数字孪生城市创新应用场景研究报告

数字孪生城市创新应用场景研究报告（02）目 录期 1用跃 1点破 3座强 7点 8出题现 9重题控 9挥题理 10高题判 10调题置 1力 1字展型 1字值进 12景 14新念 14大景架 14大型景 17战 18用横进 19术融动 19元享展 20实验富 21议 22持景效 22持合量 22持作同 22持范色 23景 24合域 24一管 24二理 26三理 29四营 31五与理 34六精理 37急域 39一安理 39二合知 42三真警 44四理 45五保 47六事控 49七模练 50八涝 52九挥度 55划域 56一图 56二规策 59三与新 62四于IM度理 64五智造 66通域 69一安护 69二命策 71三维理 74四管理 77五测拟 79六模真 81七场真 83利域 85一真 85二监管 87三决化 91四调度 93五调理 95六与理 97源域 00一特测 00二能理 02三信知 03四感统 05五双联 09六管理 3七整合 5八生控 8九及理 21共域 23一区 24二管 26三馆 27四营理 29五诊 32六管理 33七厅 35业域 38一数生 38二动理 41三线理 44四管理 47一、数字孪生城市场景应用进入提质增效新时期（一）应用场景创新更加活跃峰提推再挖、重。图1字生市用景新要现1程全创新城整一，拆现模。2值素用尺步实和一。3景孪理式其高，和准、化能。4式向伸府在IM基式企孪城共户提立，。（二）热点领域应用率先突破年用式、在，。图2字生市领应发关影因素1域用显字要题，未。规素况。协系时行同辅。2域色速域提意印》等系列文件明确了推进以构建数字孪生流域为核心的智慧水利建设智。，这使得水利数字孪生的建设具有不同于其它数字孪生领域的鲜明特知动虚、。、务控向了富业经。部22印了(225、开，水。3域策显自然资源部01年印发的《实景三维中国建设技术大纲(01版)》、《自然资源三维立体时空数据库主数据库设计方案》对三维。是数字孪生城市建设的重要数据资源基础和空间底座基础，成为立体。数字孪生城市依赖的重要基础数据就是直观、信息化的三维模，测践。4域点著房城建自28起结工设目批改革，开展城市信息模型（IM）基础平台建设试点工作，推动IM为建筑业数字孪生奠定了良好的基础。20年以来，住建部持续推进在6到21年了IM设。IM力物，掌握城市“呼吸脉搏”，实现数字孪生城市实时动态化管理。依托IM、感提。5域景大杂。事数管事。有十建领。6域能行争2020”市。5一I共促理当位P仍改一力字，。（三）底座支撑赋能显著增强，型大其市。图3字生座撑能用景异建字策底据字实集。二、数字孪生城市应用场景五大特点图4字生市用景大点（一）突出可视性，隐蔽难题显性化展现达状空够对过11精的周理虚。（二）注重实时性，监管难题动态化掌控对特孪构的细象协实。（三）发挥主动性，风险难题可控化管理的、孪进理，源推命。（四）提高预见性，决策难题科学化研判难考，，事将I仿度行，。（五）强调闭环性，复杂难题一体化处置将跨理成座，体市、联市。三、场景创新成为数字孪生城市发展关键驱动力（一）数字孪生城市应用发展五阶段模型图5字生市用展阶模型历自。驱。素。语生务体运与为，业务业业。互孪对化现义进综成础驱为以。智生智的模分用重突仿仿与应自。自生字用级，知识动以据。（二）数字孪生城市向高价值场景演进局与用促演：图6字生市高值景进要应从向在交促。有通应从动进孪进。从生示整落变字生展概范”素业间。四、数字孪生城市八大领域创新应用图景（一）创新应用图景构建理念景、、业。在过的块成力力显域域划向景。图7字生市型景属路（二）八大领域创新应用图景框架、建、域八点，方。图8字生市大域用景架领、色。应卫等闭掌。，城分，，-。的场过况资。生大监形。，利防仿。教数文质。工制域字生较领，新应新管。（三）八大领域创新应用典型场景孪生特数发八大热体新效的。号域向景1理管管2理理3理4营5理6理7全理理8知9警0理1保2理控3练4涝5度6设划图7策8新9造于M理0造1行产护2策3理4化理5拟6真7真8域理真9管0度化1度2理3程理4碳碳测5耗理6知7统8联9理0合1控2理3务旅区4管5管6理7疗诊8育理9务厅0造业生1理2业理3理。五、数字孪生城市应用面临的挑战（一）应用场景仍需进一步横向拓展纵深推进大充涵。市当，展求设城实掘生常的，空。到整新。（二）技术与业务仍需加强融合实现双轮驱动界的面欠行掌心听进市对要代数字。字孪发。（三）多元主体共建共治共享新局面仍需拓展的不无主市市。术字层发，，城孪。（四）虚实融合的交互新体验仍需进一步丰富共断的。场技觉景仿持//R式应用。六、数字孪生城市应用推进建议（一）坚持需求牵引，强场景重实效构城力，同城点。（二）坚持创新驱动，强融合重质量孪需度驱求术产组。（三）坚持系统推进，强合作重协同发企强共上密、。（四）坚持重点突破，强示范重特色、推数域合现点。附录：八大领域创新应用典型场景（一）综合治理领域典型场景一：城市一网统管1析于制定国民经济和社会发展第十四个五年规划和二〇三五年远景目标从市。构围市件”精治系绕事多、闭。作理145等标。2述新有律系。新循街为E通街循的。

