基于数字孪生的新型智慧城市方案

数字生城市解决方数字生城市解决方数字孪生解决方案智慧城市数字孪生系统2016-2018年，Gartner连续三年将数字孪生列为十大战略科技发展趋势。2019年，Gartner认为数字孪生处于期望膨胀期顶峰，将在未来5年将产生破坏性创新。背景-各级政府机构要求与•加强城市管理数字化平台建设和功能整合；•建设综合性城市管理数据库，发展民生服务智慧应用。•分级分类推进新型智慧城市建设，打通信息壁垒，构建全国信息资源共享体系。网信工作会议•用好信息化手段感知社会态势、畅通沟通渠道、辅助科学决策。加强信息基础设施建设，强化信息资源深度整合，打通经济社会发展的信息‘大动脉’。加强顶层设计，提高城市基础设施、运行管理、公共服务和产业发展的信息化水平，分级分类推进新新型智慧城市建设行动。……2020年加强顶层设计，提高城市基础设施、运行管理、公共服务和产业发展的信息化水平，分级分类推进新新型智慧城市建设行动。……2020年，新型智慧城市建设取得显著成效，形成无处不在的惠民服务、透明高效的在线政府、融合创新的信息经济、精准精细的城市治理、安全可靠的运行体系。—第二阶段第二阶段网络化把分散的城市各部门、行业的数字化要素、单元和系统连接起来，形成各部门、行业互联互通的城市信息流系统，从而提高整体效率。第三阶段数字化第一阶段第三阶段数字化将城市各部门、行业信息的传统物理媒介（纸质表格等）转变成计算存储的数字系统，从而提高城市各部门、各行业“个体”将城市各部门、行业信息的传统物理媒介（纸质表格等）转变成计算存储的数字系统，从而提高城市各部门、各行业“个体”的效率。会行业信息会行业信息数字化报件税行业数据关联化疗数据中心通环保智慧城市关联数据智能化没有解决信息互通，各政府部门自行开发的系统没有解决信息互通，各政府部门自行开发的系统众多，系统间缺乏共同的标准规范，横向整合共享难以深入进行，政务信息的跨部门共享协作仍然存在困难，大数据对于科学决策的辅助支持不够。信息孤岛问题由于缺乏顶层设计、统一规划，会导致城市智慧与城市建设脱节、规划相对主观，与周围环境缺乏融合等弊端；同时，在组织智慧城市建设中存在盲目跟风现象，把智慧城市建设作为政绩工程和形象工程，贪大求全。需求问题数据大，而不是大数据，缺乏对应用的支撑。数据大，而不是大数据，缺乏对应用的支撑。目前，存在着一个普遍的观点，只要有大量的甚至是海量的数据，就称为大数据，却忽略了数据对业务的支撑，与业务没有直接联系，失去了大数据建设的主题。应用问题中国工程院院士、深圳市规划和国土资源委员会巡视员郭仁忠中国工程院院士、深圳市规划和国土资源委员会巡视员郭仁忠:党的十九大引领中国进入新时代，“数字中国”成为国家重大战略，18年两会上，组建了自然资源部和生态环境部并提出，要发展壮大新动能，实施大数据发展行动，加强新一代人工智能研发应用，在多领域推进“互联网+”。发展智能产业，拓展智能生活，加快建设数字中国，更好地服务我国经济社会发展和人民生活改善。随着全球数字化水平不断提高、物联网等技术飞速发展，“数字孪生”也更多被认知和引用。据报道，美国国防部、PTC、西门子、达索等公司都深度关注并认可“数字孪生”概念，通用电气、西门子甚至已着手“数字孪生”布局。智慧交通智慧水利数数字孪生系统是实现智能管理的前提决智能优化产品/设施原材料 人力数字仿真评价分析虚拟设计虚拟装配虚拟加工实际生产虚拟城市城市信虚拟城市城市信地上实体地下实体新型智慧城市 数据融合城市治理和公共服务 智慧化↓城市空间基础地理信息数据库 技术融合 业务融合人工智能大数据真实城市真实城市信息云信息云基于"数字李生城市"构建基于"数字李生城市"构建全域全过程的评估计算体系全域全过程的评估计算体系。。。