應用。采用3DCAT云渲染方案，將渲染任務都放置在高性能的服務端來進行，用戶僅需要通過Web頁面就可以流暢訪問畫質優良的3D影像。同時云渲染可供用戶在不同終端訪問項目大屏，完美兼容電腦、移動端等設備，幫助用戶實現隨時隨地通過各類設備查看大屏，進行項目進度管控，實時溝通交流。數字孿生世界企業聯盟 DTWEA數字孿生世界白皮書(2023)76（六六）數字仿真能力數字仿真能力數字化模型的仿真技術是創建和運行數字孿生體、保證數字孿生體與對應物理實體實現有效閉環的核心技術。仿真是將包含了確定性規律和完整機理的模型轉化成軟件的方式來模擬物理世界的一種

154、技術。只要模型正確，并擁有了完整的輸入信息和環境數據，就可以基本正確地反映物理世界的特性和參數。仿真技術不僅建立物理對象的數字化模型，還要根據當前狀態，通過物理學規律和機理來計算、分析和預測物理對象的未來狀態。這種仿真不是對一個階段或一種現象的仿真，應是全周期和全領域的動態仿真。仿真興起于工業領域，主要是指運用數值方法，通過計算機求解描述物理問題的數學方程，來模擬固體運動、結構變形、氣體和液體的運動、熱交換、動量傳遞、壓力變化、化學反應、電磁現象、能量轉換等等現象，幫助工程師理解物理過程，預測物理量的變化規律。1 1、仿真模型構建的通用技術路線仿真模型構建的通用技術路線對于設備實時的數字孿生模

155、型構建通用技術方法主要分為五個階段：圖 48 數字孿生模型構建通用技術方法路線第一階段試驗測試與載荷識別：從機械設備中選擇核心零部件，對其最佳應變片貼片位置進行分析，并結合工程實際經驗，確定零部件最優貼片位置。然后進行設備應變實測數字孿生世界企業聯盟 DTWEA數字孿生世界白皮書(2023)77試驗，并記錄試驗工況下，設備上所有應變片的應變數據。最后利用該應變數據，基于系統動力學中位移頻響函數反推設備零部件所經歷的載荷時間歷程。第二階段訓練數據生成：為了生成零部件應力/變形場ROM(Reduce Order Modeling)，首先在機械設備所有可能工況載荷構成的一組取值空間中，利用拉丁超立方

156、方法進行載荷工況采樣，獲得多組載荷工況的加載方案，然后進行有限元仿真計算，并提取其計算結果文件。第三階段降階模型生成：利用第一階段測試的應變數據和計算得到的載荷時間歷程，依據響應面擬合方法，構建載荷識別ROM。此外利用第二階段生成的多組加載方案的有限元計算結果數據，基于SVD+響應面擬合的方法構建應力/變形場ROM。第四階段數字孿生體模型建立：把第三階段中生成的載荷識別ROM和應力/變形場ROM進行連接，建立如下圖所示系統仿真模型。該系統模型可以根據設備零件上所貼應變片的應變數據實時計算得到零件所承受的載荷時間歷程、零件的應力/變形結果及云圖等數據。在系統仿真模型的基礎上，進行設備零部件數字孿

157、生模型的封裝，并編譯導出生成的數字孿生模型。圖 49 零部件系統仿真模型示意圖第五階段數字孿生體模型部署：對第四階段的數字孿生模型進行進一步的處理，為其搭建與外界連接的輸入輸出端口，方便數字孿生體模型脫離仿真運行環境，部署到云端、微型計算機、離線設備等終端應用。該數字孿生體模型可以對設備實時采集的應變數據進行計算，實時得到其應力/變形的數據、云圖等結果。數字孿生世界企業聯盟 DTWEA數字孿生世界白皮書(2023)782 2、典型應用案例典型應用案例水泵運行的數字孿生體水泵運行的數字孿生體水泵在工業中的應用非常普遍。由于運行中來流條件的改變，水泵有可能發生氣蝕現象，氣蝕會導致水泵葉片損壞，從而

158、過早報廢。為應對這一挑戰，PTC公司和ANSYS公司建立了水泵的數字孿生體，展示了數字孿生體如何處理儀表化設備資產所生成的傳感器數據，并利用仿真來預測故障和診斷低效率問題，使操作人員能立即采取行動，糾正問題并優化資產性能。圖 50 基于數字孿生體的服務模式（來源：ANSYS）泵的入口和出口處配備壓力傳感器，泵和軸承箱上配備測量振動的加速計，排出側配備流量計。致動器控制排出閥，進口側的閥門通過手動控制。傳感器和致動器被連接到數據采集設備，該設備能以20KHz的頻率對數據進行采樣，并將數據饋送至惠普公司IoT EL20邊緣計算系統。PTC ThingWorx平臺創建了一個可將設備和傳感器連接到物聯

159、網的生態系統，該系統能充分釋放物聯網數據蘊藏的巨大價值。ThingWorx可作為傳感器與數字模型（包括泵的仿真模型）之間的網關。ThingWorx的機器學習層可在EL20系統上運行，負責監控傳感器和其他設備，能自動學習泵運行時的正常狀態模式，鑒別異常運行狀態，并生成有洞察力的信息和預測結果。數字孿生世界企業聯盟 DTWEA數字孿生世界白皮書(2023)79此外，ThingWorx平臺還可用來創建Web應用程序，以顯示傳感器和控制數據以及分析結果，例如，該應用程序顯示了入口和出口壓力，并預測了軸承壽命。增強現實前端將傳感器數據和分析結果以及部件列表、維修說明和其它基于部件的信息疊加到泵的圖像上，

160、用戶可通過智能手機、平板電腦或VR眼鏡查看。工程機械的連桿工程機械的連桿承力機構（如連桿）在工程機械設備中十分普遍。在實際工作過程中，工程機械挖掘機動臂的工況載荷條件十分復雜。為了實現全面監控系統設備的關鍵參數，分析其在非常規條件下的各種性能，如惡劣工作環境、存在加工誤差、沖擊載荷工況等；并進行虛擬化測試，縮短測試和分析的時間，降低測試和分析的成本，根據虛擬化測試結果優化試驗參數。因此采用基于仿真的數字孿生技術方法建立機械設備關鍵零部件（如連桿）的數字孿生體模型。圖 51 挖掘機動臂挖掘機動臂數字孿生體模型建立技術路線，主要分為四個部分。第一部分為載荷識別：包括應變片（傳感器）最佳貼片位置分析

161、、應變實測數據采集和實測應變對應的載荷時間歷程識別；第二部分為降階模型ROM：包括利用應變時間歷程和載荷時間歷程建立載荷識別ROM，和利用動臂的有限元仿真模型，生成多組訓練數據，然后生成其應力/變形場ROM；第三部分為數字孿生體模型建立：包括搭建挖掘機動臂的數字孿生體模型，并進行數字孿生世界企業聯盟 DTWEA數字孿生世界白皮書(2023)80測試和驗證，然后進行封裝編譯，最后導出twin模型文件；第四部分為數字孿生體模型部署：包括利用twin模型文件生成用于最終部署的可執行程序文件，該文件即可脫離之前的所有仿真環境，部署到終端設備（如IoT平臺）可對實時采集的應變數據進行響應計算，實時得到挖

162、掘機動臂的應力/變形數據、云圖等結果。圖 52 挖掘機動臂數字孿生模型建立技術路線圖 53 挖掘機動臂數字孿生體模型建立實施過程通過構建挖掘機動臂的數字孿生體模型，可以實現如下具體應用：可快速搭建基于該動臂的機械設備系統虛擬測試環境，實現相應機械設備系統的性能實時檢測與試驗參數優化，有效降低客戶的測試驗證時間與成本；可基于數字孿生體模型部署虛擬傳感器，全面監控相應機械設備系統實際運行過程中數字孿生世界企業聯盟 DTWEA數字孿生世界白皮書(2023)81的所有數據，并實現動態實時仿真，為客戶提供運行決策依據，推動相應機械設備系統實施預測性維護；快速構建完全脫離有限元仿真環境的動臂數字孿生體模型

163、及不同操作平臺的部署應用，并明確了標準化的建模流程，有效支撐后續對其他設備及零部件數字孿生體模型的快速構建與部署應用。（七）（七）虛實交互能力虛實交互能力隨著數字孿生可視化的市場需求迸發及行業的日益成熟，數字孿生駕駛艙的發展從“看得到”到“用起來”?？蛻粼谥笓]運營中心、業務指揮調度場景上，強調持續、實時的信息匯報，用于監控關鍵指標，如發現異?？傻谝粫r間告警，并下發調度指令，如防汛指揮調度、城市智能運營中心IOC、設備監控管理運維等。數字孿生城市成熟度模型中，“五級引領級”的總體特征是虛實共生、創新引領。強調了基于數字孿生環境與海量案例庫，對AI模型進行訓練和優化，達到事態提前預報、問題實時預警

164、和應急預案優化，如實現救援方案改進、人員疏散路線優化等，實現解決問題、以虛優實5。1 1、數字孿生多跨協同數字孿生多跨協同、預案指揮預案指揮數字孿生系統的虛實交互操作性，意味著在虛擬世界中的操作能夠在真實物理世界得到反饋，這樣的虛實交互、虛實聯動，是從看見數字化轉變到受益于數字化的關鍵。比如說在場景中有個按鈕可以遠程控制攝像頭的方向?；蛘呤且粋€指揮中心的場景，業務決策人發現異常事件后拉起相關負責人發起視頻會議作出決策，對應的任務下派給一線業務人員，一線業務人員上報情況后事件處理的結果能在場景中反饋出來。5中國信通院：數字孿生城市成熟度研究報告（2022 年）數字孿生世界企業聯盟 DTWEA數字

165、孿生世界白皮書(2023)82圖 54 聯動預案指揮體系架構圖完整的聯動指揮體系其中的關聯的數據包含人、事、物?！叭恕钡牟糠旨礊殛P聯企業的組織架構、通訊錄；“事”指日常任務、異常事件的告警、以及針對各個情況提前設定好的預案；“物”是物聯網設備數據，例如：攝像頭、溫濕度儀、煙霧報警器、閘機。通過數據中臺去整合物聯網感知設備、自建系統、IRS等各種來源的分散的數據，或者是基于DTable低代碼數據協作平臺去構建數據應用實現精細化業務管理，以及任務協同系統，用協同系統實現任務流程管理、任務臺賬。結合EasyV低代碼數字孿生可視化平臺的可視化能力、場景構建能力、業務場景協同能力實現智慧防疫、綜合安防、

