華為中國信通院：2024數(shù)字孿生發(fā)展研究報(bào)告

CAICT中國信通院CAICT中國信通院數(shù)字孿生發(fā)展研究報(bào)告華為云計(jì)算技術(shù)有限公司中國信息通信研究院產(chǎn)業(yè)與規(guī)劃研究所2024年6月版權(quán)聲明本報(bào)告版權(quán)屬于華為云計(jì)算技術(shù)有限公司和中國信息通信研究局等部門印發(fā)《關(guān)于深化智慧城市發(fā)展推進(jìn)城市全域數(shù)字化轉(zhuǎn)型的指導(dǎo)意見》,為城市全面數(shù)字化轉(zhuǎn)型提出新要求、指明新方向。以AI大模型、數(shù)字孿生為代表的創(chuàng)新技術(shù)快速發(fā)展，成為數(shù)字經(jīng)濟(jì)時(shí)發(fā)展快速，成效顯著,但仍面臨數(shù)據(jù)難融合、技術(shù)難集成、場(chǎng)景需深A(yù)I大模型等創(chuàng)新技術(shù)應(yīng)用，以數(shù)字孿生體深化機(jī)理模型構(gòu)建和推動(dòng) 11.1.政策加持：數(shù)字孿生成為全域數(shù)字化轉(zhuǎn)型強(qiáng)抓手 1 4 6第二章數(shù)字孿生需求旺盛，建設(shè)發(fā)展仍面臨嚴(yán)峻挑戰(zhàn) 92.1.數(shù)據(jù)缺融合：數(shù)據(jù)歸集不足并缺乏組織方法 92.2.技術(shù)難集成：跨業(yè)務(wù)系統(tǒng)接口難打通功能難調(diào)用 2.3.場(chǎng)景需深化：業(yè)務(wù)部門參與不足致技術(shù)與應(yīng)用脫節(jié) 2.4.機(jī)制待變革：標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范與機(jī)制不健全抑制價(jià)值釋放 3.1.數(shù)字孿生發(fā)展基本呈現(xiàn)五階段演進(jìn)路線 3.2.數(shù)字孿生邁向更高發(fā)展階段的發(fā)展路徑選擇 4.1.設(shè)施層：實(shí)現(xiàn)全域物理對(duì)象狀態(tài)全要素表達(dá)與優(yōu)化調(diào)控 4.2.數(shù)據(jù)層：建立全域多維數(shù)據(jù)深度融合數(shù)字孿生數(shù)據(jù)底座 2 4.6.應(yīng)用體系：構(gòu)建全域數(shù)字孿生深度應(yīng)用場(chǎng)景 5.2.數(shù)字孿生水利 495.5.數(shù)字孿生文旅 第六章未來展望 56 566.2.人工智能技術(shù)助力數(shù)字孿生體構(gòu)建 576.3.對(duì)象孿生與流程孿生強(qiáng)化機(jī)理孿生 6.4.數(shù)字孿生體助推數(shù)據(jù)要素資產(chǎn)化價(jià)值化 586.5.數(shù)字孿生底座推動(dòng)產(chǎn)業(yè)生態(tài)由競(jìng)爭(zhēng)轉(zhuǎn)向合作 58圖目錄圖1相關(guān)部委政策部署情況_ 2圖2新技術(shù)激化數(shù)字孿生活力 4圖3數(shù)字孿生五階段演進(jìn)路線 圖4數(shù)字孿生總體框架 18圖5時(shí)空大模型能力層級(jí)對(duì)比 25圖6生成式數(shù)字孿生城市總體架構(gòu) 圖7福田區(qū)福鏡CIM平臺(tái)架構(gòu) 39 41 41圖10某數(shù)字灌區(qū)總體框架 48圖12能源場(chǎng)景的數(shù)據(jù)采集、建模和高階孿生應(yīng)用 52圖13AR實(shí)景體驗(yàn)嚴(yán)復(fù)故里 圖14“地圖迷蹤”交互游戲 551第一章數(shù)字化轉(zhuǎn)型邁入數(shù)字孿生、虛實(shí)共生發(fā)展新階段擴(kuò)展現(xiàn)實(shí)(XR)等新技術(shù)融合加持下，數(shù)字孿生逐漸成為各行業(yè)數(shù)1.1.政策加持：數(shù)字孿生成為全域數(shù)字化轉(zhuǎn)型強(qiáng)抓手2《保化智慧壤市發(fā)展推進(jìn)被市全域數(shù)字化轉(zhuǎn)型的指導(dǎo)《?；腔廴朗邪l(fā)展推進(jìn)被市全域數(shù)字化轉(zhuǎn)型的指導(dǎo)“因地制宜推進(jìn)數(shù)字李生城市建設(shè)”。章調(diào)合復(fù)屬排均方章[2024-2020年》》等打造“數(shù)字李生標(biāo)桿工廠”,以示范引領(lǐng)工業(yè)制造業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)。族動(dòng)構(gòu)建面向工業(yè)生產(chǎn)全生命周期的數(shù)字事生系統(tǒng)?！叭嫱七M(jìn)實(shí)景三維建設(shè)”,驅(qū)動(dòng)國土空間治理數(shù)字·全直推進(jìn)實(shí)景三維建設(shè)，明確相關(guān)技術(shù)路線，構(gòu)理統(tǒng)一空防據(jù)基礎(chǔ)，為各行業(yè)數(shù)字化程供全面的書據(jù)支持。以水利工程為錨點(diǎn)，全面推進(jìn)“數(shù)字事生流域”。·努力開服水利工程建設(shè)領(lǐng)減信息化基礎(chǔ)設(shè)龐體贏，數(shù)字享生平臺(tái)和業(yè)務(wù)應(yīng)用體系的建沒，實(shí)現(xiàn)全直預(yù)別、預(yù)警、預(yù)高強(qiáng)調(diào)加快信息平臺(tái)融合，支撐新型智慧城市建設(shè).·加快減市綜合管理信息平臺(tái)同減市信息模型(CM)基礎(chǔ)平臺(tái)深座隨合，試點(diǎn)應(yīng)用，以促進(jìn)城市規(guī)建管教字化輛型填合國體及·提出“建設(shè)數(shù)字孿生公路體系”,推動(dòng)交通全流程數(shù)·持續(xù)加強(qiáng)智慧公路，智懸鐵路等現(xiàn)代交通運(yùn)輸體系的質(zhì)屋規(guī)研究，行進(jìn)交通領(lǐng)域與數(shù)字字生技術(shù)深度融合，構(gòu)建暫能化發(fā)展水平《關(guān)于卸快難進(jìn)源數(shù)宇北暫制北發(fā)用的巖干章見)·推動(dòng)數(shù)字技術(shù)與能源產(chǎn)業(yè)發(fā)屬深度融合，提升能原數(shù)字化智能化發(fā)屬水平·通過數(shù)字化智能化技術(shù)，加強(qiáng)紙型基礎(chǔ)設(shè)的建設(shè)釋放能數(shù)據(jù)價(jià)值，強(qiáng)化安金保障.加速發(fā)電，電網(wǎng)、煤虞、油氣得行業(yè)《原工業(yè)花物知發(fā)展改革委、數(shù)據(jù)局等部門提出“因地制宜推進(jìn)數(shù)字孿生城市建設(shè)”。