智能交通数字孪生体平安城市数字孪生体城管数字孪生体智能分析灵活展现城市仪表盘为决策者提供统一的。。。智能交通数字孪生体平安城市数字孪生体城管数字孪生体智能分析灵活展现城市仪表盘为决策者提供统一的实时动态的城市状态管理看板统一指挥调度数字孪生载体统一指挥调度数据挖掘数字孪生城市模型汇聚整合质量监控汇聚整合质量监控有序治理智能操控反向控制智能分析量化指标实时感知智能分析量化指标实时感知虚实交互城市数据资产管理体系（数据汇聚+开放共享）城市操作系统城市数据资产管理体系（数据汇聚+开放共享）城市操作系统（深度学习+运营指挥）深度学习能力资源要素数据提供决策依据深度学习能力资源要素全市交通：速度、容量、能源及污染排放空气质量：推断、预测和因果跨域时空关联模式挖掘存储类型数据分析API{计算环境VirtualMachinesAzureQueueHDInsight存储类型数据分析API{计算环境VirtualMachinesAzureQueueHDInsightCross-DomainDatafusionMethods SpatialIndexIndexiiTemporalSpatialIndexIndexiiTemporal 数据源类型基于基于点数据源类型基于基于点（POIs（POIs）行业背景数字孪生解决方案智慧城市数字孪生系统数字世界决策管控现实世界数字世界决策管控现实世界物理世界数字化数字世界语义化物理世界数字化数字世界语义化现实世界被数字世界映射感知数字世界智能化数字世界智能化数字孪生“数字孪生“体”成为物理世界与数字世界的对应纽带结构化可量化索引结构化可量化索引●从面片化到结构化，语义化的空间结构逻辑标准，可查询检索粒度细新型的城市信息模型成为组成数字新型的城市信息模型成为组成数字孪生世界的基本“粒子”计算机可理解计算机可理解●从人眼可识别，到计算机可识别，可智能仿真构建万物互联的智能世界构建万物互联的智能世界——从孪生底座开始的“赋能”多源语义信息集成多源语义信息集成●以空间数据索引传感器及各行业数据形成城市信息有机体城市信息模型（CIM）构建技术InformationModeling竣工验收+三维模型BIM+GIS构建相互关系信息-BIM -室内高精度测绘分层分户-竣工验收CADLidar+倾斜摄影纹理信息-倾斜摄影-近景摄影颜色信息-InformationModeling竣工验收+三维模型BIM+GIS构建相互关系信息-BIM -室内高精度测绘分层分户-竣工验收CADLidar+倾斜摄影纹理信息-倾斜摄影-近景摄影颜色信息-指示仿真三维仿真可视化三维测绘+不动产测量传感器信息-物联感知不动产信息-不动产测量三维+物联网以空间数据索引各行业数据形成城市信息有机体型语义化的空间结构逻辑标准城市信息模型（CIM）构建技术InformationModelingInformationModeling●语义化的空间结构逻辑标准以空间数据索引各行业数据形成城市信息有机体以图谱型数据结构记录空间关系城市信息模型（CIM）构建技术行业数据集成行业数据集成地理属性、户籍、安防设施信息、视频监控、通讯设施地理属性、户籍、安防设施信息、视频监控、通讯设施……SHCJL18003公安系统专题属性型●SHCJL18003公安系统专题属性型●InformationModeling性别、年龄、职业、工作单位、社保……各种人口属性（来源：性别、年龄、职业、工作单位、社保……登记/房产登记…50多个建筑属性指标50多个建筑属性指标编码、名称、地址、基地面积、建筑面积、分类用途、结构、层数、建筑年代、业主信息、审批信息……实景照片语义化的空间结构逻辑标准以空间数据索引各行业数据形成城市信息有机体数字孪生，以人工智能技术为手段，结合空间地理信息技术，通过综合运用大数据和物联网技术为数据赋能，驱动“智能+”在城市、园区、街镇等各个级别场景下应用。