166、車場管理等應用場景。2 2、典型數字孿生聯動預案指揮體系案例典型數字孿生聯動預案指揮體系案例1 1）某大型交通樞紐數字孿生聯動預案指揮體系某大型交通樞紐數字孿生聯動預案指揮體系在某大型綜合交通樞紐數字孿生智治應用的建設中，以預案集模塊設計數字孿生應用場景、優化業務流程，改變原來“被動發現、現場會商、多頭指揮、滯后處理”的工作方式，構建“主動感知、系統研判、一件觸發、快速響應、動態反饋”的智能化閉環，利用數字孿生智治平臺將應急響應主體從單位細化到個人，將應急指揮從多部門下發、模糊指數字孿生世界企業聯盟 DTWEA數字孿生世界白皮書(2023)83令轉變為多指令并聯、一鍵到人、精準調度、實時反饋，

167、推動應急從“被動應對”到“主動干預”轉變。聯動預案指揮體系，將數字孿生的核心價值系統虛實交互操作性，在真實場景下得到了較好的實現，實現了跨領域、跨地區、跨部門、跨層級、跨業務、跨隸屬關系的多跨協同。圖 55 某大型交通樞紐數字孿生數智應用例如，在疫情管理場景下，該大型交通樞紐需要實時關注各個時刻的出站人數、經過疫情風險區的重點進站班次，以及基于當前人力物力資源的疫情防控的壓力指數。針對這些數據反饋調整消殺任務的執行，在需要消殺的點位找到最近的負責人，編輯任務內容并完成任務下派。一線業務人員接收任務完成消殺后也會有有對應的數據反饋，推動疫情應急從原本的“被動應對”到“主動干預”。圖 56 某大型

168、交通樞紐聯動預案指揮體系（模擬數據）數字孿生世界企業聯盟 DTWEA數字孿生世界白皮書(2023)84大型交通樞紐的項目的建設成果離不開背后任務協同系統的支撐，管理委員會成員在任務系統中設定預案模板，定義各事件節點研判的條件以及后續的動作，預案模板實例出的事件也有集中管理的模塊，針對一些特殊的情況去做事件的流程干預。一線業務人員利用移動端應用來接收任務消息 上報異常事件，實現端到端的協同。2 2）園區管理數字孿生聯動預案指揮體系園區管理數字孿生聯動預案指揮體系設備的集中管理是很多園區、工廠在做數字化轉型的常見訴求。園區的設備管理員會定期去做設備巡查每周一次看看電梯、煙霧警報器、空調、燈具是不是

169、存在異常情況。設備上會粘貼二維碼標簽設備管理員掃描這個二維碼填寫表單，提交巡檢的結果。巡檢任務的時限結束前，如整體巡檢率低于一定值，物業的設備巡檢通知群中會自動發送消息提醒，通知盡快完成巡檢任務。電梯如有乘客被困，乘客按下告警鈴后系統會接收到對應數據反饋，場景能夠自動切換到問題發生的電梯，園區管理員通過梯內監控確認事件發生后，直接下派救援任務。救援人員是否抵達現場 以及整個救援過程都可以通過梯外監控觀測到。完成救援后，救援人員再提交情況反饋的表單，最終關閉這個告警事件。圖 57 數字孿生園區聯動預案指揮業務邏輯數字孿生世界企業聯盟 DTWEA數字孿生世界白皮書(2023)85實現園區的設備這種

170、集中管控運維后，能夠通過日常巡檢任務或者物聯網感知設備排查問題，發現問題能夠實時告警、快速響應、及時的下派維修任務。物業再根據異常事件發生的情況去調整檢修頻次，形成長效治理機制。圖 58 智慧園區數字孿生系統該園區管理數字孿生聯動預案指揮體系，是用EasyV低代碼數字孿生可視化平臺和DTable低代碼數據協作平臺實現的。DTable用于構建園區設備管理應用，應用的數據會作為EasyV的數據源接入進來，再利用三維場景、圖表可視的呈現出來。消息通知、任務下派的部分通過EasyV的預案集的功能實現。在預案集中去關聯企業組織，配置不同情況下需要做的事情：發起視頻會議、對人或是對群發送消息通知。應用搭建

171、時去設定觸發預案的條件，比如城市內澇某個點位設備返回的積水水位超過了閾值，比如點了一個按鈕給某個人做發消息通知。在EasyV這些條件都有很成熟的配置機制去支撐最終把人、事、物的數據在數字孿生應用中串聯起來，實現虛實人聯動。數字孿生世界企業聯盟 DTWEA數字孿生世界白皮書(2023)86四四、新型技術成果新型技術成果：降低數字孿生應用建設門檻降低數字孿生應用建設門檻（一一）EasyTwin 數字孿生融合渲染引擎數字孿生融合渲染引擎EasyTwin數字孿生融合渲染引擎是一款數字孿生應用開發平臺，以產品化實現入門級數字孿生應用開發，能夠滿足80%SaaS客戶相關訴求，解決中小型數字孿生項目SaaS

172、化交付能力?；跀底謱\生的三維建模技術為基礎，將各行業AI、物聯網（IoT）、大數據中心等新一代信息技術進行整合，通過可視化平臺的管理方式，實時動態直觀的對數字孿生城市從宏觀到微觀進行全方位管理。數字孿生融合渲染引擎以低成本零代碼為目標，實現對模型的處理，包括模型材質、層級管理、光照等效果處理，并基于模型進行業務場景開發，連通和EasyV低代碼數字孿生可視化平臺的圖表進行交互。業務配置開發中，沿用渲染引擎和建模軟件中最常規的藍圖編輯，降低學習成本，提高項目開發中的配置開發的難度和后期維護性。整體上，作為一站式的數字孿生開發平臺，以低代碼甚至零代碼的形式幫助開發人員或業務人員從0-1搭建開發數字

173、孿生項目。內置數字資產庫、模版庫、附加圖層等資源內容，提升開發效率的同時提升開發效果。大大降低數字孿生行業的門檻，不再只是小部分頭部企業的數字化手段，成為每個企業都可以快速上手開發的數字孿生開發平臺。數字孿生世界企業聯盟 DTWEA數字孿生世界白皮書(2023)87圖 59 EasyTwin 數字孿生融合渲染引擎開發面板圖 60 基于 EasyTwin 實現的數字孿生應用示例（二二）EasyV for Unreal 數字孿生雙向通信插件數字孿生雙向通信插件EasyV for Unreal通過EasyV低代碼數字孿生可視化平臺（下稱EasyV）和Unreal Engine（下稱UE）的雙向結合，

174、可快速將EasyV的圖表能力、數據接入能力、自定義交互能力與UE游戲引擎融合，高效搭建高質量數字孿生場景。UE的渲染流水線基于渲染管線技術，支持法線貼圖、屏幕空間反射、后期處理等高級特性，可提供出色的圖形效果，使得數字孿生場景更加真實和逼真。而EasyV有著強大且易用的圖表搭建能力，提供多種精美圖表組件，可滿足不同場景、風格樣式的需求。同時，EasyV可實現多種復雜的交互，處理數數字孿生世界企業聯盟 DTWEA數字孿生世界白皮書(2023)88據也較為便捷。通過EasyV for Unreal插件進行雙向通信，可以集成二者的優勢，更好、更高效地助力于各類數字孿生項目的交付和實現?；谠擁椆δ軜?/p>

175、建高效的數字孿生場景，首先需要掌握EasyV工具的使用，完成圖表搭建和數據接入，然后需要UE引擎的開發能力，進一步構建三維場景，發揮兩者的功能價值，才能去進一步交付高質量的數字孿生項目。一、在一、在UEUE引擎中進行三維場景的搭建引擎中進行三維場景的搭建在UE引擎中可以對場景進行細節建模和處理，打造更加逼真數字孿生場景，并且可以通過添加互動和動畫來增加交互性和真實感。二、在二、在EasyVEasyV中進行基礎圖表的搭建中進行基礎圖表的搭建通過便捷的拖拉拽形式和對配置項的調整，可以獲得樣式靈活多變的組件形態，利用美觀的圖表和豐富的交互形式完成大屏頁面的搭建，并完成數據的接入和自定義交互的配置。三

176、、三、EasyVEasyV forfor UnrealUnreal：建立雙向通信：建立雙向通信利用EasyV for Unreal插件，將EasyV中的可視化圖表設計部署到UE4或UE5中，減少在UE中制作UMG界面的復雜和難以解耦的問題，大大提高前端界面的開發效率，并進行數據雙向通信，高效完成數字孿生場景的搭建和數據交互。（三三）EasyMan 數字孿生數字人數字孿生數字人在傳統的數字人的制作流程中，需要大量的時間和人力來完成角色設計、動作設計、場景設計等各個環節，還需要使用運動捕捉技術對演員動作進行捕捉來控制虛擬數字人的動作和姿勢，繁瑣復雜的流程無形中提高了數字人的門檻，這對于能力有限的中

177、小型企業和個人用戶來說，過高的制作成本和后期驅動成本成了一堵高墻。不僅如此，虛擬數字人數字孿生世界企業聯盟 DTWEA數字孿生世界白皮書(2023)89的運營還涉及到例如，人的選拔、培訓，驅動軟件和設備的學習等一系列的復雜流程，這也讓部分企業和個人用戶對其望而卻步。當前數字孿生應用仍處于技術完善和行業滲透期，多元技術的融合有助于豐富數字孿生的應用場景，助力企業數字化轉型。目前，易知微作為新華網元宇宙及AIGC創新聯盟的首批成員正式牽手新華智云，著力賦能元宇宙和數字孿生產業，接入新華智云元卯極速數字人API，共同研發了EasyMan數字孿生數字人應用。在虛擬數字人的形象仿真方面，可以通過建模、物

178、理仿真和渲染等技術，使虛擬數字人的外觀更加真實自然，并且可以自動生成多個版本，以便用于不同的場景和應用。在虛擬數字人的行為動作方面，運用動捕、面捕和AI驅動等技術，生成的虛擬數字人在動作和姿勢上更加逼真。在虛擬數字人的表情控制方面，可以讓虛擬數字人表現出更加自然的情感和面部表情，使其能夠表現出更加真實的情感和情緒。數字人制作技術具有高度逼真、高度可定制化、高效快速、可視化和多平臺兼容性等優勢，是當前數字娛樂、虛擬現實等領域的重要技術之一。隨著技術的不斷進步和應用的不斷拓展，數字人制作技術的應用前景也會越來越廣闊。圖 61 EasyMan 核心應用場景數字孿生世界企業聯盟 DTWEA數字孿生世界

