数字孪生城市的缩影——数字孪生园区

发布时间:2022 年 01 月 11 日  文/华北应用客户中心 徐芳
导读:数字孪生园区是数字孪生城市的重要表现形态,其体系结构与发展模式是数字孪生城市在一个小区域范围内的缩影,既反应了数字孪生城市的主要体系模式与发展特征,又具备了一定不同于数字孪生城市的发展模式的独特性。
    物联网、5G、深度学习等技术的研发和产业化,掀起了数字化、网络化、智能化新一轮浪潮,深刻影响着智慧城市的规划建设与运行发展。此外,信息通信技术与 3D 建模、高精度地图、全球定位系统、模拟仿真、虚拟现实、智能控制等技术的有机耦合与集成应用,驱动了智慧城市建设不断创新。
 
    数字孪生城市的核心是高精度、多耦合的城市信息模型,通过在城市信息模型上加载、集成、融合全域全量多源数据,实现对城市宏观、中观、微观场景的数字化模型表达与空间分析,实现对城市规律的识别,为改善和优化城市管理与治理提供有效的引导。以城市信息模型为核心的数字孪生城市推进新型智慧城市建设,必将推动智慧城市建设迈入新的阶段,也必将推动数字孪生城市的大发展。
 
    在数字孪生城市这一先行概念的引导之下,“数字孪生园区”的理念也进入了公众的视野。数字孪生园区是数字孪生城市的重要表现形态,其体系结构与发展模式是数字孪生城市在一个小区域范围内的缩影,既反应了数字孪生城市的主要体系模式与发展特征,又具备了一定不同于数字孪生城市发展模式的独特性。
 
地理信息在数字孪生园区建设中的意义
 
    大数据时代,几乎 100% 的信息都和位置相关。人类生活在空间中,以空间位置来为自身和空间实体定位,获得各种实体之间的关系,空间定位也成为信息的载体。因此,地理信息就成为了智慧城市不可缺少的基础设施,也是最重要的组成部分之一。
 
    地理信息以独有的时空特征,为政府机构、各行各业和市民提供基于位置的信息服务,并以位置和时间为基准,集成、融合、关联、整合全市域所有信息资源,为数据挖掘、知识推理和知识发现提供信息支撑。
 
    以 SuperMap GIS 为代表的地理信息系统作为多源数据的承载体,承接融合园区规划、建设和运营管理各阶段的 GIS 数据、BIM 数据、点云数据、管线数据,形成时空全要素一体化孪生园区,成为物理园区的可视化窗口,让物理园区建设不走、少走弯路。
 
    在园区规划阶段,建立全流程全要素数字管控平台,加强工程施工过程管理,确保建设施工与前端审批、后端工程验收全流程无缝衔接,实现数据统计、在线监控、远程指挥、应急调度和即时预警等功能,强化信息共享,实施智能管控。
 
    在园区建设阶段,利用物联传感数据在数字园区中对施工现场可视可管可控,并将建设阶段产生的新数据注入到数字园区模型中,建立基于高度集成闭环赋能新体系。
 
    在园区运营管理阶段,搭载移动通讯数据、互联网络数据、社交媒体数据、智能刷卡数据、行业服务数据、导航定位数据、物联传感数据等,形成数字孪生城市,虚实互动,以虚控实,提供智能化运营管理服务。
 
数字孪生园区建设框架
 
    数字孪生园区在立体化城市安全防线和统一协同的标准规范保障下,基于智能基础设施,利用 SuperMap GIS 的大数据 GIS、人工智能 GIS、新一代三维 GIS、分布式 GIS 和跨平台 GIS 技术,搭建孪生信息模型,平台GIS 技术,搭建孪生信息模型,实现地下地表地下的智慧应用,服务园区规划设计、施工建设、运营维护和智能决策,实现物理园区全域感知,由实到虚到数字园区中,同时数字园区反向作用物理园区,以虚控实,智能操控物理园区。
 
智能基础设施
    智能基础设施除了 RFID、传感器、智能硬件、无人车等设施以外,个人智能手机、社交媒体等也是数字孪生园区的数据来源,多渠道的数据来源有助于形成大范围大规模智能感知,让数字孪生城市可见可控。
 
    数字孪生园区专网综合利用新型信息网络技术,有效获取空、天、地等多位信息,实现时空复杂网络一体化综合处理和有效利用,形成天地一体综合信息网络支撑云服务环境。
 
• 孪生园区模型
    数字孪生是通过对物理世界的人、物、事件等要素数字化,在网络空间再造一个与之对应的“虚拟世界”,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、虚实交融的格局,通过数字化方式为物理对象创建虚拟模型,来模拟其在现实环境中的行为。
 
    孪生园区模型利用 GIS 数据、BIM 数据等二三维数据在数字空间建设一个与物理园区对应匹配的数字园区。在 GIS、倾斜摄影等数据支撑的宏观场景中,加载 BIM 模型,实现园中园的逐步精细,同时不断注入各类具有位置的新型大数据信息,动态监测、实时诊断、精准预测物理园区的状态,实现物理园区与数字园区系统交互,平行运转。
 
 
• 智慧应用
    基于孪生园区模型,搭载各类专题数据和智能感知数据,实现物理园区规划、建设、维护、运营全流程管理,实现地下管廊管线,地表道路、地上建筑、空中场数据的一体化应用。
 
    北京城市副中心智慧施工监管平台利用 BIM、GIS、物联网、大数据、智能化、移动通讯、ERP 等多项关键技术,整合建筑 BIM 模型数据、空间数据和结构化数据,构建 BIM+ERP 的大一统智慧建设平台,集成开发项目管理、视频管理、物联网平台、大数据平台、劳务管理模块,实现对建筑工程的精细化管理和对实施现场环境、安全、质量、进度等全方位监控和智能化管理。
 
    北京电子城智慧园区项目以地理空间为纽带,将园区“地块—楼宇—企业—企业经营状况”有机结合,建立业务分析模型,提供产业经济查询、统计、分析服务,有效的支撑了园区规划、建设、管理、服务的整个过程,为“智慧电子城”建设及应用打下了坚实的基础,进而辅助园区招商引资和产业结构的优化调整。
 
预期效果
 
    数字孪生园区建成以后,物理园区与数字孪生并存,通过空天地表等各层面的传感器布设,实现对道路、井盖、灯盖、建筑等基础设施的全面数字化建模,形成虚拟城市在信息维度上对实体城市的精准信息表达和映射,并以软件的方式模拟园区人、事、物在真实环境下的行为,以未来视角智能感知园区运行状态,让管理者和营商者的体验充满惊喜:
 
    1、一张蓝图助力“规建管运”全生命周期。数字孪生园区全面提升园区规划、建设、管理、运营的一体化运作水平,真正实现园区一张蓝图绘到底、建到底、管到底、运到底。
 
    2、园区一盘棋集中治理模式。数字孪生园区实时展示园区全貌,精准监测、主动管理、高效处理、智能决策园区运行,实现跨层级、跨系统、跨部门、跨业务的园区治理协同。
 
    3、升级个性主动服务体验。园区所有的服务场景都拥有对应的虚拟场景映射,服务内容也从实体向数字化转变。数字孪生园区全面采集园区人员的日常流动及工作轨迹,评估企业影响,提供快速响应的个性化服务,形成具有巨大影响力和重塑力的数字孪生服务体系。
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