《深化智慧城市發(fā)展推進(jìn)城市全域數(shù)字化轉(zhuǎn)型的指導(dǎo)意見》提出，建立城市數(shù)字化共性基礎(chǔ)，發(fā)展基于人工智能等技術(shù)的智能分析、智能調(diào)度、智能監(jiān)管、輔助決策，推動(dòng)虛實(shí)共生、仿真推演、迭代優(yōu)化的數(shù)字孿生場(chǎng)景落地，支撐城市全領(lǐng)域數(shù)字化轉(zhuǎn)型。工業(yè)和信息化部打造“數(shù)字孿生標(biāo)桿工廠”,以示范引領(lǐng)工業(yè)制造業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)。工業(yè)和信息化部發(fā)布信息化和工業(yè)化深度融合的發(fā)展規(guī)劃和工業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型工作方案等政策，積極推動(dòng)構(gòu)建面向工業(yè)生產(chǎn)全生命周期的數(shù)字孿生系統(tǒng)，推進(jìn)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)制定，促進(jìn)工業(yè)生產(chǎn)的數(shù)自然資源部提出“全面推進(jìn)實(shí)景三維建設(shè)”,驅(qū)動(dòng)國土空間治理數(shù)字化轉(zhuǎn)型。自然資源部出臺(tái)自然資源三維立體時(shí)空數(shù)據(jù)庫建設(shè)和自然資源數(shù)字化治理能力提升等方案，并全面推進(jìn)實(shí)景三維建設(shè)，明確3利部相繼出臺(tái)推進(jìn)水利工程建設(shè)數(shù)字孿生的指導(dǎo)意見和開展數(shù)字孿城市信息模型(CIM)基礎(chǔ)平臺(tái)建設(shè)試點(diǎn)工作，出臺(tái)《城市信息模型(CIM)基礎(chǔ)平臺(tái)技術(shù)導(dǎo)則》等規(guī)范要求，指導(dǎo)各地CIM基礎(chǔ)平臺(tái)交通運(yùn)輸部提出“建設(shè)數(shù)字孿生公路體系”,推動(dòng)交通全流程數(shù)4·開啟全新的用戶體驗(yàn)方·開啟全新的用戶體驗(yàn)方式為用戶打造沉漫式合的數(shù)字新世界允游用戶根圍需求，選擇并組合不同功期·云原生，微服務(wù)架構(gòu)尊技術(shù)·從單域智址，被動(dòng)響應(yīng)模式逐多轉(zhuǎn)文為全域協(xié)同泊理，智能響應(yīng)，·三堆模型構(gòu)建的在染周期大帽縮理實(shí)時(shí)地反映物理世界的動(dòng)態(tài)變化·肉更高級(jí)君的標(biāo)準(zhǔn)化開放性邁進(jìn)·使數(shù)字事生平臺(tái)更加便捷.高效且易于維護(hù)的圖像編碼技術(shù)優(yōu)化·圖形處理單元(GPU)性能摺升·XR廣展現(xiàn)實(shí)技術(shù)，包與未來交互界面·AI大模影泛化能力實(shí)現(xiàn)低成本三Al大模型圖2新技術(shù)激化數(shù)字孿生活力基于生成式AI的實(shí)時(shí)建模，實(shí)現(xiàn)低成本三維模型構(gòu)建。隨著基于Transformer架構(gòu)1的圖像編碼技術(shù)的優(yōu)化與圖形處理單元(GPU)用一款創(chuàng)新的生成式AI模型——LATTE3D,能夠在一秒之內(nèi)將文本提示轉(zhuǎn)化為3D模型。VAST團(tuán)隊(duì)推出TripoSR模型2,在0.5秒的時(shí)1.Transformer是一種用于自然語言處理和其他序列到序列任務(wù)的深度學(xué)習(xí)模型架構(gòu)2.TripoSR模型是一種利用Transformer架構(gòu)進(jìn)行快速前饋3D生成的3D重建模型。5間內(nèi)實(shí)現(xiàn)將單張圖片生成高質(zhì)量的3D模型?；贏I的實(shí)時(shí)建模技術(shù)可以快速生成場(chǎng)景模型，使得近乎實(shí)時(shí)反映物理世界的動(dòng)態(tài)變化成AI大模型，成為驅(qū)動(dòng)智慧決策的核心引擎。AI大模型憑借其大規(guī)模的數(shù)據(jù)樣本訓(xùn)練和強(qiáng)大的泛化能力，能夠從海量數(shù)據(jù)中提取深層模式、挖掘潛在規(guī)律、預(yù)測(cè)發(fā)展趨勢(shì)，為城市規(guī)劃、資源配置、應(yīng)急響應(yīng)等復(fù)雜場(chǎng)景提供精準(zhǔn)、高效的決策輔助。亞馬遜TwinMaker數(shù)字孿生服務(wù)可以快捷生成樓宇、工廠、工業(yè)設(shè)備和生產(chǎn)線等現(xiàn)實(shí)世界的數(shù)字孿生，利用物聯(lián)網(wǎng)和數(shù)據(jù)提高運(yùn)營效率，準(zhǔn)確預(yù)測(cè)系統(tǒng)行為，在設(shè)備故障前快速做出預(yù)測(cè)性維護(hù)決策，減少設(shè)備停機(jī)時(shí)間。華為推出的盤古大模型3.0通過訓(xùn)練與推理讓所有決策可計(jì)算，可使數(shù)字孿生領(lǐng)域從以往單域智能、被動(dòng)響應(yīng)的模式逐步轉(zhuǎn)變?yōu)槿騾f(xié)同治理、智能響應(yīng)、趨勢(shì)預(yù)判的模式。組件化輕量化集成平臺(tái)，加速數(shù)字孿生應(yīng)用的靈活部署。組件化、輕量化的集成平臺(tái)是促進(jìn)數(shù)字孿生技術(shù)普及和應(yīng)用的關(guān)鍵。這類平臺(tái)允許用戶根據(jù)實(shí)際需求，選擇并組合不同功能模塊，實(shí)現(xiàn)快速部署和靈活擴(kuò)展。微軟Azure數(shù)字孿生平臺(tái)可以將組件化的物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備通過拖拉拽方式與任何業(yè)務(wù)系統(tǒng)輸入的內(nèi)容連接起來，建立一個(gè)跨環(huán)境的實(shí)時(shí)集成層，打破互聯(lián)環(huán)境中的數(shù)據(jù)孤島。華為河圖KooMap云服務(wù)通過參數(shù)化輕量化算法，在保證數(shù)據(jù)實(shí)體及語義完整的基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)多源三維大數(shù)據(jù)量加載的秒級(jí)體驗(yàn)。技術(shù)集成平臺(tái)將向更高級(jí)別的標(biāo)6準(zhǔn)化、開放性邁進(jìn)，通過云原生、微服務(wù)架構(gòu)等技術(shù)，使數(shù)字孿生平臺(tái)更加便捷、高效且易于維護(hù)。XR互動(dòng)技術(shù)，重塑用戶體驗(yàn)與未來交互界面。