图9理制新市孪城信字。

图10于字生一化台、统。25企成。建应调、准。典型场景二：基层综合治理1析现理社。城市管理体系庞大导致管理人员对城市正在发生的事情或者已经发生的事情缺少总体感知，同时对突发事件无法快速统筹关键信人情管。需统理。2述据实，，敏锐发现并有效解决现实问题，为政府决策提供最优路径和最佳方。I

图1层合理过I控74大。根据基层案件处理逻辑及周边执法人员可调度情况进行案件的智能分、、分、。题析站、维卫内运划。题、实城动。里，及、维。建合信。典型场景三：社区网格化管理1析梢负网，I--）---各基全局。2述13理基于数字孪生技术三维建模能力，对社区重点管辖范围进行III的3D3”3N工要区。图12区理张图警联据定科防能持过IC。图13体指管理典型场景四：园区可视化运营析，，。在较大滞后性。同时对于专业分工细化所带来的资源整合及协调问题。述信行创迈。化、监统。图14区合势化管、速区。图15区防理化通时人员车辆异常滞留情况进行可视化告警，帮助管理者实时掌握园区人。化资产管理针对园区资产进行id、蓝牙等物联监控呈现。提供。化于IIS新，，数设细隐。化天壤联。化、设趋为。

图16区耗理。。。图17区商示典型场景五：港区服务监测与智慧管理1析港查；相力。提。2

图18慧区体架图基于全空间信息系统建立整个港区的数字孪生模型，以全景鸟切专掌高。流于5G人能大等建一物营理体，升范过ID间依，实算态占，。务，动，资从，。关于5G大、工等，现流智化管施进发通，分。典型场景六：最小管理单元精细化治理1析方，市到底层的城市治理最小管理单元，发挥大量场景应用和海量数据的优解。2述合算大、智、计、G多术，个以云为基础，以三维场景为底座，数据为要素，I为核心的云网边协数生系针型打造11数生场型。图19市细治理理防各感和I警效事、场及器患将。患理设单过IT每五分钟上传一次各类监测数据，每一项设备设施都有独立的语音和I，抵。护还、尤息历结通。理各，像的I获，置能漫游镜头等方式呈现。对事件的处置也逐步由经验判断向数据分析升。（二）应急安全领域典型场景一：视频孪生城市安全综合管理1析问社控信无、业，。2述间DI三I实视合防融事此景。图20景态视孪管空间理布在将打布。图21维景视警部署置用AI场全件务市60的。图22能险别景维动置度理效预中实务。图23空景张指调度典型场景二：城市生命线综合态势感知1析是和。过40的、建国行类问“”””“市看海”、“燃气泄漏”等事故在全国各地屡有发，对人民群众生产社。对故，因（1据城造安患2未时安患气的泄、。属件复。2述合II、下事监据势命。图24市命综感一图图25时测知典型场景三：管网智慧化仿真推演与预警1析达独、面市维IS分慧现利、于。2述网综负网管风。图26全险间布图地自动，，。典型场景四：老旧房屋管理1析使均的老日。过往老旧房屋管理主要依靠人工巡检方式，这种方式不仅成本，法24时断，且也观细化很及。2述联房。具体来说，数字孪生城市老旧房屋管理应用场景，一方面利用In、斜摄、便携激光iar数采集术，对旧建外和结行11景，城筑时案对做T违安过IIITI、掌生心，产。图27能知时测图28险估典型场景五：大型赛事安保1析主旅成成。场字、。2述利倾摄影激光达、IM等术建赛活动地/场馆等的目息成科学计算模拟仿真分析中，从而实现对整个赛事的全方位感知与智能干。图29动馆精模型图30力保署视化典型场景六：城市公共卫生事件应急防控1析严及公。城市公共卫生事件在时间维度和空间维度上的演化规律和发展这中急。2述，据推理，最实现对事件的警，并结合城信息模型IM基础平等与。到用发生。件智评况。图31市共生件势拟典型场景七：城市建筑消防模拟演练1析主的全社稳统数示仅21一，因造过40达65。，，不制、级、、。求：度IM数据，并于IM数据构消防实体，将防设备、信息预警及业防。现同够取信路宽。，。2述基于IM快速载渲染术、城市防空间语结构量技术、理。时实消进统理，握；时通用楼器传感在；急可预和，过程火人；案演够构化从活，等。图32字生景消实对象图33防案拟 图34VR浸训练典型场景八：城市排水防涝1析，征度及大。管，害。2