179、白皮書(2023)90五五、數字孿生世界：重點行業、數字孿生世界：重點行業解決方案探索解決方案探索（一一）數字孿生數字孿生園區園區智慧園區是園區信息化基礎上的智慧化提升，是智慧城市的前沿陣地，是數字經濟發展的重要引擎，是各類園區網絡化、數字化、智能化的主航道。其體系結構與發展模式是智慧城市在園區范圍內的縮影，既反映了智慧城市的主要體系模式與發展特征，又具備獨屬于園區自身發展的獨特性。隨著國內外智慧城市建設步伐的不斷加快，黨中央和國務院等國家機關單位也更加注重智慧園區的建設與發展。2021年3月中共中央發布中華人民共和國國民經濟和社會發展第十四個五年規劃和2035年遠景目標綱要（草案）要求加快數

180、字化社會建設步伐，提供智慧便捷的公共服務，建設智慧城市和數字鄉村，構筑美好數字生活新圖景。2022年1月國務院發布“十四五”數字經濟發展規劃提出積極探索平臺企業與產業園區聯合運營模式，豐富技術、數據、平臺、供應鏈等服務供給，提升線上線下相結合的資源共享水平，引導各類要素加快向園區集聚。隨著國家不斷出臺智慧城市、智慧園區等政策，各省市也積極響應國家號召，發布了多項智慧園區地方政策，目標與國家目標基本一致。全國各省市智慧園區地方政策（部分）全國各省市智慧園區地方政策（部分）地區地區政策名稱政策名稱核心觀點核心觀點政策解讀政策解讀上海市上海產業園區轉型升級“十四五”規劃打造可持續發展空間的園區以“數

181、字底座、數字運營、數字經濟、數字示范”為重點，將園區打造成為以全面感知和泛在聯接為基礎，具備主動服務、智能進化等能力特征的有機生命體和可持續發展空間。天津市天津市智慧城市建設“十四五”規劃推進智慧園區試點示范以濱海新區、武清區、西青區為試點地區，開展相關產業園區智慧化建設。加強基礎設施建設，推進公共服務平臺建設，開展園區管理信息系統建設，搭建集園區招商管理、物業服務等于一體的信息系統。數字孿生世界企業聯盟 DTWEA數字孿生世界白皮書(2023)91江蘇省蘇州工業園區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綱要泛在互聯、智能高效的智慧園區以數字政府建設為抓手，加強政府一體化數字整合

182、，營造國際一流數字創新生態，加快建設泛在互聯、智能高效的智慧園區。浙江省浙江省推進數字化園區建設實施方案支撐園區企業數字化轉型加強新一代信息技術在各類開發區、高新區、特色小鎮、小微企業園及產業集群中的應用，整合園區內外部資源，實現數字化賦能園區管理和生產型、生活性服務。山東省山東省傳統產業智能化技術改造三年行動計劃（2020年）推動園區上線，促進園區智慧化推動產業園區內企業兩化深度融合，建設以設施數字化、管理可視化、產業智能化、服務智慧化為重點的智慧園區。山東青島青島市 關于實施首批智慧園區試點工作的通知建 設“慧 業 客廳”，實現數字也太更聚集推動智慧園區建設，賦能5G應用產業發展。對青島軟

183、件園及動漫游戲產業園進行智慧化升級改造。湖南省湖南省園區產業“十四五”發展規劃打造國家重要先進制造業高低的引領區推動全省園區產業高端化智能化綠色化融合化發展，奮力打造國家重要先進制造業高地的引領區。安徽省安徽省國民經濟和社會發展第十四個五年規劃和2035年遠景目標綱要打造可持續發展空間的園區加快建設開發區5G、工業互聯網、大數據中心等。加快推進區塊鏈與實體經濟、智慧園區的融合應用，2025年實現創新性智慧園區全覆蓋。廣東深圳深圳國家高新區“十四五”發展規劃初步建成具有卓越競爭力的世界領先科技園區到2025年，深圳初步建成具有卓越競爭力的世界領先科技園區，產業集群培育成效更加凸顯。云南省云南省“

184、十四五”產業園區發展規劃（征求意見稿）開發區打造成為產業強省主引擎統籌開發區產業布局，完善管理機制、突出創新驅動、推動綠色發展、強化招商引資，講開發區打造成產業強省的主引擎、改革開放的先行區、創新驅動的引領區和產城融合的示范區河南省洛陽市“十四五”新型智慧城市發展規劃（2021-2025年）打造園區智慧服務平臺以“平臺+運營”的模式，打造數字化工具，完成招商資源的數據化、可視化，達到“建鏈、強鏈、補鏈”的營商工作目標。重慶市重慶市渝北區智慧城市建設“十四五”規劃建設智慧園區，全面提升園區服務能力推進合作共建智慧園區，共促科技成果轉化，加強關鍵核心技術攻關協作，健全技術轉移和產權交易服務體系，打

185、造創新孵化“聯合體”，促進科技成果異地轉化、重大科技項目產業化。數字孿生世界企業聯盟 DTWEA數字孿生世界白皮書(2023)92以卓見云某智慧園區數字孿生云腦建設為例以卓見云某智慧園區數字孿生云腦建設為例：1 1）建設背景建設背景目前，隨著全球信息技術的飛速發展，人工智能、物聯網、云計算等技術已經深入到各行各業的生產生活中。智慧園區建設作為一種新型的城市管理方式，已經開始受到越來越多的關注和支持。園區企業和政府需要打造更加便利高效的工作環境，提高工作效率，降低成本，實現可持續發展。2 2）解決方案解決方案圖 62 卓見云數字孿生智慧園區建設架構卓見云深耕數字孿生智慧園區領域多年，在園區的管理

186、以及運營科學化的管理經驗上擁有廣泛積累和對應的解決方案。目前，以自主研發的“云數”輕量化平臺為基座，利用3D游戲引擎為手段，在園區本身建設的軟硬件基礎上結合物聯網、云計算等技術，集成自控系統、消防系統、監控系統等各類子系統采集的數據，實現園區的空間、設備、管線、環境、監控、監測、報警等可視化運營管理。數字孿生世界企業聯盟 DTWEA數字孿生世界白皮書(2023)93該智慧園區數字孿生云腦該智慧園區數字孿生云腦建設存在如下難點建設存在如下難點：一是技術標準缺失一是技術標準缺失。智慧園區建設涉及多個領域和行業，技術標準相對缺失，導致不同廠商和產品的兼容性、互通性較差。同時，技術標準缺失也限制了行業

187、技術的進步和應用的規范化。二是數據安全保障二是數據安全保障。智慧園區建設涉及大量的敏感數據，如企業財務數據、人員信息等，如果這些數據泄露，將對企業造成不可估量的損失。因此，如何保障數據的安全是建設智慧園區的重要難點之一。三是數據缺乏治理三是數據缺乏治理、信息孤島現象嚴重信息孤島現象嚴重。各部門和業務的信息系統“煙囪”林立，數據不能有效共享和互通，數據獲取困難，信息孤島現象嚴重；同時，缺乏對數據的有效挖掘，數據應用少，即使單個部門和業務做了智慧化改造，但系統之間無法聯動，無法實現整體智能化。四是園區基礎設施亟待改造四是園區基礎設施亟待改造，建設成本高建設成本高。數量眾多的園區，弱電系統、園區網絡

188、、數據中心等基礎設施老化，有線、無線等多張網絡獨立部署，彼此不聯通，缺乏智能化的基礎，迫切需要升級改造。該項目主要圍繞以下建設思路進行該項目主要圍繞以下建設思路進行：園區數字化還原園區數字化還原。利用最新的計算機圖形技術，基于3D虛擬現實的最佳表現對園區內的建筑、設施、道路等相關場景建模，做到模型和現實園區1：1的園區場景還原效果。讓園區的整體視角更加的直觀，使復雜的園區場景變得易于表達、理解和傳播。通過模型的放大、縮小、上升、下降、俯視、仰視、旋轉，實現對場景的360旋轉，讓園區整體空間立體可現。設備設施統一集成設備設施統一集成。支持園區內的物聯設備及物聯平臺集成對接到可視化平臺進行自動控制

189、和管理。另外支持園區內的空調、給水排水、供配電設備、通風、消防、保安設備數字孿生世界企業聯盟 DTWEA數字孿生世界白皮書(2023)94等進行綜合監控和協調。讓園區管理者對物聯設備的使用和管理獲得了更為美觀舒適、高效安全的環境?？梢暬到y通過與各個物聯子系統的對接，取得各種設備信息，協調物聯子系統的運行，并提供管理人員設備綜合的監控和告警等運維工作的支撐。借助可視化平臺對物聯設備的集成，管理人員可以方便地了解園區內的各種信息，可以方便地控制各種設備運行。數字運營分析數字運營分析。支持園區內的各個子系統、物聯系統等數據的對接，通過各個平臺數據對接獲取的數據為基礎，進行數據匯總、數據分析、數據排

190、列等相關功能。并通過圖表、曲線圖、拆線圖、柱狀圖、餅形圖等多種不同風格的數據報表形式呈現數據分析結果。該該項目主要針對以下場景進行應用建設項目主要針對以下場景進行應用建設：場景運營全覆蓋，體征檢測無死角場景運營全覆蓋，體征檢測無死角建立完整樓層、建筑、設備安裝部署情況及相關附屬設施的直觀3D展示場景。為園區基礎設備管理提供與實際情況相一致的3D可視化管理環境和統一的用戶訪問界面。通過可視化的界面，在頁面中間展示動態的場館數字孿生效果。在頁面兩側設計業務專題，通過圖表、曲線圖、拆線圖、柱狀圖、餅形圖等多種不同風格呈現數據分析結果。系統所有展示效果要求全數字化管理方式，包括：園區相關第三方系統數據

191、能接入可視化管理系統部分，如人員數據、車輛數據等。園區建筑內部所有支持接入可視化管理系統的相關配套設備，如照明、電梯設備等。各類設備本身的可視化及相關監控數據的可視化管理，比如實時視頻監控圖像的播放。表現園區建筑樓層、道路及相關基礎設施的結構布局和典型特征。數字孿生世界企業聯盟 DTWEA數字孿生世界白皮書(2023)95圖 63 卓見云智慧園區數字孿生云腦總覽一體化運營指揮，全立體空間調度一體化運營指揮，全立體空間調度基于3D模型，實時定位展示各類事件預警信息，包括事件位置、事件詳情查看以及事件統計分析。設備連動，基于事件位置，聯動事件周邊的監控、設備等信息；展示各類預警事件列表，展示事件處