XR技術(shù)包括虛擬現(xiàn)實(shí)(VR)、增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)(AR)、混合現(xiàn)實(shí)(MR),是數(shù)字空間與現(xiàn)實(shí)空間的交互技術(shù)，可融入數(shù)字孿生技術(shù)體系中，已應(yīng)用于規(guī)劃評(píng)審、教育培訓(xùn)、文化旅游、政務(wù)服務(wù)、應(yīng)急安防等多個(gè)場(chǎng)景，極大改善用戶服務(wù)體驗(yàn)。蘋果、Meta、微軟、谷歌等科技巨頭紛紛布局XR產(chǎn)業(yè)，推出如AppleVisionPro與MetaQuest3等新型智能硬件設(shè)備，并搭建閉環(huán)完整的軟件技術(shù)生態(tài)，XR技術(shù)得以廣泛普及。XR與數(shù)字孿生的深度融合將為用戶打造沉浸式、強(qiáng)交互、與現(xiàn)實(shí)無縫融合的數(shù)字世界，豐富數(shù)字孿生應(yīng)用場(chǎng)景，開啟全新的用戶體驗(yàn)。隨著國家“三融五跨3”“一體化應(yīng)用集成”等政策的深入推進(jìn)與實(shí)施，各類平臺(tái)正在加速融合性發(fā)展，不僅在技術(shù)層面整合，更在于服務(wù)模式和用戶體驗(yàn)的革新。同時(shí)，沉浸式交互式元宇宙體驗(yàn)、數(shù)據(jù)要素價(jià)值化等需求旺盛，有力催生數(shù)字孿生新模式新應(yīng)用。應(yīng)用一體化需求加速數(shù)字孿生集成平臺(tái)落地。我國積極推動(dòng)智慧城市建設(shè)從“點(diǎn)狀”信息化系統(tǒng)，到各部門依據(jù)管理職能提供“條線”上”一體化集成應(yīng)用。國家層面強(qiáng)化統(tǒng)籌規(guī)劃，開拓性建成了全國一體化政務(wù)服務(wù)平臺(tái)，打出“極簡(jiǎn)辦”“掌上辦”“指尖辦”“跨省辦”7等一系列行之有效的組合拳。地方層面，上海、浙江、廣東、重慶等始終以一體化建設(shè)理念，推進(jìn)如上?！耙痪W(wǎng)統(tǒng)管”、浙江“最多跑一次”、廣東“粵省事”、重慶“渝快辦”等創(chuàng)新實(shí)踐落地視頻一體化、算力一體化、CIM三維模型一體化、水務(wù)一體化等已建功能性平臺(tái)趨于完備。數(shù)字孿生底座平臺(tái)是共性技術(shù)賦能平臺(tái)之一，既可以提供豐富的三維空間數(shù)據(jù)底板，又可以提供空間分析、建模仿真等組件功能，能夠有效支撐規(guī)劃一張圖、建設(shè)監(jiān)管一張網(wǎng)、城市治理一盤棋等創(chuàng)新場(chǎng)景的建設(shè)。數(shù)據(jù)資產(chǎn)價(jià)值化流通為數(shù)字孿生發(fā)展提供新思路。數(shù)據(jù)資產(chǎn)流通是當(dāng)前業(yè)界關(guān)注的重點(diǎn)，也為數(shù)字孿生技術(shù)的方面，數(shù)字孿生技術(shù)通過創(chuàng)建實(shí)體的虛擬模型、虛擬化身，能夠?qū)崿F(xiàn)數(shù)據(jù)的有效管理和利用，實(shí)現(xiàn)全業(yè)務(wù)流程創(chuàng)新。另一方面，構(gòu)建跨行業(yè)數(shù)據(jù)融合、具有流通高價(jià)值屬性的數(shù)字孿生體，為數(shù)據(jù)資產(chǎn)交易提供了新思路。2023年GoogleMaps采用云服務(wù)收費(fèi)方式，面向公眾開放3DTiles格式的實(shí)景三維數(shù)據(jù)服務(wù)，有利于形成高質(zhì)量、低成本的三維數(shù)據(jù)資產(chǎn)，有效促進(jìn)了數(shù)據(jù)的開發(fā)利用。2024年乘木科技先行先試數(shù)據(jù)資產(chǎn)入表工作，研發(fā)“城市部件三維模型(植被)”數(shù)據(jù)產(chǎn)品，在廣州數(shù)據(jù)交易所完成場(chǎng)內(nèi)閉環(huán)交易。此外，蘇州工業(yè)園區(qū)、北京通州區(qū)、上海東方樞紐等地紛紛建設(shè)城市級(jí)數(shù)字孿生體，探索實(shí)現(xiàn)基于數(shù)字孿生體的數(shù)據(jù)資產(chǎn)價(jià)值化流通。沉浸式交互式的元宇宙體驗(yàn)為數(shù)字孿生創(chuàng)造新機(jī)遇。隨著科技不斷進(jìn)步和用戶需求持續(xù)演變，沉浸式和交互式體驗(yàn)正成為新時(shí)代用戶8基本需求。用戶需求轉(zhuǎn)變先后催生了元宇宙商圈、元宇宙景區(qū)、數(shù)字人等創(chuàng)新場(chǎng)景。元宇宙是基于數(shù)字孿生、區(qū)塊鏈等數(shù)字技術(shù)構(gòu)建的虛擬化經(jīng)濟(jì)社會(huì)應(yīng)用形態(tài)和服務(wù)生態(tài)，元宇宙發(fā)展需求又有力驅(qū)動(dòng)數(shù)字孿生持續(xù)創(chuàng)新。麥肯錫、AnalysisGroup等國際咨詢機(jī)構(gòu)均預(yù)測(cè)，未來10年全球元宇宙市場(chǎng)規(guī)模或達(dá)萬億美元級(jí)別。我國發(fā)布元宇宙、虛擬現(xiàn)實(shí)等政策文件，旨在支持元宇宙產(chǎn)業(yè)與實(shí)體經(jīng)濟(jì)融合發(fā)展，并將數(shù)字孿生作為元宇宙的關(guān)鍵技術(shù)。浙江、上海、北京、成都等國內(nèi)發(fā)達(dá)省市紛紛發(fā)展元宇宙技術(shù)產(chǎn)業(yè)和構(gòu)建元宇宙場(chǎng)景應(yīng)用。如，上海張江積極打造數(shù)字孿生城市，以數(shù)字孿生底座系統(tǒng)為基礎(chǔ)，開發(fā)一批支撐開發(fā)草鞋山遺址元宇宙、金雞湖商圈元宇宙等場(chǎng)景建設(shè)。9第二章數(shù)字孿生需求旺盛，建設(shè)發(fā)展仍面臨嚴(yán)峻挑戰(zhàn)根據(jù)MordorIntelligence數(shù)據(jù)，2024年全球數(shù)字孿生市場(chǎng)規(guī)模預(yù)估為190億美元，并預(yù)計(jì)以36.9%的復(fù)合年增長(zhǎng)率持續(xù)擴(kuò)大4。在我國，超過半數(shù)的地級(jí)行政區(qū)已經(jīng)開展數(shù)字孿生城市的建設(shè)，市場(chǎng)規(guī)模累計(jì)達(dá)到600億元5,已經(jīng)在城市、水利、交通、能源等領(lǐng)域涌現(xiàn)出一批態(tài)勢(shì)感知、仿真推演、智能決策的應(yīng)用場(chǎng)景。然而，在數(shù)字孿生市場(chǎng)迅猛發(fā)展、建設(shè)需求日益旺盛的背景下也暴露了數(shù)字孿生技術(shù)應(yīng)用在數(shù)據(jù)融合、技術(shù)集成、場(chǎng)景深化和機(jī)制變革等方面問題。