图35市水涝体架图进区浏行。别视网分测中。置要、闸门等，构建仿真推演数据模型，并集成M、C等物理驱模排实并应，调。真并度题改。水计历时nn110下水水险改况）规案和预况在点降。典型场景九：可视化应急指挥调度1析字化、推进城市管理精细化，充分利用人工智能、5G、云计算、物联，，。2述度化对助。图36急挥视化化逻。化键数字孪生平台二三维IS地图模块中圈定任意区域，查询出区域内事应。（三）规划建设领域典型场景一：空间规划一张图1析规效，更空、准。2述成模过与国。划。图37间划张图计交分由，。

图38据源系等环。录、息。平台层由本级国土空间基础信息平台进行应用支撑，基于B业务和A向象技架台体实服录、。提评规力用。综。图39体构典型场景二：城市国土空间规划决策1析随着我国城市化进程的加快和科技水平的提高,城市规划的重要术的发展,信息化与无纸化办公也逐渐成为各行各业发展的趋势，传统的城市规划是在二维平面中进行的，图纸是规划成果的主要表现形境传间。维I,三测提划。2述数字孪生城市规划借助三维IS、数字孪生、I等多种新兴技、路行11现准现界现基字界否。状地际。图40上地、下体间织构图来源自资调监体构总方》）化和和。图41三一化览示图42土间划入视查土矿视析性。 图43市高析 图44视分析图45筑计案维细查典型场景三：历史古城保护与更新1析它限神纽助。”，有着深厚历史遗迹和历史特色的古城风貌更应该通过智慧化的方式用I智。2述于IMI”对，协出。库现理井今模。图46字生城息型R城合R维线域3示。真用II，析等。图47I+城护新理驶舱典型场景四：基于BIM的工地进度管理析期，现问，如工,难位人息困,场员控现管,全难工料,备、。建呈。述盘件图。位度中目、等D。工区象进度基于IM模型以项目理平台的度计划为度目。图48体象度 图49位程度盘件性理进度产值统计分析：汇聚各工程单位填报的工程进度与产值信分。过IM与S，为工程IM模型附当前施工进度态信息，通过视化方式形象位划。程联0和BS据S任务进行工程进度填报，填报工程进度百分比与资源(人工、机械班、物料等)消耗量。由工程一线人员通过使用微信或其他快捷方。图50象度示意图 图51值进示图典型场景五：超大直径隧道智能建造析江相目况度进分变。和I机构盾增工智能预测以及多源算法的智能掘进，亦能提升超大直径隧道智能化施不。述合结机机束，。于的盾中智及掘法对超大直径盾构掘进过程中的地层及结构力学响应规律展开研工、，、地。策智于数采施与混构学。于IM台考，盾进视施形。图52构工全警图53道工境生（四）交通出行领域典型场景一：城市道路交通安保及养护1析超的机一广。，像高需也可极大的推动高分数据在全国市、县以及公路交通领域的普及和应据从。2述集采、，让各基层业务人员可直接通过浏览器进行卫星影像和线路地图的浏存储。外业核查人员利用手机P可随时查看和更新隐患点，直接定。联种丢将进。表设容通设混和。典型场景二：交通设施全生命周期管理决策1析和、损坏及更新速度较快等特点，也给设施设备的管理工作带来一些难员理。