192、置狀態，展示事件的統計分析。通過時空、建筑、設備、人員、事件進行數字化轉義，在孿生平臺實現應急事件的預警、處置、調度和跟蹤。圖 64 卓見云數字孿生園區應急指揮場景數字孿生世界企業聯盟 DTWEA數字孿生世界白皮書(2023)963 3）建設成果建設成果一是一是提升城市品質提升城市品質。智慧園區建設利用現代化技術手段，提升園區管理、服務和生產效率，改善城市環境和生活品質。二是二是促進經濟發展促進經濟發展。智慧園區建設為企業提供了更加智能、高效、便利的經營管理和生產環境，有助于提高企業生產效率、降低生產成本，從而推動經濟發展。三是三是推動產業升級推動產業升級。智慧園區建設能夠聚集各類優秀企業和科

193、研機構，促進產業升級和技術創新，提高園區的核心競爭力。以易知微智慧園區數字孿生系統建設為例以易知微智慧園區數字孿生系統建設為例：1 1）建設背景建設背景在經濟快速發展和政府政策的推動下，以產業聚焦為手段的園區經濟發展迅速。各地園區經濟呈現出覆蓋區域不斷擴大，產值越來越集中，GDP占比越來越大的趨勢。園區企業逐漸向高技術、新領域、專業性行業發展。未來趨勢，園區將是高新技術產業的集中研發地，高新企業群集的區域，高新產品孵化和生產的基地。該系統從園區管理者的角度出發，通過先進技術、軟件與應用的深度整合，提升園區管理效率和水平，易知微智慧園區數字孿生系統在園區搭建的IT基礎設施之上，構建了一個虛擬園區

194、，運用物聯網、多媒體等現代信息技術，幫助園區在信息化方面構建統一的業務管理平臺和對外服務平臺。數字孿生世界企業聯盟 DTWEA數字孿生世界白皮書(2023)972 2）解決方案解決方案該智慧園區數字孿生系統該智慧園區數字孿生系統建設存在如下難點建設存在如下難點：一是數據來源分散一是數據來源分散。項目中所需數據來源分散，各業務數據散落在不同的業務系統中，數據收集難度大。二是受眾群體廣泛二是受眾群體廣泛。該項目建設所面向的用戶群體、用戶角色較為復雜且多樣，既要作為園區綜合能力展示面向參觀領導和外部人群，也要做為園區物業方管理系統使用，面向參觀人員要突出園區的數字化價值，面向管理人員要重點體現園區的

195、管理功能三是現場不清三是現場不清，應急不及應急不及。對突發事件現場情況不明（比如發生位置、人員數量、設施狀況、是否存在危險品等），導致指揮調度被動。該項目的主要圍繞以下建設思路進行該項目的主要圍繞以下建設思路進行：建設了園區總覽、設備管理、資源管理、車輛管理和智慧安防五大主題模塊，圍繞智慧園區的主題做了園區內的精細化模型建設，包括主體樓宇拆樓場景、園區周邊效果場景、停車場管理場景、設備管控場景、資源管理場景、電梯管理場景、消防的場景、防疫的場景等，通過對以上場景的分析，可為園區的安全管理、風險控制和應急指揮起到支持作用。該該項目主要針對以下場景進行應用建設項目主要針對以下場景進行應用建設：智慧

196、園區總覽分析智慧園區總覽分析通過園區概況可知，易知微智慧園區位于杭州市余杭區余杭塘路2301號，是袋鼠云集團集多年開發經驗打造的以辦公為主的中高科技產業園。北依杭師大、阿里商學院，南靠海創業園省委黨校、交通5號線附近，占地面積約73畝，建筑面積約16萬平方。園區以信息技術、醫療健康、科技金融、新材互新裝備、研發經濟、總部經濟等產業為導向。數字孿生世界企業聯盟 DTWEA數字孿生世界白皮書(2023)98圖 65 易知微數字孿生園區系統總覽設備管理模塊設備管理模塊該模塊由園區設備統計分析、設備分布圖、園區規模分析、園區產業分布分析四個視圖組成，四個視圖組合相關。設備管理場景針對園區的重點設施設備

197、進行管控，包括路燈，門禁，攝像頭，煙桿等物聯網感知設備，同時可以通過數字孿生平臺實時控制路燈的開關和門禁的開關，通過大數據結合設備做到全面管控，安全管理，分析當前設備的運行情況，為設備的維護提供依據。交互時，用戶可以通過直接點擊園區里的路燈查看路燈運行情況，也可以點擊設備分布上具體位置的點查看路燈的情況。圖 66 易知微數字孿生園區設備管理數字孿生世界企業聯盟 DTWEA數字孿生世界白皮書(2023)99資源管理模塊資源管理模塊該模塊由園區用水分析圖、園區用電分析圖、電梯運行情況圖三個視窗構成。針對園區內用水用電的情況做統一的管理，可實時監測到每棟大樓的能耗情況，并且該模塊的用水用電資源消耗情

198、況以小時為單位，實時的消耗量與月均消耗量進行對比，為用戶控制資源用量和節約資源提供了直觀的數據。同時還提供了智能電梯監控系統，以天為單位，分析近十天的載人數量的變化情況以及各個電梯當天的運行情況，用戶還可以點擊監控查看相應的電梯情況，為電梯的維護和檢查提供可靠直觀的數據。圖 67 易知微數字孿生園區資源管理車輛管理模塊車輛管理模塊該模塊由車位情況分析、充電樁情況分析、車流情況圖、車輛通行記錄圖四個圖構成，以數字孿生3D可視化場景映射出時空信息的綜合態勢，將傳統的靜態平面展示升級為實時感知、動態在線、虛實交互的動態鏡像空間。聚合空間內的多源數據，結合業務分析模型，以智能算法關聯運營場景，促進運營

199、增值，輔助園區停車服務實現智能化決策。車位情況通過總車位數和剩余車位數，分析出車位使用率，便于用戶向進出園區的車輛，提供實時的車位數據，提高車位利用率。而充電樁情況分析，則是通過充電樁使用率、設備名數字孿生世界企業聯盟 DTWEA數字孿生世界白皮書(2023)100稱、設備狀態、設備位置四個維度，展示了不同位置充電樁的狀態，用戶可以根據充電樁的狀態對其進行及時的修理和維護，很大程度上降低了充電樁故障后發生火災的風險。圖 68 易知微數字孿生園區車輛管理智慧安防模塊智慧安防模塊基于煙感設備、安保人員、防疫數據庫，對園區安防檢測體系所獲取的數據信息進行深度挖掘，包括消防設備預警、安保人員排班情況、

200、防疫人員、防疫區域情況等，進行多元信息的資料成果、預警信息，對園區車輛信息進行全局化綜合監控分析。視圖中的通過防疫人員和防疫區域兩個維度，根據園區人員健康碼的情況，進行交互，點擊樓宇即可實時查看每一個區域的綠碼、黃碼、紅碼人數，依據對應的相應人員的信息，并且會對紅碼與黃碼人員所在區域進行報警顯示，幫助用戶及時進行防疫管控。數字孿生世界企業聯盟 DTWEA數字孿生世界白皮書(2023)101圖 69 易知微數字孿生園區智慧安防3 3）建設成果建設成果以數字孿生的三維虛擬化技術為基礎，以數字化、智能化理念為目標，以物聯網、大數據、可視化技術為手段，通過直觀、動態的形式展示園區樓宇各樓層及設備的空間

201、分布、運行狀況和統計數據，實現對園區從宏觀到微觀、從時間到空間的全方位展示和管理，促進智慧園區卓越轉變，極大的提升了園區管理運營水平。數字孿生世界企業聯盟 DTWEA數字孿生世界白皮書(2023)102（二）（二）數字孿生數字孿生港口港口港口是綜合交通運輸樞紐，是交通強國建設的重要組成部分?！笆奈濉币巹澲忻鞔_數字化改革與“數字海港”將作為“十大標志性成果”之一。圍繞制度重塑、業務重組和流程再造，緊扣橫向協同性、縱向貫通性，構建數字化改革工作體系、“數字海港”運行機制和“數字海港”數據服務平臺、“四港”云平臺等一批重大應用場景，使“數智”成為一流管理和一流技術強港的最重要標志。智慧港口指以現代

202、信息技術為依托，促進港口的數字化、智能化發展。智慧港口的發展是時代發展的需求。隨著經濟全球化的發展，我國綜合國力的不斷提升，港口作為對外貿易的重要途徑，承擔著越來越多的運輸壓力，智慧港口的發展為日益增加的港口運輸壓力提供了新思路，同時也是順應時代發展的趨勢，利用現代科技手段促進我國智慧交通發展的重要方面?，F如今我國智慧港口的發展已取得重大進步，天津港、青島港、寧波港、大連港等諸多重要港口智能化程度越來越高，大大節約了人力成本，提高了港口運輸的效率，加快了我國對外貿易的發展。2021年9月交通運輸部發布交通運輸領域新型基礎設施建設行動方案（20212025年）文件要求為進一步推動智慧港口建設行動

203、，推進廈門港等集裝箱碼頭智能升級。2021年12月，國務院印發了“十四五”現代綜合交通運輸體系發展規劃對智慧港口建設再次提出明確要求，要求各港口對既有集裝箱碼頭智能化改造。2022年8月16日，中國科技部發布關于支持建設新一代人工智能示范應用場景的通知中提到針對港口大型碼頭泊位、岸橋管理以及堆場、配載調度等關鍵業務環節，運用智能化碼頭機械、數字孿生集成生產時空管控系統等關鍵技術，開展運行監測與設備健康管理的智能化解決方案，打造世界一流水平的超大型智能港口。數字孿生世界企業聯盟 DTWEA數字孿生世界白皮書(2023)103以某大型港口集團數字孿生港口智慧應用建設為例以某大型港口集團數字孿生港口

204、智慧應用建設為例：1 1）建設背景建設背景改革開放四十年以來，某大型港口集團實現了由內河港、河口港、海港、億噸大港、東方大港到世界大港的跨越式發展，隨著信息化的高速發展，各類信息技術應用助力港口轉型升級，可以預見智能化的港口將成為未來港口發展的新業態。2 2）解決方案解決方案圖 70 易知微數字孿生港口建設架構數字孿生港口底層依賴于大型港口、中小型碼頭、堆場、港口設施等物理實體，通過數據中臺集成車輛數據、業務數據、安防數據、綜合數據，經過數據清洗、加工、處理輸出至數字孿生平臺，打造兩庫，分別是模型庫、數據庫，模型庫中包含智慧港口建設模型、設備模型（龍門吊、橋吊、無人集卡等），數據庫包括ais船