數(shù)據(jù)要素是數(shù)字孿生實(shí)現(xiàn)的基礎(chǔ)，然而在實(shí)際操作中，數(shù)字孿生技術(shù)應(yīng)用在數(shù)據(jù)開發(fā)利用上面臨高價(jià)值高質(zhì)量數(shù)據(jù)難以采集、多源異構(gòu)數(shù)據(jù)缺融合等難題。一是高價(jià)值高質(zhì)量數(shù)據(jù)難以采集。數(shù)字孿生領(lǐng)域的數(shù)據(jù)來源多樣且分散，包括傳感器、物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備、業(yè)務(wù)系統(tǒng)等，精準(zhǔn)高效地收集數(shù)據(jù)成為一個(gè)巨大挑戰(zhàn)。三維模型的精度限制、傳感器的網(wǎng)絡(luò)延遲及設(shè)備故障都將導(dǎo)致數(shù)據(jù)不完整或失真，影響數(shù)字孿生模型的準(zhǔn)確性和可靠性。二是多源異構(gòu)數(shù)據(jù)缺融合。數(shù)字孿生感知體系中涉及多領(lǐng)域、多行業(yè)、多用戶、海量設(shè)備設(shè)施異構(gòu)數(shù)據(jù)的生產(chǎn)，無法關(guān)聯(lián)掛接與實(shí)體對(duì)象相關(guān)的各類屬性數(shù)據(jù)，不能全面地反映實(shí)體對(duì)象及其運(yùn)行狀態(tài)。當(dāng)前亟須對(duì)實(shí)體對(duì)象離散的全生命周期數(shù)據(jù)進(jìn)行融合，實(shí)現(xiàn)實(shí)體對(duì)象全要素?cái)?shù)字化和語義化表達(dá)，滿足應(yīng)用對(duì)數(shù)據(jù)的多樣化調(diào)用需求，為數(shù)據(jù)資產(chǎn)化價(jià)值化流通奠定基礎(chǔ)。2.2.技術(shù)難集成：跨業(yè)務(wù)系統(tǒng)接口難打通功能難調(diào)用數(shù)字孿生發(fā)展面臨多方面技術(shù)問題，其中跨業(yè)務(wù)系統(tǒng)間技術(shù)接口壁壘與不同廠商間的技術(shù)引擎壁壘制約了當(dāng)前數(shù)字孿生應(yīng)用潛力的釋放。一是跨業(yè)務(wù)系統(tǒng)技術(shù)接口難打通。數(shù)字孿生不同業(yè)務(wù)系統(tǒng)間的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)不一、能力接口封閉，導(dǎo)致跨系統(tǒng)、跨領(lǐng)域的孿生模型與能力組件集成困難，限制了多業(yè)務(wù)融合應(yīng)用場(chǎng)景的開發(fā)與推廣。二是廠商間技術(shù)引擎功能難調(diào)用。一方面，現(xiàn)有主流廠商的技術(shù)引擎使用不同的數(shù)據(jù)格式和結(jié)構(gòu)進(jìn)行數(shù)據(jù)存儲(chǔ)，引擎與數(shù)據(jù)綁定嚴(yán)重，使得各類各類引擎封閉的開發(fā)環(huán)境限制了第三方開發(fā)者的接入，應(yīng)用與服務(wù)難以進(jìn)行擴(kuò)展，阻礙了行業(yè)生態(tài)的繁榮發(fā)展。2.3.場(chǎng)景需深化：業(yè)務(wù)部門參與不足致技術(shù)與應(yīng)用脫節(jié)數(shù)字孿生技術(shù)在應(yīng)用過程中存在高價(jià)值應(yīng)用場(chǎng)景匱乏、技術(shù)與業(yè)務(wù)場(chǎng)景脫節(jié)等問題，制約了其深入發(fā)展的潛力。一是缺乏高價(jià)值應(yīng)用場(chǎng)景。部分城市在推進(jìn)數(shù)字孿生場(chǎng)景建設(shè)中，過于注重對(duì)城市實(shí)景精細(xì)化重現(xiàn)等低價(jià)值場(chǎng)景的表達(dá)，致使當(dāng)前應(yīng)用場(chǎng)景大多集中在單一或基礎(chǔ)層面，未能充分挖掘跨領(lǐng)域的高價(jià)值應(yīng)用。行業(yè)數(shù)字孿生算法在城市治理、交通出行、水利水務(wù)等領(lǐng)域的跨界融合尚待深入探索，限制了數(shù)字孿生技術(shù)解決行業(yè)特定問題和創(chuàng)造高附加值解決方案的能力。二是數(shù)字孿生技術(shù)與業(yè)務(wù)場(chǎng)景脫節(jié)。近年來，業(yè)務(wù)部門普遍反映數(shù)字孿生與業(yè)務(wù)脫節(jié)、兩張皮現(xiàn)象嚴(yán)重，缺乏對(duì)業(yè)務(wù)需求與目標(biāo)的深入分析。成熟的行業(yè)機(jī)理模型、業(yè)務(wù)運(yùn)行規(guī)則難以與孿生體模型、數(shù)字孿生技術(shù)進(jìn)行深度融合，導(dǎo)致數(shù)字孿生技術(shù)與業(yè)務(wù)發(fā)展脫節(jié)，仿真模擬準(zhǔn)確性不高，無法發(fā)揮數(shù)字化對(duì)業(yè)務(wù)分析決策支撐的核心價(jià)值。數(shù)字孿生發(fā)展面臨缺乏統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)與規(guī)范、可持續(xù)運(yùn)營機(jī)制空白、統(tǒng)一運(yùn)維管理缺失等多方面的機(jī)制問題，制約了其進(jìn)一步推廣和應(yīng)用的潛力。一是缺乏統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)與規(guī)范。行業(yè)內(nèi)外尚未建立統(tǒng)一的數(shù)據(jù)格式、技術(shù)框架、交付要求等標(biāo)準(zhǔn)，不同組織和系統(tǒng)間的數(shù)據(jù)互操作性低，增加了技術(shù)集成的難度和成本，阻礙了數(shù)字孿生模型的共享與許多數(shù)字孿生項(xiàng)目缺乏明確的長(zhǎng)期維護(hù)和升級(jí)機(jī)制，包括資金投入的連續(xù)性、系統(tǒng)更新規(guī)劃以及運(yùn)營團(tuán)隊(duì)的持續(xù)維護(hù)，導(dǎo)致項(xiàng)目容易陷入“建而不管”或“建后即棄”的困境，難以發(fā)揮長(zhǎng)期價(jià)值。三是統(tǒng)一運(yùn)維管理缺失。隨著數(shù)字孿生平臺(tái)的持續(xù)開發(fā)與落地，運(yùn)維管理的重要性日益凸顯。當(dāng)前已投入運(yùn)營的數(shù)字孿生平臺(tái)中，普遍存在數(shù)據(jù)更新不及時(shí)、系統(tǒng)故障響應(yīng)慢、資源分配不合理等問題，需要建立統(tǒng)一的運(yùn)維管理體系，確保系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行與資源的高效利用。