数字孪生的核心价值在于：实现城市全要素数字化和虚拟化、全状态实时化和可视化、城市运行管理协同化智能化。应用新型测绘技术、物联网技术、人工智能技术等先进技术，构建虚实交融、万物互联的数字孪生城市。形成数据闭环赋能体系。通过城市信息模型，实现实时模拟、监控、诊断、预测和控制，解决城市问题，提高城市资源配置效率，形成城市内生发展能数字孪生城市数字孪生城市统统的标准规范政府公众企业统的流程规范城市智慧大脑城市智慧大脑预警分析预演应用仿真可视化展示行业应用预警分析预演应用仿真可视化展示行业应用应用层平台层数字孪生平台平台层数字孪生平台数字孪生服务（模型）空间语义平台数据安全基础设施云yy构建物理世界、数字世界和人文空间的三元世界融合，通过人文空间在数字空间再造一个与物理形成虚实结合、孪生互动的城市发展新形间之匹配对应、虚实交融的“数字孪生体”，形成虚实结合、孪生互动的城市发展新形数字孪生体"、·么么数字空间物理空间世界数字空间物理空间世界数字孪生体模型处理全域感知事态洞察提前预测科学决策数字孪生基析……CIM城市数字孪生基座CIM城市数字孪生基座3DGIS:地理信息系统BIM:建筑信息模型IOT：物联网民政局税务局水务局交通局司法局人社局环保局 数据汇聚智慧城市数据共享交换平台二维结构基于时间序列汇聚数据时间数据汇聚智慧城市数据共享交换平台二维结构基于时间序列汇聚数据时间城市应用服务智慧城市数据资源目录智慧城市数据资源目录人口库交通库教育库税务库法人库环境库卫计库元数据政务库城管库地理库传统智慧城市数字孪生城市城市应用服务城市应用服务城市CIM模型结构决定价值石墨V钻石数字孪生基座数据融合数字孪生基座数据融合三维结构,'为数据叠加空间属性三维结构,'空间基于时空模型融合数据空间时间应用层数字孪生赋能平台 应用层数字孪生赋能平台 平台层存储层数据层分级处理分级处理础地理信息数据和公共专题数据、智管理分析四类数据语义化标注后的语义数据，和知识图谱、数据引擎、管理分析系依托基础地理信息数据，采用全空间语义信息模型形成全空间、时空化公共专题语义数据、智能感知语义数据和空间规划语义数据，通过管理分析依托基础地理信息数据，采用全空间语义信息模型形成全空间、时空化公共专题语义数据、智能感知语义数据和空间规划语义数据，通过管理分析系统经数据引擎实现一体化管理，并结合知识图谱，提供智能化分析。数据引擎空间处理资源汇聚资源汇聚时空标识 数字孪生城市CIM+AI智慧城市CIM+BI数字城市传统三维模型构建城市单体模型，实现多种模拟仿真，使城市管理者可以模拟各类场景遇到的问题，并预测即将发生的事情，以及时制定解决方案。通过倾斜摄影模型，建立了一个城市环境的数字数字城市传统三维模型构建城市单体模型，实现多种模拟仿真，使城市管理者可以模拟各类场景遇到的问题，并预测即将发生的事情，以及时制定解决方案。通过倾斜摄影模型，建立了一个城市环境的数字模型，并模拟交通，噪声，光，粒子，风，水和设计监测数据。