205、舶數據庫、安防監控數據庫、5G港口設備數據、理貨數據等，數字孿生平臺通過港區多維場景構建、孿生體管理、數數字孿生世界企業聯盟 DTWEA數字孿生世界白皮書(2023)104字化映射、模擬仿真技術向上層打造智慧港區管理、動態作業你真、港區智能操作、車路協同一體化等N項應用場景。該智慧港口數字孿生應用該智慧港口數字孿生應用建設存在如下難點建設存在如下難點：一是信息數據分散一是信息數據分散。大型港口的信息系統應用較多，數據分散，不能統一在一個平臺呈現，難以基于數據實現正確決策。二是作業效率提升難二是作業效率提升難。效率是一個港口的生命線，單一環節的數字化，對提升整個港口作業效率是有限的，需針對全流程

206、作業進行整合升級。三是宏觀決策難三是宏觀決策難。隨著行業對大型港口的綜合要求越來越高，港口決策者要面臨市場、航司、監管部門的壓力，面臨著復雜的決策難題，急需強化應對機遇和挑戰的能力。該項目主要圍繞以下建設思路進行該項目主要圍繞以下建設思路進行：通過BIM、孿生手段、大數據、云計算、智能化等先進數字技術，構建港區孿生仿真場景，同步形成于實體港口“孿生”的數字港口。整合港口所有基礎空間數據，現狀數據、規劃成果等相關信息，在數字空間實現合并、疊加，實現港口從規劃、建設、管理到全過程、全要素、全方位的數字化仿真及可視化展示。該該項目主要針對以下場景進行應用建設項目主要針對以下場景進行應用建設：港區作業

207、動態擬真港區作業動態擬真結合船舶、堆場、交通、氣象以及物聯網設備和攝像頭等數據，通過三維可視化平臺展示全要素的實時動態，可通過鼠標等交互控制方式，實現在仿真場景重點視角移動、旋轉、縮放等操作，并支持對船舶、業務板塊、具體碼頭公司的信息查看、可以幫助調度指揮的人員準確、實時、全面監測和掌握全港生產作業信息。數字孿生世界企業聯盟 DTWEA數字孿生世界白皮書(2023)105圖 71 數字孿生港區作業動態擬真場景港區智能操作港區智能操作數字孿生技術可實時接收港口各子系統傳回的數據信息并進行梳理、存儲、分析、呈現，總攬全局，協調各方。當分析出數據有異常時，智能化識別問題所在，給出參考解決方案，并及時

208、告知相關負責人員進行處理。管理人員可實時掌握港口各部門的詳細情況，并能實現對各環節的遠程操作、遠程傳話和調度控制。圖 72 數字孿生港區智能操作模塊集卡指揮調度集卡指揮調度通過高精度定位設備，將港區內集卡車的定位信息、作業信息等數據及時回傳至數字孿生港區平臺，平臺管理人員可通過孿生場景對集卡車輛進行管理，及時發現車輛作業異常信息，從港區全局維度調度作業資源，提升整體作業效率和吞吐能力。數字孿生世界企業聯盟 DTWEA數字孿生世界白皮書(2023)106圖 73 數字孿生港口集卡指揮調度車路協同一體化車路協同一體化通過集成路端智能感知系統、路側感知設備與邊緣計算，賦能智能港區實現高等級的道路數字

209、化與智能化，為車端及云端提供超視距交通信息，實現了人、設備和數據間的高速互聯，不同軟硬件系統的無縫連接，以及水平運輸載體與港機設備間的高效協同。圖 74 數字孿生港口車路協同一體化智能倉儲管理智能倉儲管理通過孿生場景對港區倉庫、堆場進行實時庫存、車輛管理，對貨物的實時位置實現智能感知，對倉庫、堆場存儲率實現最優解。數字孿生世界企業聯盟 DTWEA數字孿生世界白皮書(2023)107圖 75 數字孿生港口智能倉儲管理3 3）建設成果建設成果一是通過數字孿生的智慧港口建設，可以大幅提高港口運轉效率、降低物流成本，同時可以實時了解設備作業和船舶裝卸狀態，監測擁堵、設備利用率等指標，精確調度，提升作業

210、效率，幫助管理者更好地監控和調整港口運作，通過全面提升港口智慧發展水平，創安全便捷、經濟高效、綠色智慧、開放融合的世界大港。二是通過數字孿生港口建設，不僅可以更好地滿足現代社會對于高效、綠色、智能的港口服務的需求，更有助于高效地助力港口與實體產業、港口與城市發展的聯動創新，創造更大的經濟和社會價值。數字孿生世界企業聯盟 DTWEA數字孿生世界白皮書(2023)108（三三）數字孿生工廠數字孿生工廠隨著國家新基建政策的推進，以5G、IoT、云計算、大數據、人工智能為代表的新一代信息技術蓬勃發展并推動著城市管理向數字化、網絡化、智能化轉變。3D可視化結合云計算數據分析和物聯網技術融入于數字孿生當中

211、，已逐漸延伸到城市、交通、工業等應用領域。在工業生產領域，2021年工信部發布了“十四五”信息化和工業化深度融合發展規劃和“十四五”智能制造發展規劃。規劃中明確提出，到2025年信息化與工業化在更廣范圍、更深程度、更高水平上實現融合發展，新一代信息技術向制造業各領域加速滲透，制造業數字化轉型步伐明顯加快。到2025年規模以上制造業企業大部分實現數字化網絡化，重點行業骨干企業初步應用智能化；到2035年，規模以上制造業企業全面普及數字化網絡化，重點行業骨干企業基本實現智能化。在技術的更新迭代和國家政策的推動下，數字孿生技術在工業領域中成為生產的寵兒，并不斷蓬勃興起。圖 76 數字孿生工廠的組成要

212、素數字孿生世界企業聯盟 DTWEA數字孿生世界白皮書(2023)109以數孿云某以數孿云某數字孿生智慧工廠運營管理系統數字孿生智慧工廠運營管理系統建設為例建設為例：1 1）建設背景建設背景傳統制造業企業面臨多方困境，如人口紅利削減，勞動力成本上升；原材料成本上升，利潤減少；效率低下，生產效率低，產品質量下降，品控管理難；渠道信息傳遞慢、庫存資金積壓等。突破重圍的必經之路，就是進行數字化轉型。隨著智能工廠中國制造2025戰略的提出，越來越多的制造企業開始向智能工廠轉型。在當下工業4.0、工業互聯網、物聯網、數字孿生等熱潮下，給轉型提供了很好的技術支撐。2 2）解決方案解決方案數孿云自主開發的數字

213、孿生智慧工廠運營管理系統，是通過傾斜攝影、BIM等數據對廠區整體面貌和生產線進行精細化1:1三維建模，打造工廠車間場景展示、流程工藝展示、地圖綜合管理、人員管理、智能運輸管理、監控管理、告警管理、設備管理、庫存管理為一體的綜合管理平臺。融合工廠平臺數據，為工廠車間提供全要素、全場景、全周期的工廠運行管理服務。做到人、設備、車間、工廠一屏統覽，一鍵掌控。方便車間管理者更加清晰直觀的看到車間內部的生產運營狀態以及生產運營數據，同時也為車間管理者能夠及時洞察車間內所有設備的運行狀態提供保障，當發生異常時及時采取相應的措施。數字孿生世界企業聯盟 DTWEA數字孿生世界白皮書(2023)110圖 77

214、數孿云數字孿生智慧工廠運營管理系統架構圖該智慧工廠運營管理系統該智慧工廠運營管理系統建設存在如下難點建設存在如下難點：一是數據采集和建模難度大一是數據采集和建模難度大。工廠中數據分析的維度比較廣，包括性能、產能、能耗、質量、效率等。每個維度涉及的環節也很多，數據采集和建模的難度比較大。二是數據治理挑戰二是數據治理挑戰。由于數據分散在各子系統，數據口徑不一致，數據顆粒度粗、更新頻率低等問題。導致有數據不能用的問題，需要通過人工整理或二次處理才能進行利用。數字孿生世界企業聯盟 DTWEA數字孿生世界白皮書(2023)111搭建工廠級/車間級的數字孿生虛擬管控系統，基于對數字孿生虛擬仿真與物理工廠兩

215、方面的虛實集成，達成車間生產管理的可視化、實時性、可操作性及可協作性的目標期望。該項目主要圍繞以下建設思路進行該項目主要圍繞以下建設思路進行：生生產產過程模擬仿真過程模擬仿真。通過對生產過程進行仿真，搭建數字孿生場景，特別是對重點生產流水線及工藝流程進行高精度模擬。依據獲取的實時數據驅動虛擬生產線運動并顯示實時業務數據，實現可視化生產線的設備狀態和建議。圖 78 數孿云智慧工廠生產過程模擬仿真數據集成與可視化數據集成與可視化。以生產線流程或關鍵設備為單元,采用信息面板、數據標簽及數據圖表等方式對車間的生產數據進行展示,實現生產數據可視化，實時監控生產數據。系統運行平臺建設系統運行平臺建設。通過

216、廠區運行環境和用戶需求的結合，為用戶搭建一套支撐系統正常運行的平臺需求。包括整體概況瀏覽，生產計劃、庫存、運輸、設備、能耗管理以及反向控制等，幫助用戶實實在在解決生產問題。該該項目主要針對以下場景進行應用建設項目主要針對以下場景進行應用建設：生產過程孿生生產過程孿生總覽總覽通過對整個廠區以及車間內的各類設備、設施進行三維建模,真實還原設備排布、工藝過程,實現車間內生產過程全流程孿生,達到設備級、模塊級、系統級的孿生層級。數字孿生世界企業聯盟 DTWEA數字孿生世界白皮書(2023)112真實復現設備設施外觀、結構、運轉詳情。圖 79 數孿云智慧工廠生產過程孿生總覽多信息系統集成管理多信息系統集

217、成管理對車間所有不同廠家提供的信息化單元進行融合匯集管理，在3D孿生工廠實時采集各種不同框架的數據信息，匯集成統一集中展現模式數據接入、管理和關聯展示分析，實現“一個立體頁面 多個信息化系統”管控，讓維護人員實現“一人多機管理”打通信息孤島，大幅提升工作效率。圖 80 數孿云智慧工廠多信息系統集成管理生產監控生產監控孿生場景與視頻實況進行關聯性對照驗證,輔助研判。實況視頻與智能分析結果關聯互動。針對發生異常、告警的生產環節、設備進行視頻實況智能關聯，支持安防、安全生產巡查,實現視頻的自動巡更。數字孿生世界企業聯盟 DTWEA數字孿生世界白皮書(2023)113圖 81 數孿云智慧工廠生產監控庫