第三章新技術(shù)加速推動(dòng)數(shù)字孿生建設(shè)向認(rèn)知智能發(fā)展3.1.數(shù)字孿生發(fā)展基本呈現(xiàn)五階段演進(jìn)路線三維模型驅(qū)動(dòng)渲染驅(qū)動(dòng)向控制全息仿真驅(qū)動(dòng)人工智能驅(qū)動(dòng)技術(shù)(CAE、CAD)引擎等技術(shù)融合應(yīng)用感知、自動(dòng)化控制快速發(fā)展空間孿生、可視孿生機(jī)理模型孿生，智能優(yōu)化、沉浸交互應(yīng)用方向景醫(yī)療、建筑、城市等領(lǐng)域探索應(yīng)用能源等探索應(yīng)用應(yīng)急等深度應(yīng)用，開始面向個(gè)人的場(chǎng)景應(yīng)用用，實(shí)現(xiàn)元宇宙圖3數(shù)字孿生五階段演進(jìn)路線第一階段：三維模型驅(qū)動(dòng)(Model-Based)。該階段是數(shù)字孿生計(jì)算機(jī)輔助工程(CAE)、計(jì)算機(jī)輔助制造(CAM)等計(jì)算機(jī)建模地理信息系統(tǒng)(GIS)、建筑信息模型(BIM)以及可視化渲染等技展了其應(yīng)用范圍。傳統(tǒng)的二維GIS技術(shù)在與GIS和BIM等建模技術(shù)開始初步融合，形成了有效的控制閉環(huán)，和決策支持能力。同時(shí)，虛擬現(xiàn)實(shí)(VR)和增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)(AR)等交互技術(shù)興起，以及高逼真可視化渲染引擎如UE和Unity的廣泛應(yīng)用，能驅(qū)動(dòng)為特征。隨著人工智能生成內(nèi)容(AIGC)和人工智能代理技術(shù)(AIAgent)的快速發(fā)展，可以預(yù)見未來將步入由人工智能驅(qū)動(dòng)的3.2.數(shù)字孿生邁向更高發(fā)展階段的發(fā)展路徑選擇能力。但是傳統(tǒng)技術(shù)引擎與數(shù)據(jù)綁定嚴(yán)重，如BIM引擎用于BIM模型的開發(fā)和設(shè)計(jì)，使用IFC、OSGB格式；GIS引擎是為GIS開發(fā)而設(shè)計(jì)的軟件框架，游戲引擎是為游戲軟件開發(fā)而設(shè)計(jì)，這些引擎的格式未來能力擴(kuò)展難，需要重構(gòu)多能力集成且生態(tài)開放的數(shù)字孿生新引擎。組件化是一種可選擇的軟件開發(fā)模式，通過將現(xiàn)有能力引擎充分解耦，與數(shù)字孿生體數(shù)據(jù)格式適配，拆解為不同功能或模塊劃分為獨(dú)立的組件，通過API(應(yīng)用程序編程接口)等進(jìn)行連接，形成一個(gè)靈活、可擴(kuò)展的“功能組件”庫，為上層應(yīng)用按需調(diào)用。這些組件還可以分別進(jìn)行開發(fā)、測(cè)試和維護(hù)，從而提高整個(gè)平臺(tái)的可維護(hù)性、可擴(kuò)展性、開發(fā)效率和靈活性。路徑四：強(qiáng)化能力供給，形成開放、便捷、全面的數(shù)字孿生服務(wù)體系。伴隨數(shù)字孿生技術(shù)不斷成熟、需求快速增長(zhǎng)，GIS、BIM、可視化渲染、物聯(lián)網(wǎng)、模擬仿真等各領(lǐng)域廠商紛紛布局低代碼平臺(tái)，支持應(yīng)用場(chǎng)景自由搭建、靈活擴(kuò)展及多樣化部署，有效降低開發(fā)成本和風(fēng)險(xiǎn)，提高數(shù)字孿生應(yīng)用場(chǎng)景建設(shè)效率?；跀?shù)字孿生體的全要素?cái)?shù)據(jù)融合，以及全引擎融合的能力底座，通過對(duì)外提供API、SDK(軟件開發(fā)工具包)等開放開發(fā)接口，可提供豐富的數(shù)據(jù)服務(wù)或能力服務(wù)，支持?jǐn)?shù)字孿生行業(yè)應(yīng)用快速上線。其中，數(shù)據(jù)服務(wù)可包含各類數(shù)字孿生體編織服務(wù)、管理服務(wù)等，能力服務(wù)可包含模擬仿真、可視化渲染、AR/XR、智能檢索以及低代碼開發(fā)等服務(wù)。路徑五：重塑業(yè)務(wù)場(chǎng)景，形成全行業(yè)賦能的數(shù)字孿生融合場(chǎng)景應(yīng)用。在“一網(wǎng)統(tǒng)管”“數(shù)字化轉(zhuǎn)型”“治理能力現(xiàn)代化”“碳達(dá)峰碳中和”等關(guān)鍵政策和理念指導(dǎo)下，各領(lǐng)域面臨新的需求和挑戰(zhàn)。數(shù)字孿生可以打破傳統(tǒng)的業(yè)務(wù)壁壘，促進(jìn)不同部門、行業(yè)、系統(tǒng)和平臺(tái)間的整合與協(xié)作，助力城市跨部門跨行業(yè)跨系統(tǒng)跨平臺(tái)的“多跨”場(chǎng)景落地。把握這些政策機(jī)遇，推動(dòng)數(shù)字孿生技術(shù)與城市管理、水利、交通、文旅等領(lǐng)域的深度融合至關(guān)重要。隨著人工智能技術(shù)的加持，預(yù)計(jì)數(shù)字孿生將在上述領(lǐng)域催生出眾多創(chuàng)新且高價(jià)值的應(yīng)用，為社會(huì)發(fā)展和經(jīng)濟(jì)進(jìn)步開辟新道路。路徑六：促進(jìn)可持續(xù)發(fā)展，構(gòu)建開放、安全的數(shù)字孿生保障機(jī)制。數(shù)字孿生城市的建設(shè)需要?jiǎng)?chuàng)新開發(fā)合作、安全共建的多方協(xié)同工作機(jī)制。一是通過匯聚數(shù)字孿生相關(guān)政府部門、科研機(jī)構(gòu)、數(shù)字孿生企業(yè)、高校等多方產(chǎn)業(yè)與技術(shù)資源，形成多方共建、成果共享的建設(shè)和運(yùn)行模式。二是強(qiáng)調(diào)安全的重要性，利用區(qū)塊鏈、隱私計(jì)算、數(shù)據(jù)非線性變化等先進(jìn)技術(shù)，對(duì)數(shù)字孿生體等敏感數(shù)據(jù)進(jìn)行脫敏處理，確保數(shù)據(jù)的安全流通，并建立與之匹配的數(shù)字安全管理機(jī)制，以維護(hù)整個(gè)系統(tǒng)的安全性。第四章共同打造能力聚合、開放擴(kuò)展的數(shù)字孿生架構(gòu)平臺(tái)開放賦能體系立體化安全防線統(tǒng)一運(yùn)維管理統(tǒng)一控制臺(tái)能力層數(shù)據(jù)層生成式市工業(yè)制造服務(wù)層設(shè)施層能源網(wǎng)圖4數(shù)字孿生總體框架4.1.設(shè)施層：實(shí)現(xiàn)全域物理對(duì)象狀態(tài)全要素表達(dá)與優(yōu)化的穩(wěn)定性。