CIM技术构建数字孪生的智慧城市-创新互联

智慧孪生城市是数字孪生技术在城市层面的广泛应用，通过构建城市物理世界及网络虚拟空间一一对应、相互映射、协同交互的复杂系统，在网络空间再造一个与之匹配、对应的孪生城市，实现城市全要素数字化和虚拟化、城市状态实时化和可视化、城市管理决策协同化和智能化，形成物理维度上的实体世界和信息维度上的虚拟世界同生共存、虚实交融的城市发展新格局。

智慧孪生城市既可以理解为实体城市在虚拟空间的映射状态，也可以视为支撑新型智慧城市建设的复杂综合技术体系，它支撑并推进城市规划、建设、服务，确保城市安全、有序运行。

CIM是数字孪生城市的基础核心，同时利用CIM的可扩展性，可以接入人口、房屋、住户水电燃气信息、安防警务数据、交通信息、旅游资源信息、公共医疗等诸多城市公共系统的信息资源，实现跨系统应用集成、跨部门信息共享，支撑数字孪生城市的决策分析。

通过数字孪生城市的技术，在虚拟空间再造城市的一个拷贝，作为现实城市的镜像、映射、仿真与辅助，为智慧城市规划、建设、运行管理提供统一基础支撑。

1、城市规划仿真

基于多源数据和多规合一实现规划管控一张图。整合所有基础空间数据（城市现状三维实景、地形地貌、地质等）、现状数据（人口、土地、房屋、交通、产业等）、规划成果（总规、控规、专项、城市设计、限建要素等）、地下空间数据（地下空间、管廊等）等城市规划相关信息资源，形成数据完备、结构合理、规范高效的数据统一服务体系，在数字孪生空间实现合并、叠加，解决其中的规划冲突，统一空间边界，形成规划管控的“一张蓝图”，以此为基础进行规划评估、多方协同、动态优化与实施监督。在充分保证“一张蓝图”实时性和有效性的前提下，通过对各种规划方案及结果进行模拟仿真及可视化展示，实现方案的优化和遴选。

2、城市建设管理

在城市建设项目的设计阶段，利用数字孪生技术，构建还原设计方案周边环境，一方面可以在可视化的环境中进行交互设计，另一方面可以充分考虑设计方案和已有环境的相互影响和制约，让原来到施工阶段才能暴露出来的缺陷提前暴露在虚拟设计过程中，方便设计人员及时针对这些缺陷进行优化。

在施工阶段，利用数字孪生技术中对象具有的时空特性，将施工方案和计划进行模拟，分析施工进度和计划的合理性，对施工过程进行全面管控。

3、城市运维管理

在运维管理阶段，利用城市实体中各种物联网传感器和智能终端实时获取的数据，基于CIM模型，对城市基础设施、地下空间、道路交通、生态环境、能源系统等运行状况进行实时监测和可视化综合呈现，实现对设备的预测性维护、基于模拟仿真的决策推演以及综合防灾的快速响应和应急处理能力，使城市运行更稳定、安全和高效。

目前，以CIM技术为基础的数字孪生规建管技术平台已从概念走向成果落地阶段，目前在雄安新区、北京新机场临空经济区、北京城市副中心、福州滨海新城、青岛中央商务区、北京未来科学城等进行了实践，形成了很好的创新示范效应和社会价值。

数字孪生在城市中的应用与前景

数字孪生城市为城市治理带来新变革。由模型叠加数据构建的数字孪生城市，在支撑城市治理方面有几个得天独厚的优势：一是提供全景视角、城市多维度观测和全量数据分析，对城市发展态势提前推演预判，以数据驱动决策，以仿真验证决策，线上线下虚实迭代，促使资源和能力的最优配置，促进科学决策；二是增进精细管理，360度无死角监控检测，陆海空全方位立体感知，城市治理能够运筹帷幄之中而决胜千里之外；三是提供协同手段，突发事件应急反应，全域协调联动，就近调度资源。下面将数字孪生在智慧城市建设中的一些场景做一些构想：

1、数字孪生优化交通出行。

通过将物理世界中复杂的交通系统，使用云计算、物联网、人工智能、大数据、实景三维、语义化等技术进行复制，构建可被机器理解的数字孪生交通环境，融合多源异构的交通实时数据，构建交通信息知识图谱，对交通时空大数据进行挖掘、分析及展示，从而实现对交通的监测预警、应急处理以及拥堵治理等功能。

2、数字孪生助力智能驾驶发展。

通过数字孪生实现对道路、地形、交通流、交通标志、光线、天气等的高精度仿真。利用高度逼真、场景丰富的仿真平台，基于真实道路数据、智能模型数据和案例场景数据对自动驾驶车辆进行测试和训练，能够提升智能驾驶的决策执行力和安全稳定性，加速无人驾驶更加安全地落地推广和普及。

3、数字孪生让应急演练更仿真。

利用数字孪生技术以及虚拟现实技术，可以给用户模拟一个真实发生的突发灾难场景，并能快速还原事故现场，例如火灾、暴雪、地震、泥石流等事件，让用户犹如身临其境，更加生动地体验在紧急事件发生时每个行动所带来的后果。

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