218、存管理庫存管理支持集成物料和設備管理系統數據,對貨物和設備編號、進入時間、庫存余量等詳細信息進行實時查詢,從物料和設備采購、生產、剩余庫存全生命周期的管控,輔助管理者提高對物料和設備堆放場地監管力度,降低物料和設備管理成本。圖 82 數孿云智慧工廠庫存管理能耗管理能耗管理接入廠區內水、電、氣等能源能耗個子系統數據，對生產運行中的能耗態勢進行實時監控,對能源調度、設備運行、環境監測等要素指標進行多維可視分析,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廠區能耗狀況,為資源合理調配、廠區節能減排提供有力的數據依據。數字孿生世界企業聯盟 DTWEA數字孿生世界白皮書(2023)114圖 8

219、3 數孿云智慧工廠能耗管理數字孿生數字孿生雙向雙向控制控制數字孿生工廠和物理實體工廠之間雙向傳遞生產過程數據和指揮控制數據，如生產設備數據、測量儀器數據、指揮控制數據等，物理工廠和數字工廠之間關聯映射和匹配，指揮控制數據實現了智能決策的系統反饋。圖 84 數孿云智慧工廠數字孿生雙向控制3 3）建設成果建設成果本項目主要取得了以下成果：一是有利于提高工廠生產效率、提高生產質量，降低企業成本，營造安全的生產環境，保持生產的可持續性；二是通過各業務系統數據集成，并持續分析，幫助工廠管理者優化糾正生產性問題；數字孿生世界企業聯盟 DTWEA數字孿生世界白皮書(2023)115三是通過運營管理平臺的預測

220、、監管，幫助工廠管理者識別生產中的人為、機器或環境等因素。提高生產質量和生產效率。優化生產流程。四是實現了生產流程的優化和自主控制，更多地是加強了企業的領先地位，從而提高企業的競爭力和創新力，不斷推動企業發展。（四四）數字孿生數字孿生水利水利2021年4月，水利部部長李國英高位推動智慧水利建設總體設計，明確提出了數字化、網絡化、智能化建設目標，闡釋了智慧水利建設中數字孿生流域的定位和作用，構建了“2+N”智慧水利業務體系，提出了智慧水利業務的“四預”功能，并對任務分工和保障措施提出了具體要求。2021年6月，水利部黨組召開“三對標、一規劃”專項行動總結大會提出，要推進智慧水利建設，按照“需求牽

221、引、應用至上、數字賦能、提升能力”要求，以數字化、網絡化、智能化為主線，構建數字孿生流域，開展智慧化模擬，支撐精準化決策，全面推進算據、算法、算力建設，加快構建具有預報、預警、預演、預案功能的智慧水利體系，至此“數字孿生流域”首次正式提出。數字孿生流域是以物理流域為單元、時空數據為底座、水利模型為核心、水利知識為驅動，對物理流域全要素和水利治理管理活動全過程進行數字映射、智能模擬、前瞻預演，與物理流域同步仿真運行、虛實交互、迭代優化，實現對物理流域的實時監控、發現問題、優化調度的新型基礎設施。2021年12月，水利部召開推進數字孿生流域建設工作會議，李國英部長全面系統闡述了為什么要建設數字孿生

222、流域、怎樣建設數字孿生流域、如何保障推進數字孿生流域建設等重大問題，指導當前和今后一個時期全國水利系統推進數字孿生流域建設。數字孿生世界企業聯盟 DTWEA數字孿生世界白皮書(2023)1162022年，根據水利業務特點，水利部又先后提出數字孿生水利工程、數字孿生水網并進行頂層設計，至此數字孿生流域、數字孿生水網和數字孿生水利工程共同形成水利數字孿生系列，三者分別是物理流域、物理水網、物理水利工程在數字空間的映射，三者的關系決定于三個物理實體的相互關系，它們互不替代、各有側重、相對獨立、互聯互通、信息共享。2023年，水利部印發的2023年水利工程建設工作要點指出，要“提升數字化應用水平,推動

223、數字孿生和信息化技術與水利工程建設管理深度融合，加快推動新建重大水利工程建設數字孿生工程?！睌底种袊ㄔO整體布局規劃也提出，要“構建以數字孿生流域為核心的智慧水利體系”。以某數字孿生水利工程應用建設為例以某數字孿生水利工程應用建設為例：1 1）建設背景建設背景數字孿生流域是智慧水利建設的核心與關鍵，以水利感知網、水利信息網、水利云等為基礎，運用大數據、人工智能、虛擬仿真等技術，以物理流域為單元、多維時空數據為底板、水利模型為核心、水利知識為驅動，對物理流域全要素和水利治理管理活動全過程進行數字化映射、智能化模擬，支撐實現流域防洪、水資源管理與調配“四預”以及N項水利智能業務應用。數字孿生世界企

224、業聯盟 DTWEA數字孿生世界白皮書(2023)1172 2）解決方案解決方案圖 85 易知微數字孿生智慧水利應用建設架構易知微基于EasyV數字孿生可視化平臺、EasyTwin數字孿生融合渲染引擎和EasyV forUnreal數字孿生游戲引擎驅動器為核心，接入數字孿生水利底層GIS與BIM數據、業務運行與物聯感知數據、模擬仿真與算法數據，依托數字孿生建模與場景渲染能力，打造B/S與C/S雙模式驅動的數字孿生水利應用。覆蓋宏觀數字孿生流域、中觀工程樞紐區和微觀水利工程設備三大應用場景，具體包括流域防洪“四預”、水資源管理與調配、水利工程安全分析預警、河湖長制及河湖管理、防洪興利調度、庫區巡查

225、等。該數字孿生水利工程應用該數字孿生水利工程應用建設存在如下難點建設存在如下難點：一是一是物聯網感知數據物聯網感知數據和和時空數據不足時空數據不足。物聯網感知設備主要存在地上多、地下少，預警設備多、監測設備少，水文監測設施不足等問題，物聯感知數據難以全面覆蓋；時空數據存在二維數據多、三維數據少的問題。在數字孿生流域建設過程中，場景仿真模擬缺乏全面的時空數據支撐。二是時空數據信息利用難二是時空數據信息利用難。存在海量多源異構水利時空數據，如大面積城市建筑數據、數字孿生世界企業聯盟 DTWEA數字孿生世界白皮書(2023)118各尺度模型文件，包含GIS、BIM、傾斜攝影、激光點云、衛星云圖等時空

226、數據，格式多樣、來源不一。三是數字孿生場景構建與實時可視化渲染難三是數字孿生場景構建與實時可視化渲染難。以物理流域為單元、時空數據為底座、數學模型為核心、水利知識為驅動，對物理流域全要素和水利治理管理全過程進行數字化映射、智能化模擬，實現與物理流域同步仿真運行、虛實交互、迭代優化，是數字孿生流域的核心建設重難點。該項目主要圍繞以下建設思路進行該項目主要圍繞以下建設思路進行：構建數據底板，對物理流域進行全要素、全過程數字化映射，并實現物理流域與數字孿生流域之間動態、實時信息交互和深度融合。在數據底板的基礎上，利用水利專業模型、智能識別模型、三維可視化模型等，并依托專家支持，結合水利對象關聯關系、

227、預報調度方案、業務規則、歷史場景等專業知識，為數字孿生智慧水利提供細化、量化、動態、直觀的數據分析，支撐模擬仿真。該該項目主要針對以下場景進行應用建設項目主要針對以下場景進行應用建設：數據底板建設數據底板建設圖 86 數字孿生水利數據底板建設邏輯數字孿生世界企業聯盟 DTWEA數字孿生世界白皮書(2023)119面向宏觀尺度，關注流域全局信息，以“水利一張圖”為基礎，包括矢量地圖數據、衛星遙感影像地圖、DEM高程地圖數據等，為數字孿生流域宏觀場景建設提供全域范圍的時空數據基礎。面向中觀尺度，主要關注重點水利工程所在某一河段庫區的信息，包括衛星遙感影像圖、精細化手工模型數據、傾斜攝影模型數據、高

228、精度DEM數據等。面向微觀尺度，主要關注具體水利工程層面，如水利物聯網設備、水庫大壩等，基于GIS+BIM+IoT技術，還原設備模型外觀與設備內部結構細節。圖 87 數字孿生水利數據底板宏觀尺度圖 88 數字孿生水利數據底板中觀尺度數字孿生世界企業聯盟 DTWEA數字孿生世界白皮書(2023)120圖 89 數字孿生水利數據底板微觀尺度安全監測感知體系安全監測感知體系圖 90 某數字孿生水利工程監測感知體系水準監測圖 91 某數字孿生水利工程監測感知體系垂線監測水利工程安全監測感知體系一般包括變形監測、滲流監測、應力應變及溫度監測、環境量監測以及其他專項監測內容。以往主要通過人工或儀器手段觀測

229、整體或局部的變形數字孿生世界企業聯盟 DTWEA數字孿生世界白皮書(2023)121量，用以掌握大壩在自重、水壓力、揚壓力及溫度等環境量作用下的變形規律，了解大壩在的穩定性和安全性，研究有無裂縫、滑坡、滑動和傾斜等趨勢，數字化程度偏低，無法有效滿足工程安全狀態監控預警要求。通過水利工程安全監測感知體系獲取的工程安全監測數據統一匯聚至數字孿生平臺中的數據底板中，如水準監測、垂線監測、引張線監測等，為模型計算、可視化展示提供數據基礎。成果可視分析成果可視分析以數字孿生三維數據底板為基礎進行數據可視化圖表的融合疊加，能夠更為直觀的進行監測成果的可視化表達。如下圖展示的，橫向揚壓力場景、上下游水平位移

230、場景、垂直位移場景等。通過三維可視化圖表數據和三維數字孿生場景的融合，綜合模擬水利工程安全的物理形態，滿足多尺度、多維度的數字孿生工程仿真模擬的需求。圖 92 某數字孿生水利工程成果可視分析橫向揚壓力數字孿生世界企業聯盟 DTWEA數字孿生世界白皮書(2023)122圖 93 某數字孿生流域成果可視分析上下游水平位移圖 94 某數字孿生水利工程成果可視分析垂直位移圖 95 某數字孿生水利工程成果可視分析有限元計算數字孿生世界企業聯盟 DTWEA數字孿生世界白皮書(2023)123圖 96 某數字孿生流域防洪預演場景3 3）建設成果建設成果圍繞數字孿生水利工程安全分析預警業務需求，完成L1L3級