利用光纖傳輸、5G通信技術(shù)、更高級(jí)的編碼和解碼技術(shù)4.2.數(shù)據(jù)層：建立全域多維數(shù)據(jù)深度融合數(shù)字孿生數(shù)據(jù)彩生成”,將彩色圖像生成從三通道(藍(lán)綠紅)轉(zhuǎn)變?yōu)閱瓮ǖ?灰度),6.圖元驅(qū)動(dòng)是計(jì)算機(jī)圖形學(xué)中的一種基礎(chǔ)技術(shù)，它涉及將圖形元素(即圖元)如點(diǎn)、線、多邊形等渲染到屏幕上的過程。維模型(Mesh)與BIM融合，配準(zhǔn)精度優(yōu)于20厘米；地形三維(DOM/DEM)與BIM融合，配準(zhǔn)精度優(yōu)于2米；園區(qū)視頻與三維Mesh/BIM融合，投影拼接誤差優(yōu)于5像素。通過人工智能加持，實(shí)現(xiàn)海量不同來源、不同分辨率的異構(gòu)數(shù)據(jù)的智能高效融合，從而降低CIM平臺(tái)的建設(shè)成本，提高數(shù)據(jù)使用效率。Rest、MQTT等連接技術(shù)快速獲取海量時(shí)空數(shù)據(jù)、IoT數(shù)據(jù)和業(yè)務(wù)專題數(shù)據(jù)。按照不同數(shù)據(jù)類型和使用場(chǎng)景，將數(shù)據(jù)冷熱分級(jí)存儲(chǔ)在分布式文件系統(tǒng)、關(guān)系型數(shù)據(jù)庫和非關(guān)系型數(shù)據(jù)庫中，利用分布式緩存數(shù)據(jù)庫優(yōu)化訪問速度。同時(shí)，采用Geohash、GeoSOT等編碼方式對(duì)時(shí)空數(shù)據(jù)進(jìn)行編碼，并構(gòu)建高效的時(shí)空索引，以支撐上層應(yīng)用毫秒級(jí)快速檢索和加載城市級(jí)海量三維數(shù)據(jù)，滿足對(duì)城市級(jí)海量數(shù)據(jù)的快速獲取、安全存儲(chǔ)和高效獲取的需求。構(gòu)建數(shù)字孿生體的數(shù)據(jù)資源體系，有力推動(dòng)形成數(shù)據(jù)流通空間。在獲取相關(guān)數(shù)據(jù)基礎(chǔ)上，按照標(biāo)識(shí)、時(shí)空、幾何、狀態(tài)、能力、關(guān)系、專有屬性、擴(kuò)展屬性的孿生體描述框架，進(jìn)行實(shí)體對(duì)象各維度屬性的組裝。按照數(shù)字孿生體八種類型的劃分，確定實(shí)體對(duì)象屬于哪個(gè)類別。參考元數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)7,確定該對(duì)象的共有屬性和專有屬性，并根據(jù)業(yè)務(wù)場(chǎng)景要求，確定其擴(kuò)展屬性。針對(duì)幾何屬性，應(yīng)構(gòu)建或獲取所需精度的幾何表達(dá)模型。針對(duì)狀態(tài)、能力，著重獲取可供調(diào)用的接口。針對(duì)時(shí)空屬性，確定其時(shí)空位置信息。針對(duì)標(biāo)識(shí)屬性，參考統(tǒng)一標(biāo)識(shí)編碼7.《數(shù)字孿生城市數(shù)字實(shí)體元數(shù)據(jù)》行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。等)、多種設(shè)備的接入模式。支持基于物模型的消息通信、命令下發(fā)等設(shè)備業(yè)務(wù)管理?？梢暬秩灸芰Γ尸F(xiàn)更逼真視覺效果。可視化渲染能力包括基于虛擬化幾何和虛擬化紋理實(shí)時(shí)渲染技術(shù)、基于GPU并行渲染及同步更新技術(shù)和基于深度學(xué)習(xí)的視頻流畫面增強(qiáng)技術(shù)等。將數(shù)據(jù)幾何和紋理進(jìn)行參數(shù)化，虛擬切割，結(jié)合GPU調(diào)度算法，顯著降低內(nèi)存及GPU開銷，實(shí)現(xiàn)更逼真的渲染效果。優(yōu)化GPU并行渲染技術(shù)，通過數(shù)據(jù)批量提交減少GPU數(shù)據(jù)回讀頻次，確保集群渲染過程中緩存一致，提升渲染效率。利用卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)提取網(wǎng)格分層特征信息，進(jìn)行基于預(yù)測(cè)及像素相關(guān)性的圖像質(zhì)量增益。在弱網(wǎng)環(huán)境下，通過質(zhì)及流暢度。視頻分析計(jì)算能力，構(gòu)建實(shí)時(shí)實(shí)景孿生場(chǎng)景。經(jīng)過編解碼的攝像頭采集的視頻數(shù)據(jù)，經(jīng)過一系列畸變校正、拼接、融合、配準(zhǔn)等動(dòng)作融合到三維孿生場(chǎng)景中，同時(shí)它還對(duì)融合到三維孿生場(chǎng)景的視頻數(shù)據(jù)，提供視頻像素計(jì)算、視頻對(duì)象語義化的時(shí)空計(jì)算以及提供視頻AI時(shí)空智能相關(guān)的應(yīng)用。時(shí)空分析能力，提供時(shí)間和空間的洞察分析?；诜植际接?jì)算、空間深度學(xué)習(xí)和空間機(jī)器學(xué)習(xí)等技術(shù)，提供二三維時(shí)空分析能力。包括支持矢量數(shù)據(jù)的疊加分析、鄰近分析等，柵格數(shù)據(jù)的地形分析、影像分析、遙感解譯等，三維數(shù)據(jù)的可視域分析、陰影分析、通視分析8.抖動(dòng)緩沖區(qū)是一個(gè)共享的數(shù)據(jù)區(qū)域，在這個(gè)數(shù)據(jù)區(qū)域中，每隔一段均勻的間隔，語音包會(huì)被收集，存儲(chǔ)并發(fā)到語音處理器，為終端用戶提供一個(gè)清晰的，沒有失真的連接。等。支持基于浮動(dòng)車軌跡、手機(jī)信令等IT大數(shù)據(jù)提供熱點(diǎn)分析、密度分析、軌跡重建等能力。結(jié)合AI算法，基于圖形特征匹配、圖形與三維模型特征匹配技術(shù)，實(shí)現(xiàn)任意圖片在三維空間的定位時(shí)空檢索AI仿真推演能力，實(shí)現(xiàn)基于機(jī)理模型的模擬仿真與智能決策。通過數(shù)學(xué)模型和算法來模擬物體之間的力、速度、重力、碰撞等物理特性，以及它們之間的相互作用。包括模擬和計(jì)算三維物體的運(yùn)動(dòng)、碰撞、重力等物理行為，以實(shí)現(xiàn)逼真的物理效果；模擬流體(如水、氣體)的運(yùn)動(dòng)、湍流、表面張力等物理行為，以實(shí)現(xiàn)逼真的流體效果；模擬和控制大量粒子的運(yùn)動(dòng)和相互作用，用于實(shí)現(xiàn)火、爆炸、煙霧等特效效果。時(shí)空大模型能力，賦能全空域數(shù)字地球構(gòu)建?；诤Ａ康?