智慧政务智慧环保智慧安防智慧园区智慧社区业务应用安全数据安全网络安全物联安全安全审计智慧政务智慧环保智慧安防智慧园区智慧社区业务应用安全数据安全网络安全物联安全安全审计智慧街镇数据能力中心计费管理统一鉴权策略控制服务网关计费管理统一鉴权策略控制基础管理开发者管理开发者管理权限管理类目管理能力中心能力注册能力上线能力升级信息变更能力停用能力下线资源售卖资源定价资源订购订单管理购物车支付结算收藏夹开发服务计费管理版本管理在线开发基础服务运行端应用开发服务计费管理版本管理在线开发基础服务运行端应用服务开发中心设计端流程菜单业务菜单自定义菜单用户管理权限管理菜单管理框架配置流程引擎流程设计页面设计系统管理多应用管理共性技术服务组件AI处理能力大数据处理能力大数据处理能力业务协同处理能力城市信息模型平台模型构建城市分层建模城市分层建模模型单体化模型单体化单体语义化单体语义化业务数据业务数据IOTIOT数据仿真数据仿真数据环境数据环境数据道路绘制道路绘制场景可视化场景可视化资产索引资产索引资产布局资产布局数据管理资源目录资源目录数据处理数据处理数据服务数据服务数据采集地理信息地理信息GIS建筑模型建筑模型BIM高程模型高程模型DEM地图街景地图街景HDMap卫星测绘遥感卫星测绘遥感倾斜摄影点云倾斜摄影点云模拟仿真项目管理分配监控分配监控任务看板任务看板总体看板总体看板结构化结构化编码对比报告对比报告模板模板可视化三维查看三维查看差异对比差异对比仿真结果仿真结果CAE管理BOMBOM创建BOM映射BOM派生知识工程知识表示时空知识图谱图算法知识抽取图工具通用知识图谱图数据库知识建模知识推理知识工程工业知识图谱知识表示时空知识图谱图算法知识抽取图工具通用知识图谱图数据库知识建模知识推理知识工程工业知识图谱配置中心协议适配规则引擎边缘网关设备开发支持设备认证应用开发支持配置中心协议适配规则引擎边缘网关设备开发支持设备认证应用开发支持设备管理设备可视化设备OTA物联网设备连接运维安全计算服务计算服务存储服务存储服务网络服务网络服务安全服务安全服务数据服务数据服务业务连续性服务业务连续性服务应用模型应用模型库程FF关VR/AR客户端移动端关VR/AR客户端移动端数字孪生解决方案智慧城市数字孪生系统政务服务：科学化城市大脑吸引力一网通办 夯实 增强-精细化信息设施创造力城市运营：一网统管智能化竞争力多网格~一网格政府治理~多方参与多网格~一网格政府治理~多方参与服务大厅~移动办、文本化预案~流程化预案通用化服务~个性化服务单节点服务~全方位服务单一治理~协同治理多口受理~无差多口受理~无差别受理群众跑腿~数据分散响应~联动指挥部门决策~协同分散响应~联动指挥部门决策~协同基本生活服务~自我发展追求城乡差异化~城资源分散~资源产业集群资源分散~资源产业集群~产业生态圈数字孪生平台数字孪生平台 市政府/区政府（网信办、智慧办）业务应用单位城管局城管局城市大脑管理平台城市大脑管理平台企业单位企业单位平台生态合作伙伴 数据采集生态 BIM生态能力生态司 智能化/IOT生态业务开发生态以大网络大系统大平台建设为导向，按照门户集成、接入管理、用户管理、授权管理、资源管以大网络大系统大平台建设为导向，按照门户集成、接入管理、用户管理、授权管理、资源管理、安全防护“六个统一”要求，推动各部门、各区专用网络和信息系统整合融合，实现跨部门、跨层级工作机制协调顺畅。优化政务云资源配置，重构优化各类政务系统，促进政府管理和服务规范高效。推动城市管理、社会治理领域跨部门系统建设，联手破解城市治理难点。安交城环安交城环共性使能平台监系统通监系统通系统管系统保系统数据共享与交换统一计算、存储电子政务外网、互联网一体化物联感知统一计算、存储电子政务外网、互联网一体化物联感知当前建设模式是从离散式向集约式转变，智慧城市建设缺乏架构级的技术集成创新方案，数字孪生契合智慧城市的建设理念，从量变到质变，从物理变化到化学变化精细精细化精确化管理工具数字生信息共享环境专用系统孪生系统接口孪生系统接口孪生系统接口能分析孪生系统接口孪数字生信息共享环境专用系统孪生系统接口孪生系统接口孪生系统接口能分析孪生系统接口孪生系统接口孪生系统接口孪生系统接口孪生系统接口传统数据中心专用系统专用系统专用系统专用系统专用系统网格服务网格服务网格服务网格服务网格服务网格服务网格服务网格服务网格服务网格服务网格服务网格服务城市数字孪生基座大力吸引各类社会主体积极参与，建设优良的智慧城市开发生态。