231、別的數據底板和數字孿生場景建設、工程安全可視化模型庫構建以及智能業務應用開發，將水利工程安全監測數據與數字孿生場景相融合，為工程安全監測管理分析和“四預”應用提供直觀的數字孿生可視化表達，為工程安全穩定運行和效益充分發揮提供技術決策的支撐。（五五）數字孿生雙碳數字孿生雙碳在2020年9月22日75屆聯合國大會上，中國首次在國際公開場合提出3060雙碳目標，國家主席習近平提出：中國將提高國家自主貢獻力度，采取更加有力的政策和措施，我國二氧化碳排放力爭在：2030年前達到碳峰值，2060年前實現碳中和?！半p碳”目標對我國發展模式提出了全新的要求：實現碳達峰碳中和目標，是以習近平同志為核心的黨中央統

232、籌國內國際兩個大局，著眼推動經濟高質量發展、建設社會主義現代化強國作出的數字孿生世界企業聯盟 DTWEA數字孿生世界白皮書(2023)124重大戰略部署，是解決資源環境生態突出問題、實現中華民族永續發展的必然選擇，也是構建人類命運共同體的莊嚴承諾。2021年12月30日，國資委印發了關于推進中央企業高質量發展做好碳達峰碳中和工作的指導意見，明確提出了中央企業在貫徹“雙碳”戰略的定位、目標、主要任務和保障措施，成為了中央企業科學有序推進“雙碳”目標的頂層指導。碳管理能力的建設和完善是落實好“雙碳”目標的基礎條件，中國工業領域的碳排放占整體排放的近70%，企業是工業領域實現綠色轉型的最基本單位。我

233、國當前仍處于工業化和城市化發展階段中后期，對未來經濟增速仍有較高預期，盡管不斷加大節能降碳力度，但能源需求總量一定時期內還會持續增長，2022年7月，工信部、國家發展改革委、生態環境部工業領域碳達峰實施方案，要求打造綠色低碳工業園區，引導提標改造，打造“零碳工廠”。2022年6月，工業和信息化部、國家發展改革委、財政部、生態環境部、國務院國資委、市場監管總局等6部門印發工業能效提升行動計劃，提出企業需提高數字化節能提效技術水平，推動5G、云計算、邊緣計算、物聯網、大數據、人工智能等數字技術在節能提效領域的研發應用，積極構建面向能效管理的數字孿生系統。推動企業深化能源管控系統建設，通過能量流、物

234、質流等信息采集監控、智能分析和精細管理，實現以能效為約束的多目標運行決策優化等。鼓勵企業基于能源管控系統探索實時數字化碳管理，協同推進用能數據與碳排放數據的收集、分析和管理。數字孿生世界企業聯盟 DTWEA數字孿生世界白皮書(2023)125以中創碳投數字孿生企業能碳管理系統建設為例以中創碳投數字孿生企業能碳管理系統建設為例：1 1）建設背景建設背景伴隨我國“雙碳”政策的不斷明確，企業等各排放主體也將面臨著巨大的挑戰，依托數字孿生技術，打造企業級的能碳管理平臺，為行業帶來升維賦能優勢，通過能源和碳管理等核心場景解決方案，助力新企業打造綠色化和智能化標桿。2 2）解決方案解決方案圖 97 中創碳

235、投數字孿生企業能碳管理系統建設架構基于數字孿生技術，建立三維數字孿生可視化能碳地圖模型。通過搭建全流程、全周期、全方位的能源+碳排放管理體系，基于物聯網實時監測摸清能耗基線，內置滿足不同需要的多套碳核算標準，滿足不同場景下的碳披露需求，并且打造能效對標、能流碳流分析、AI能碳預測、3D全景漫游等場景追蹤企業節能降碳進度，實現精準的端到端的能碳管理，構建“能碳融合”的能碳信息管理體系，圍繞能碳管理實現生產透明化、設備集成數字孿生世界企業聯盟 DTWEA數字孿生世界白皮書(2023)126化、數據一體化、管理可視化、能流信息化和碳資源集約化，從而為企業節能降碳、降本增效更好實現“雙碳”目標提供數字

236、化抓手，為有效提升行業能碳數字化管理水平發揮示范和帶動作用。該數字孿生能碳管理系統該數字孿生能碳管理系統建設存在如下難點建設存在如下難點：一是能碳融合相關標準缺失一是能碳融合相關標準缺失。國內對企業能源及碳排放還沒有統一融合的核算方法、評估體系和轉化平臺，在管理實踐中缺乏精準化的數據匯集、分析和應用體系。二是企業能源與碳排放管理職能脫節二是企業能源與碳排放管理職能脫節。企業碳核算及碳資產管理與能源管理、企業日常生產管理、節能減排投資決策脫節，沒有發揮出應有的作用。三是信息孤島三是信息孤島、網斷聯難仍存在網斷聯難仍存在。企業能源與碳管理信息化平臺是信息化、物聯網等方面的應用集成，其障礙主要有兩方

237、面：其一，由于企業能源管理與碳排放管理存在管理部門的分散與目標的不一致性，導致部門分割、條塊分割的小數據中心建設，形成了眾多的“信息孤島”，對數據清晰的采集與整理存在一定的資源浪費情況。其二，業務傳感與應用裝備建設，各部門各搞各的，甚至一個部門內部也各搞各的，造成“有網無聯”。該系統主要圍繞以下建設思路進行該系統主要圍繞以下建設思路進行：一是充分結合企業目前現狀以及能源管理和碳排放管理特點，設計出科學高效、完善合理、功能齊全、可實施性強的能碳管理信息平臺技術方案。二是根據企業能耗情況與生產工藝情況，實現集水、電、氣、熱等能源品種一體的數據采集監測體系。三是結合企業主要部門的能碳管理需求，搭建分

238、析應用場景，做到實時的數據查詢與統計分析。四是智慧輔助決策，可為企業制定能源及碳排放管理政策制度提供詳實的數據、分析數字孿生世界企業聯盟 DTWEA數字孿生世界白皮書(2023)127結果以及策略建議，以達到資源的科學管理與合理利用。該該項目主要針對以下場景進行應用建設項目主要針對以下場景進行應用建設：智慧數據采集服務智慧數據采集服務無論是城市、園區、還是企業，推進“碳達峰、碳中和”雙碳建設的第一步都是摸清“碳家底”，開展碳排放監測核算，基于國際國內通用的碳排放標準體系，結合物聯網+數字孿生技術，打造智慧化、可視化的數據采集服務。平臺具備靈活的數據采集方式，支持物聯網采集、系統對接以及在線填報

239、三種獲取能源消耗及碳排活動基礎數據，依托于自主研發的“智慧模型平臺”支持按不同行業進行配置與管理，包括排放活動管理、排放源配置、核算公式管理、參數因子管理以及填報表格管理等，建立活動數據、核算公式、參數因子以及填報數據之間的關聯關系，并依據國內外相關行業核算標準指南，整合相應的計算模型與因子，生成相應的碳排放報告。圖 98 中創碳投企業能碳管理系統智慧能碳數據采集服務能碳數據監測能碳數據監測全面鋪設監測點，滿足企業對能源分類、分項計量要求，實時采集用能單位燃料燃燒、購入電力/熱力、產品及原材料運輸、廢棄物處理以及生活與辦公運營等能源消耗數據，數字孿生世界企業聯盟 DTWEA數字孿生世界白皮書(

240、2023)128幫助管理者動態監控碳排放來源實時數據?；谇岸藬祿杉痛鎯?，依托國際國內相關標準，實現對企業以及重點用能設備等多層級多維度管理對象的能源和碳排放數據的監測、統計、核算、監管和分析。圖 99 中創碳投企業能碳管理系統能碳數據監測和分析模塊節能降碳對標節能降碳對標系統內嵌不同類型、不同地區對應行業能耗和碳排放相關標準先進值，通過對標管理，對企業能耗和碳排放現狀進行深度分析，發掘用能管理薄弱環節。數字孿生世界企業聯盟 DTWEA數字孿生世界白皮書(2023)129圖 100 中創碳投企業能碳管理系統節能降碳對標模塊AIAI能碳預測能碳預測結合企業實際生產、能源結構、能耗數據等指標構

241、建企業AI能碳預測模型，智能分析能源碳排放波動異常情況，實現能耗以及碳排放指標超標預警，有助于企業制定更合理的碳排放管控措施，輔助企業降碳目標拆解與考核。圖 101 中創碳投企業能碳管理系統 AI 能碳預測模塊碳資產管理碳資產管理建立企業碳資產賬戶，輔助企業管理自身碳配額、CCER、普惠減排量等碳資產，也用于企業碳配額的跟蹤與履約、資源減排資產的管理等，平臺提供碳數據統計分析功能、減排項目信息記錄和分析功能。通過具體的、落實的各項碳排放相關業務的操作、審批、查數字孿生世界企業聯盟 DTWEA數字孿生世界白皮書(2023)130閱渠道，以便為企業提供專業化碳資產管理服務，提高碳資產管理的能力及效

242、率。圖 102 中創碳投企業能碳管理系統碳資產管理模塊數字孿生數字孿生“能碳一屏展示能碳一屏展示”基于BIM數字孿生的三維技術，可視化頁面提供豐富的展示形式和效果，實時、動態、直觀的對用能單位的能源消耗與碳排放從宏觀到微觀進行可視化全方位管理。包括企業關鍵能碳數據動態分析以及企業生產過程數據展示。圖 103 中創碳投數字孿生“能碳一屏展示”數字孿生世界企業聯盟 DTWEA數字孿生世界白皮書(2023)1313 3）建設成果建設成果一是融合能碳一體化管理新模式，響應社會改革發展新趨勢?；谖锫摼W、數字孿生技術的應用，將企業能源管理與碳排放管理目標高度融合，通過全過程數字鏈條的構建及數字畫像，把節

243、能降碳與企業核心業務緊密結合，將規劃和行動精準匹配，推動企業低碳轉型。二是提升能碳管理水平，推動企業低碳發展。通過數字孿生建模模擬企業生產過程中的能源和碳排放情況。實時全景模擬仿真企業在能源供給、生產制造流程中，監測能源與碳排放的全過程，支撐企業構建完整的能源碳排放監控體系，依托平臺的建設，能夠在碳排放源鎖定、碳排放數據分析、碳排放監管和預測預警等方面發揮重要的作用。三是發揮資產價值、助力企業降本增效。平臺建設投用可以有效的對企業的碳配額及其他各類碳資產進行集中統籌，將企業的碳資產價值充分發揮出來，有利于企業在碳管理方面實現降本增效。以數字孿生低碳冬奧監測與供電保障系統為例以數字孿生低碳冬奧監