、配準(zhǔn)后的空天地傳感器數(shù)據(jù)(如圖像、點(diǎn)云、IoT、專題數(shù)據(jù)等),訓(xùn)練AI預(yù)訓(xùn)練模型，解決單一模態(tài)數(shù)據(jù)的魯棒特征提取問題，實(shí)現(xiàn)基于單一數(shù)據(jù)源的模型生產(chǎn)、解析和仿真推演等應(yīng)用。在此基礎(chǔ)上，打通各類傳感器數(shù)據(jù)融合通路，彌補(bǔ)單一信息源在建模、解析、仿真推演上的不足，最終實(shí)現(xiàn)全空域、全時(shí)相的數(shù)字地球構(gòu)建，賦能國土資源監(jiān)測(cè)、城市治理等應(yīng)用?；谛袠I(yè)實(shí)踐，形成時(shí)空大模型三級(jí)形態(tài)能力層級(jí)(如圖5所示)。型型，并以SFT、RAG等技術(shù)強(qiáng)化的微調(diào)大模型(小”)時(shí)空模型的聯(lián)合應(yīng)用力示時(shí)空數(shù)據(jù)的能力能力時(shí)空數(shù)據(jù)的圖嵌入表示學(xué)習(xí)量空間中的時(shí)空關(guān)系模型特異性神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)時(shí)空微調(diào)(S/TSFT)圖譜信息檢索增強(qiáng)網(wǎng)絡(luò)深度放大(Depth向量數(shù)據(jù)庫√大模型智能代理(LLM學(xué)習(xí)內(nèi)容理解時(shí)空問題√√√掌提處理時(shí)用√√理解由語言的時(shí)空性質(zhì)√X象本身的時(shí)空性質(zhì)與規(guī)律√XX空控制(自動(dòng)駕駛、無人機(jī)群時(shí)空專業(yè)問答(如政務(wù)工單智能處理)時(shí)空運(yùn)籌優(yōu)化與輔助決策(如智能交通調(diào)度、智能時(shí)空常識(shí)問答(如模糊地址查決策(基于LLMAgent)圖5時(shí)空大模型能力層級(jí)對(duì)比建模驅(qū)動(dòng)能力，提供模型構(gòu)建與分析服務(wù)。對(duì)數(shù)字實(shí)體的幾何屬性的三維模型進(jìn)行轉(zhuǎn)換、編輯和分析服務(wù)。提供模型數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化服務(wù)，如模型LOD處理、三角面簡(jiǎn)化、三角面壓縮、構(gòu)件合并等功能。提供創(chuàng)建和編輯二維/三維幾何模型的服務(wù)，如2D/3D模型分割、單體/三維幾何模型的求交、投影、約束求解、布爾運(yùn)算、掃描等算法服實(shí)現(xiàn)虛實(shí)交互信息的高逼真呈現(xiàn)。最后，通過與真實(shí)IoT系統(tǒng)的對(duì)接，實(shí)現(xiàn)由虛控實(shí)。智能體供給能力，打造具備自我意識(shí)的數(shù)字實(shí)體。依托云、大數(shù)據(jù)、AI、IoT等新一代技術(shù)與各行業(yè)融合，接入海量時(shí)空和業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)，打造各行業(yè)時(shí)空全息底座，基于行業(yè)數(shù)據(jù)底座進(jìn)行認(rèn)知分析和決策優(yōu)化，與行業(yè)產(chǎn)業(yè)鏈伙伴協(xié)同打造數(shù)智化轉(zhuǎn)型升級(jí)平臺(tái)、AI場(chǎng)景應(yīng)用。多模態(tài)時(shí)空存算引擎與AI大模型高效協(xié)同，實(shí)現(xiàn)海量智慧港口等行業(yè)應(yīng)用。服務(wù)統(tǒng)一服務(wù)體系，提供數(shù)字孿生數(shù)據(jù)服務(wù)與能力組件服務(wù)?；跀?shù)據(jù)層和能力層基礎(chǔ)，提供數(shù)據(jù)服務(wù)、標(biāo)識(shí)編碼服務(wù)、能力供給服務(wù)、低代碼服務(wù)、人機(jī)交互服務(wù)和智能檢索服務(wù)等，以組件化、低代碼、配置式支持應(yīng)用場(chǎng)景建設(shè)。如數(shù)據(jù)服務(wù)方面，提供數(shù)字孿生體資產(chǎn)的自由編排、數(shù)據(jù)自動(dòng)導(dǎo)入、實(shí)體關(guān)系關(guān)聯(lián)能力，支持開發(fā)者快速配置定制簡(jiǎn)單業(yè)務(wù)場(chǎng)景；人機(jī)交互服務(wù)方面，引入數(shù)字人技術(shù)和VR技術(shù)，提供更豐富的交互特性和生成逼真的視覺效果；智能檢索服務(wù)方面，提供地名地址查詢、空間關(guān)系查詢、關(guān)鍵字查詢、模糊查詢、要素查詢等、模型查詢、組合查詢、AI以圖搜模等功能，以及基于點(diǎn)云、傾斜攝影建模數(shù)據(jù)單體化技術(shù)，對(duì)連片數(shù)據(jù)進(jìn)行空間及屬性查詢等。4.5.生態(tài)域：打造統(tǒng)一控制、統(tǒng)一運(yùn)營、全面開放生態(tài)求。通過集中管理和監(jiān)控所有的IT資源和服務(wù)，大大簡(jiǎn)化了運(yùn)維管當(dāng)出現(xiàn)故障或異常時(shí)，AIOps9能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)并采取措施進(jìn)行修復(fù)，最大限度地減少停機(jī)時(shí)間和業(yè)務(wù)中斷，減輕業(yè)務(wù)損失和客戶流失。立體化安全防線，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)、網(wǎng)絡(luò)、軟件等安全。建立數(shù)字孿生的數(shù)據(jù)安全體系，基于可信安全硬件ARM和Os(如鯤鵬和歐拉)、iTrustee(Os內(nèi)核的可信執(zhí)行環(huán)境，即OnARMTrustZone)的三層安全數(shù)據(jù)計(jì)算系統(tǒng)，使用先進(jìn)的加密算法和技術(shù)，如AES(高級(jí)加密標(biāo)準(zhǔn))等，對(duì)敏感數(shù)據(jù)進(jìn)行加密處理，實(shí)施嚴(yán)格的訪問控制機(jī)制，并建立數(shù)據(jù)備份和恢復(fù)策略。加強(qiáng)網(wǎng)絡(luò)安全，部署防火墻和入侵檢測(cè)系統(tǒng) (IDS),對(duì)所有網(wǎng)絡(luò)設(shè)備進(jìn)行安全配置，關(guān)閉不必要的服務(wù)和端口，通過網(wǎng)絡(luò)隔離和分段技術(shù)，將關(guān)鍵的數(shù)字孿生系統(tǒng)與外部網(wǎng)絡(luò)隔離開來。