设度划备。2述用IIIoT进IT，设的态理。化通过通道路据与交通施设备IM模型数字世进行地对于IoT接通。图54字生速路维示理合II等全的，。图55路梁生视维建立从设备设施的采购入库、出库，到安装上图，再到施工/竣、设多生设划。图56路示识全命期理面典型场景三：道路资产二三维一体化管理1析、统完外道。因此对道路资产进行全面系统和有效的管理已受到了人们的普遍关。探国的产，提。2述、标、。现交通对象标识化——确定唯一性，交通对象实体化——确保可计算一进，码语的知以。图57理体据询图58备息询资设交以设等持定效路患。图59口息询典型场景四：占道施工优化管理1析工城期材。针对占道施工的管理需求，通过构建数字孪生技术赋能智慧交占检可疏监。2述静态交通实体数据叠加交通流量信息和交通出行服务信息等动信息，收集感应线圈、视频监控、浮动车S等多源交通运行监测数评与堵的。台提供基于孪生场景的大数据分析能力，优化施工方案和交通管控措数道施态以息。图60道工析典型场景五：交通流分析预测与模拟1析交素交模音系越。交通流导致的城市交通问题具有明显的规律性，时段性和地域析，为科。2述拟。总。图61通分预与拟体构路围匹；征特用；析路动。，。通D预。图62市通分预与拟果典型场景六：机场航班运行模拟仿真1析部足枢航最大限度提高运行品质已经成为需要各运行主体共同深入研究的重要。实评。2述化于IMD数孪。入及。理、数。图63场班行则拟真基于航班运行规则参数配置，导入/接入航班计划，设置航班运场。图64班行视模仿真告。化，际。典型场景七：民航三维进近场模拟仿真1析不场的示都、平。民航三维进近场仿真通过将民航航路图、民航机场进近图矢量及数面C航D实。2述成//，标择/选。图65线成览场3M30程M05感数。览以飞行、进近航线准备与导航为出发点，以数字航空图、民航IP数据、矢量化机场进近数据为基础，以C和智能移动终端应务辅应理航是。图66航置理航空导航数据索引编组根据航空导航数据进行提取数据结构与航、展。（五）水利流域领域典型场景一：综合管理仿真析系统导水不不，管。述、通城。建括1至3、水行业基础对象相关数据挂接建设、地理信息系统基础功能整合建能。析水孪。设态内。生城市水务治理数字孪生主要包括城市水务管网IS数据三维自务。水水检。典型场景二：水库运行智慧监管1析洪“”游、。：高水依主。弱存等，区。升广遗。2述MISIM对数管于具。图67库行慧管体构界流域范围大场景采用三维IS技术，对水库大坝及库区进行倾斜摄影测量，利用专业遥感影像处理软件对卫星影像进行正射精纠件范进行IM。图68拟库理部，助统。图69坝测图70备字拆解度针对预报、预警、预演、预案调度全流程，耦合水文学模型/深态报演，。图71水没析式“式巡角进人到。图72字生检典型场景三：流域防汛感知决策一体化析体定依据不充分，各地方流域多未结合地方实际出台相关政策和实施意前通域依。述构建流域防汛感知决策一体化能力，为流域的防汛管理提供水于合，报。真可数。