244、測與供電保障系統為例：1 1）建設背景建設背景2019年6月23日，北京2022年冬奧會和冬殘奧會組織委員會（簡稱“北京冬奧組委”）正式發布北京2022年冬奧會和冬殘奧會低碳管理工作方案（簡稱“低碳管理方案”），提出了北京冬奧會低碳管理目標，從低碳場館、低碳能源、低碳交通和北京冬奧組委在行動方面提出了18項碳減排措施，從林業碳匯、企業和公眾參與方面提出4項碳抵消措施，針對重點排放領域制定相應的碳減排措施，最大限度減少碳排放。北京冬奧組委會同北京數字孿生世界企業聯盟 DTWEA數字孿生世界白皮書(2023)132市、河北省張家口市以及場館業主等單位，在北京冬奧會籌辦過程中，積極推進各項減碳措施的

245、落實。2020年5月，國際奧委會、國際殘奧委會和北京冬奧組委同步向社會發布了北京2022年冬奧會和冬殘奧會可持續性計劃。2021年9月，國家重點研發計劃“科技冬奧”專項“低碳冬奧監測與碳中和調控關鍵技術及示范應用”項目啟動。該項目由北京理工大學魏一鳴教授牽頭，聯合清華大學、國家速滑館、杭州易知微科技有限公司等多所高校及單位，研發低碳冬奧監測與碳中和調控關鍵技術，實現冬奧會碳排放數據多源采集融合與全景式智能管控，評估冬奧會對京津冀經濟社會環境發展的聯動促進效應，最終提出冬奧會碳中和實現路徑與方案。2 2）解決方案解決方案通過碳排放“測-算-控-謀”技術體系，將冬奧碳排放相關的人-機-物-環數據監

246、測、碳排放核算、評估和管控功能集成于一體，分為人機物環監測、碳排放預測、碳排放管控、碳普惠交互等幾大版塊，實時監測場館能源消耗和碳排放相關數據，并根據場館運營相關活動水平，實時追蹤碳排放變化和減排情況，預測冬奧會期間場館新增碳排放，實現北京冬奧碳減排行動評估有據可依、有數可查、有物為證。冬奧碳測平臺運用BS+CS雙架構，圖表面板通過易知微EasyV低代碼數字孿生可視化平臺搭建，主孿生場景通過UE游戲引擎進行構建，主要分為四大版塊。一是減排措施概覽一是減排措施概覽。依托GIS地理信息數據，構建北京、張家口、延慶賽區底圖，在地圖上宏觀呈現13個場館的地理位置分布，點擊場館圖標呈現該場館的碳減排措施

247、及技術，同時結合數據面板呈現能源、場館建筑、交通、賽事設備、物資、碳抵消的減排技術數字孿生世界企業聯盟 DTWEA數字孿生世界白皮書(2023)133及減排量，全方位的監測人員、建筑、設備、物料、環境等活動體的離散動態變化，將運用低碳措施和技術減少的二氧化碳排放進行量化。圖 104 冬奧碳測-減排措施概覽二是數字孿生短道速滑館二是數字孿生短道速滑館。速滑館以低碳節能的理念和實施方案進行建造，碳測平臺則基于GIS、BIM、CAD等技術和數據，結合現場數據采集資料，實現短道速滑館周邊場景及場館3D仿真還原，通過場館功能區、各類用能設備、觀眾出入口等關鍵節點的成套智能監測裝置，實時監測采集電、熱等能

248、源消耗以及人流、場館環境、天氣氣象等相關指標的動態數據，測算出碳排放量及趨勢，同時預測未來幾日碳排放新增量，清晰掌握速滑館的碳測數據。數字孿生世界企業聯盟 DTWEA數字孿生世界白皮書(2023)134圖 105 冬奧碳測-數字孿生短道速滑館三是數字孿生冰立方三是數字孿生冰立方。舉辦冰壺等賽事的“冰立方”，由北京夏季奧運會標志性建筑之一國家游泳中心“水立方”改造而來，“雙碳”的理念貫穿建設始終。同短道速滑館一樣，“冰立方”的建設運用數字孿生的技術，對場館進行了建模還原，同時將加速傳感器、應變傳感器、環境溫度傳感器等監測裝置點位進行接入及呈現，探測包括不同區域、比賽大廳、嬉水樂園、膜腔等空間位置

249、的實時電耗和實時減排量，并進行分布比較，同時將充電樁、大屏、電梯等運行動力設備的電耗情況及碳排放量進行實時的趨勢化呈現。圖 106 冬奧碳測-數字孿生冰立方數字孿生世界企業聯盟 DTWEA數字孿生世界白皮書(2023)135四是低碳技術解決方案四是低碳技術解決方案。作為“低碳冬奧監測與碳中和調控關鍵技術及示范應用”的技術核心沉淀，低碳方案庫積累了整個示范應用中的低碳技術、材料、設備、系統、方法，以雙螺旋結構進行多維可視化呈現。同時在應用過程中，推行“綠色三星建筑”的概念與目標，對于傳統方案和碳中和方案的實施結果進行了比較與統計，還原從建設、運營、管理環節的節能減排實際成果，切實展現了在零碳方面

250、做的努力。圖 107 冬奧碳測-低碳技術解決方案供電保障是冬奧會賽事保障的重要基石，而綠色辦奧的理念成為北京2022年冬奧會和冬殘奧會電網建設及供電保障工作的根本遵循。在北京冬奧會供電保障體系中，北京冬奧電力運行保障指揮平臺是整個國網北京電力保障體系的“大腦”，接入不同業務系統，覆蓋所有冬奧場館和供配電網絡，負責實施監控和統一調度冬奧賽事期間北京、張家口兩地三賽區25座場館電力運行狀況，實現融合場館運行數據、統一平臺全景監控、變革保障指揮模式、展示創新發展成果的目標與愿景。數字孿生世界企業聯盟 DTWEA數字孿生世界白皮書(2023)136圖 108 冬奧重大賽事電力運行保障3 3）建設成果建

251、設成果中國以實際行動兌現了“綠色辦奧”的莊嚴承諾：冬奧會全部場館達到綠色建筑標準、常規能源100%使用綠電；冬奧會節能與清潔能源車輛占全部賽時保障車輛的84.9%，為歷屆冬奧會最高；通過使用大量光伏和風能發電、地方捐贈林業碳匯、企業贊助核證碳減排量等方式，圓滿兌現北京冬奧會實現碳中和的承諾。北京冬奧會成為迄今為止第一個“碳中和”的冬奧會。碳測平臺全方位的展示了此次冬奧會的碳減成果，速滑館采用了BIM數字化建造技術，放棄了冗余設計，用鋼量節約了2800噸左右，采用的索網屋面可較傳統建筑節約75%的鋼鐵，而水立方變“冰立方”的水冰轉換這項技術帶來了近850噸的減排量。團隊評估了北京冬奧實施的30多

252、項先進低碳技術和措施，總減排量達到95萬噸左右。實現冬奧會碳排放數據多元采集融合與全景式管控交互，評估冬奧會對京津冀經濟社會環境發展的聯動促進效應。北京冬奧電力運行保障指揮平臺實現奧運史上首次電力業務領域數字化、智能化全景監視，全面支撐冬奧測試賽及正式比賽供電保障工作，圓滿完成奧運賽事和城市運行保障任務，助力北京冬奧場館100%綠電供應，確保首都電網安全穩定運行和電力可靠供應。數字孿生世界企業聯盟 DTWEA數字孿生世界白皮書(2023)137參考文獻參考文獻陳為,沈則潛,陶煜波數據可視化（第 2 版）北京:電子工業出版社，2019.蔡陽,成建國,曾焱,等.加快構建具有“四預”功能的智慧水利體

253、系J.中國水利,2021,(20):2-5.黃艷,喻杉,羅斌,等.面向流域水工程防災聯合智能調度的數字孿生長江探索J/OL.水利學報:1-172022-04-13.李德仁.基于數字孿生的智慧城市J.互聯網天地,2021,(07):12.羅茂興.云計算發展現狀及關鍵技術進展J.計算機產品與流通,2019,(09):124.李巍巍.數據中臺技術在業務系統中的應用研究.現代信息科技，2019,3(21):108-110.林曉清.基于數字孿生理念的智能工廠與案例分析J.數字制造科學,2019,17(04):314-318.盧陽光.面向智能制造的數字孿生工廠構建方法與應用D.大連理工大學,2020.孟

254、松 鶴,葉 雨 玫,楊 強,等.數 字 孿 生 及 其 在 航 空 航 天 中 的 應 用 J.航 空 學報,2020,41(09):6-17.孫其博,劉杰,黎羴,等.物聯網:概念、架構與關鍵技術研究綜述J.北京郵電大學學報,2010,33(03):1-9.陶飛,劉蔚然,張萌,等.數字孿生五維模型及十大領域應用J.計算機集成制造系統,2019,25(01):1-18.陶飛,張萌,程江峰,等.數字孿生車間一種未來車間運行新模式J.計算機集成制造系統,2017,23(01):1-9.沈洲,安崗,余明明.5G 在工業互聯網中的探索和應用J.信息通信技術,2019,13(05):17-22.王建翔,胡

255、蔚.BIM 技術在智慧城市“數字孿生”建設工程的應用初步分析J.智能建筑與智慧城市,2021,(01):94-95+98.王新平,蘇暢,文虎,等.雙碳戰略下中國能源工業轉型路徑研究J.技術與創新管理,2022,43(02):141-150.趙杏英,毛肖鈺,徐紅權,等.數字流域多尺度空間地理信息模型構建及應用以錢塘江流域為例J.人民長江,2021,52(S2):293-297.數字孿生世界企業聯盟 DTWEA數字孿生世界白皮書(2023)138牛廣利,李天旸,楊恒玲,胡蕾,周華艷,方豪文.數字孿生水利工程安全智能分析預警技術研究及應用J.長江科學院院報,2023,40(03):181-185.張力,張航,劉成堃,祝憲章.水利數字孿生平臺三維模擬仿真技術研究與應用J.人民長江.董蘊晨,王振.數字孿生背景下城市設計與 GIS 技術方法研究綜述C.數智賦能：2022 全國建筑院系建筑數字技術教學與研究學術研討會論文集,2022.鄔櫻,李愛群.“城市-建筑-人”耦合視角下數字孿生技術應用與分圈層場景構建J.工業建筑.