依托市大数据中心资源平台，有序推进城市公共数据集开放。聚焦社会信用、医疗健康、普惠金融等领域，推行解决方案供应商和创新产品目录，建立大数据联合创新实验室，形成开放应用示范。在惠民服务、精准治理、网络安全等领域，打造一批社会化典型应用。从以政府部门管理为中心向以用户服务为中心转变，梳理优化从以政府部门管理为中心向以用户服务为中心转变，梳理优化部门内部操作流程、办事及处置流程。聚焦群众使用频率高的办理事项，加快电子证照、电子印章和电子档案应用，推进减环节、减证明、减时间、减跑动次数。继续加大简政放权力度，简化优化办事环节，实现高效办成“一件事”。采用三维技术，构建城市管理“一张图”完善完善“一网通办”总门户功能，扩大移动端“随申办”受惠面，不断拓展各类服务场景，健全政务应用集群。将“企业服务云”作为企业服务“一网通办”重要组成，面向全规模、全所有制、全生命周期企业，加强为企服务统筹协调、惠企政策资源共享。深化跨部门协同审批、并联审批，持续完善全流程一体化在线服务平台，全力打响“一网通办”政务服务品牌，着力营造高效便捷的营商环境。推进政府部门协同：动态接入城市运营各相关部门数据（商务、产业、旅游、公安等），实现各部门数据共享平台，提升整服务场景城市所有服务场景映射形成虚拟•三维可视化展示动态静态服务服务场景城市所有服务场景映射形成虚拟•三维可视化展示动态静态服务聚焦医疗、教育、养老、文化、旅游、体育等重点领域，推动智能服务普惠应用，持续提升群众获得感。推进卫生信息互联互通互认，促进医疗服务精准化，探索医保支付方式创新，提升养老助残托幼等信息化服务能力。汇聚优质学科资源，支持智能交互学习，提高教育供给满意度。加强文化艺术市场智能化服务水平，支持数字演艺等文娱活动，扩展文化服务丰富性。整合区域商业、文化、旅游公共资源，打造“一部手机游XX”示范项目，拓展城市体验感、感知度。服务对象服务对象服务内容服务内容•全面整合市民基础信息、行为信息，实现对服务需求的全程、全虚实交融个性化、主动化情景交融虚实交融个性化、主动化情景交融基于城市网格化综合管理需求，打造信息共享、相互推送、快速反应、联基于城市网格化综合管理需求，打造信息共享、相互推送、快速反应、联勤联动的指挥中心，建设职责匹配的事件协调处置流程。开展城市运行数据分析，加强综合研判，增强城市综合管理的监控预警、应急响应和跨领域协同能力，实现高效处置“一件事”。统计研判——科学准确使用柱状图、饼状图、聚合、热力和散点等方式科学、统计研判——科学准确使用柱状图、饼状图、聚合、热力和散点等方式科学、对检疫站、救治点、隔离点做重点标识，并结合人流热力图和交通拥堵信息，实现警务疾控的综合态势呈现，辅助紧扣紧扣“一屏观天下、一网管全城”目标，依托电子政务云，加强各类城市运行系统的互联互通，全网统一管理模式、数据格式、系统标准，形成统一的城市运行视图，推动硬件设施共建共用，加快形成跨部门、跨层级、跨区域的协同运行体系。“一标”“一标”为标准地址，公安部重新定义的七段式地址编码规则，包括：“行政区划+街（路）巷+门牌号+楼（栋）号+单元号+楼（层）号+户号”，“三实”信息必须录入在标准地址上。高标准推进平安城市建设，实现感知泛在、研判多维、指挥扁平、处置高效，构筑全天候全方位安全态势。实施科技强警，再造现代警务流程，切实