图73全患张图降、。真运。析响水。图74真演 图75拟析典型场景四：流域防洪预演调度1析要防最、研门。流、实联涝害。2述照从对。建通过建设期的伴随式数据采集技术或者对于建成工程的数字化等。 图76观生景流分图 图77观生景-点库维字生系雷、蒸史环供。判、泄通。真水仿全程真表另对l3二力结果。挥害通洪进的偏。图78报析 图79警判析图80水没拟真 图81级动洪调度典型场景五：视频孪生水务调度与管理1析建城设过覆境境。及平控多。2述建景30支持3路。生实道视频画面实景与三维虚拟场景实时融合和多通道摄像机与数字孪生统实、。理生能可。真建字展。图82雨拟 图83闸坝拟典型场景六：水利工程建设与管理1析我国水利数字化工作已经取得了显著成效，但总体呈现应用零字应、。建管水，水。2述管细复为。控助建设单位对需要归档文件资料进行电子化入库、关键信息结构化管。图84利程序理型、数的施。图85利程据型设及集型。究可孪生模、维。。同助理S三设施地面和地下隐蔽工程的施工过程进行管理，辅助支撑进度计划管。付案设，。（六）能源低碳领域典型场景一：城市双碳动态特征监测1析目、区和多人内要要。2述、仿。示碳监测数据的管理，为碳汇(源）模型的运行提供数据支撑。基于数孪生城市IM基础平，进行双碳地样式定制和数管理定制，。现模数。掘、后态各的。能效城。图86市汇划拟典型场景二：重点用能单元能耗精细管理1析国位P能下世水经对源的较，统据，碳主自二的7过9是需为排重。2述度政能，，。能理大设生实现、周。能理用、计耗异。能析不间大设备对分。能化过产况析，采能。图87能元耗理典型场景三：输变电全过程信息协同感知1析、辅。知推是。深立高。2述用景建以“化建场工控提电高建设水”为目，基遥、维真智能别技为段，展管。图88变工全程控类卫基别场。型考虑到识别对象在不同电压等级的工程与工程的不同阶段的典控电压等级与基建现场不同施工阶段下识别对象的特征构建多类别多特工工。合装算模算。台。，计预。典型场景四：新型电力调度感知系统1析间改化全海破建多。理力基。，承从10V特压到3V电等级的网地图分层叠天气事。基统时监、。2述过能提状。图89电层、生环、层反的字生时度统1变预了自数建员字要。理段统模型和全量数据管理物理电力调度系统。对已建成并运行多年的电数。理生过理实现。测侧。1）负荷监视功能，对重点设备(主变、线路)等进行实时监测，入为员调供决2负测，对史存数据化或图形化展示各时段相应数据的峰谷平负荷、最大/最小值及发。平数字孪生调度技术可以基于设备的3维模型和数据中台汇集的(，以及电、声、光、化、热等实时测量数据和历史数据)，构建结合模模、(vrulreai,)和3备3员场。的由了理。典型场景五：智能发电系统双向关联1析凸显。06年国家发展改革委员会、国家能源局、工业信息化部共同+指源概发提和间。数字孪生技术能够交互地在智能发电系统中的物理实体和虚拟、自发的。2述数字孪生技术能够交互地在智能发电系统中的物理实体和虚拟、在拟中分据将指令馈理，对电与的主制操从重人控解。图90电统理体数孪镜模型理组有关和等外字可将据程化观发。控的、仿的发。付对性地为新项目设计初始数字孪生虚拟空间，并进行一系列测试与仿加。控。发行运营/开发方案，并减少从设计到上线新方法或新应用的过程时间，进。策修数或。训一设传主培。典型场景六：虚拟电厂运营管理1析指到25重到3，消到。波电并构。电的和，由系、能、系部构源这电。2述云决现限与。图91拟厂营理台心济识，支。理、标数预。理盖等。理系过功监。估从易管。序查内。典型场景七：配电网侧数据整合1析网广、电力和石化行业等诸多领域的高/低压变配电系统中。随着云计算、和5G户部的，、同效生。2述数字孪生技术的主要用于解决用电实体的不确定性及供电实体字，先非配。图92字生电据合型导机因经超会、活预接。电动汽车负荷预测是智能电网对电动汽车入网实行调控手段的精，汽车C。。基于数字孪生技术研究在不同充电引导模式下电动汽车充电负下同荷息合。测成挑(avnedeterngifrarutreI智能电器在家庭中的普及为居民用户参与电网调峰等友好互动创造了发。进面进测(n-iruveladontrng，I)技术来分析用户的用电行为，进行负荷识别和用电行为分解得到用户内部各类电器准确的用电信IM测行。典型场景八：换流站数字孪生全要素一体化管控1析网网电。维5”成监业。在的能。换流站数字孪生全要素一体化管控以推进智能技术在生产全业、少设。2述运，。 图93统流的字升级知中成6避直。穿监；制。达构，。析史模。理备看。件动空分。理组为人。导通过换流站数字孪生体对高空作业车停电检修作业进行模拟仿区前全。视通过数字孪生系统实现运维策略从计划制定到结果反馈的自动巡巡，。认产设别。典型场景九：地下电力管线及通道管理1析构等体常。占网全场标，。2述产通生理据统一形互字析IS技，通过景三资产图、数大屏在线分析报报观运。程通生署监以及运可值内24时缆部进视且看多日施。图94下能网RR术同进巡检。患通与习用行数建患运。障得度实运电缆常，。（七）公共服务领域典型场景一：虚拟景区1析孪不情。发展反而造成了环境的不可逆污染、景区环境承载超载问题也日益突及术势联能数。2述个11的，根一”背拟。

图95拟区维视化的可进物、环保的。动合I统湿，识虚验。典型场景二：文旅综合监管1析关的点据27原家局的旅计制》和数旅地客，画。2述线建多虚展、。实信。

图96区字脑数息。理产、和。典型场景三：虚实融合博物馆1析重、物科博观。写合的物和华。2.述智三物以。图9