加強(qiáng)數(shù)字孿生軟件安全，通過持續(xù)的代碼審查、漏洞掃描和滲透測(cè)試，確保軟件產(chǎn)品的安全性，及時(shí)應(yīng)用軟件更新和補(bǔ)丁，以修復(fù)已知的安全漏洞。平臺(tái)開放賦能體系，繁榮產(chǎn)業(yè)生態(tài)。基于平臺(tái)工程(PlatformEngineering)理念的應(yīng)用全生命周期管理平臺(tái)，幫助客戶快速高效地實(shí)現(xiàn)行業(yè)應(yīng)用及AI原生應(yīng)用的構(gòu)建、運(yùn)維和運(yùn)營等活動(dòng)，提供自助式、自動(dòng)化用戶體驗(yàn)。開發(fā)人員可以使用這些工具和技術(shù)來構(gòu)建、測(cè)試、部署、監(jiān)控或執(zhí)行與應(yīng)用程序開發(fā)和交付有關(guān)的幾乎任何事情，同時(shí)盡可能減少開銷，提升用戶的體驗(yàn)和效率。降低AI原生應(yīng)用開發(fā)門檻，支持客戶打通自己的業(yè)務(wù)能力API,將大模型的能力結(jié)合進(jìn)入自己的業(yè)務(wù)鏈路。幫助企業(yè)實(shí)現(xiàn)降本增效、改進(jìn)決策方式、提升客9.AIOps即人工智能運(yùn)維，是將人工智能和機(jī)器學(xué)習(xí)技術(shù)應(yīng)用于IT運(yùn)維領(lǐng)域的新興概念。4.6.應(yīng)用體系：構(gòu)建全域數(shù)字孿生深度應(yīng)用場(chǎng)景市規(guī)劃方面，生成式AI結(jié)合數(shù)字孿生技術(shù)使規(guī)劃者能夠準(zhǔn)確模擬城評(píng)估規(guī)劃方案對(duì)城市發(fā)展的長(zhǎng)遠(yuǎn)影響。在城市建設(shè)階段，AI加持的工業(yè)制造領(lǐng)域，打造數(shù)字孿生標(biāo)桿工廠引領(lǐng)智能制造。通過創(chuàng)建運(yùn)河等，進(jìn)行水流模擬和結(jié)構(gòu)分析，優(yōu)化水利工程設(shè)計(jì)，提高功能性和安全性。在水資源管理方面，數(shù)字孿生技術(shù)能夠模擬河流、湖泊等水體的水文和水質(zhì)，幫助高效分配水資源。在城市水務(wù)管理方面，數(shù)字孿生監(jiān)控城市供水排水系統(tǒng)，快速響應(yīng)漏水和污染問題，提升系統(tǒng)效率和可靠性。此外，通過模擬不同條件下的水需求和排水情況，可以優(yōu)化水處理設(shè)施的運(yùn)營。在防災(zāi)減災(zāi)方面，數(shù)字孿生技術(shù)能夠模擬能源領(lǐng)域，推進(jìn)智慧電力網(wǎng)絡(luò)建設(shè)實(shí)現(xiàn)高效管理。在電力系統(tǒng)管控優(yōu)化中，通過精確模擬電網(wǎng)運(yùn)行，幫助運(yùn)營商實(shí)時(shí)監(jiān)控電力負(fù)荷并優(yōu)化電力分配，增強(qiáng)電網(wǎng)穩(wěn)定性和可靠性。在微電網(wǎng)運(yùn)行仿真模擬方面，數(shù)字孿生技術(shù)不僅能夠優(yōu)化能源生產(chǎn)和消費(fèi)的匹配度，還實(shí)現(xiàn)了能源的本地化管控與利用，減少了長(zhǎng)距離傳輸過程中的損耗，極大提升了能源使用效率。在能源設(shè)施預(yù)測(cè)性運(yùn)維方面，數(shù)字孿生技術(shù)通過實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)能源設(shè)施狀態(tài)和預(yù)測(cè)維護(hù)需求，預(yù)防非計(jì)劃停機(jī)，延長(zhǎng)設(shè)備壽命，節(jié)約維護(hù)成本，從而提升能源生產(chǎn)的效能和可靠性。交通領(lǐng)域，優(yōu)化全生命周期動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)實(shí)現(xiàn)智能調(diào)度。在交通流量預(yù)測(cè)方面，數(shù)字孿生技術(shù)可以模擬各種交通場(chǎng)景，預(yù)測(cè)交通流量和擁堵情況。幫助交通管理部門調(diào)整信號(hào)燈控制策略，優(yōu)化車輛行駛路線，減少交通擁堵。此外，通過分析交通數(shù)據(jù)，可以揭示交通流量趨勢(shì)和模式，支撐交通規(guī)劃。在公共交通路線優(yōu)化方面，通過分析乘客流量數(shù)據(jù)，技術(shù)不僅能優(yōu)化現(xiàn)有路線并預(yù)測(cè)需求，還能指導(dǎo)新線路的設(shè)置和調(diào)配。這有助于提升公共交通效率，減少交通擁堵和環(huán)境污染。在文旅領(lǐng)域，運(yùn)用虛實(shí)結(jié)合改善游客數(shù)字化體驗(yàn)。在豐富體驗(yàn)場(chǎng)景論身在何處，都能夠360度全方位地感受景點(diǎn)的美麗與魅力。在景點(diǎn)第五章數(shù)字孿生典型應(yīng)用實(shí)踐當(dāng)前，數(shù)字孿生已實(shí)現(xiàn)第三階段感知閉環(huán)驅(qū)動(dòng)，正在布局第四階段全息仿真驅(qū)動(dòng)，向第五階段人工智能驅(qū)動(dòng)階段邁進(jìn)。在智能感知領(lǐng)域，通過建設(shè)城市級(jí)融合感知平臺(tái)，如華為云構(gòu)建AI原生應(yīng)用引擎、實(shí)景三維建模以及河圖KooMapAR引擎等核心技術(shù)和平臺(tái)，初步打造了聯(lián)接物理世界和數(shù)字世界的孿生城市。在智能聯(lián)接領(lǐng)域，以統(tǒng)籌集約方式建設(shè)“城市+自動(dòng)駕駛”網(wǎng)絡(luò)，為協(xié)同辦公、視頻會(huì)議、政務(wù)服務(wù)和城市治理等業(yè)務(wù)場(chǎng)景帶來極致體驗(yàn)。在智能中樞領(lǐng)域，通過“大算力+大數(shù)據(jù)”,統(tǒng)籌構(gòu)建算力基礎(chǔ)設(shè)施，結(jié)合AI大模型為城市數(shù)字化提供各類AI創(chuàng)新服務(wù)。在智慧應(yīng)用領(lǐng)域，構(gòu)建開天aPaaS系列產(chǎn)品及服務(wù)，打造生態(tài)開放的技術(shù)平臺(tái)，賦能上層生態(tài)應(yīng)用開發(fā)，幫助業(yè)務(wù)場(chǎng)景快速開發(fā)與上線?；跀?shù)字孿生“四層一域一體系”要素框架，結(jié)合近年來優(yōu)秀實(shí)踐案例，本報(bào)告梳理分析了在數(shù)字孿生城市、數(shù)字孿生水利、數(shù)字孿生交通、數(shù)字孿生能源、數(shù)字孿生文旅等領(lǐng)域的建設(shè)場(chǎng)景和案例。5.1.數(shù)字孿生城市智慧城市是全球城市發(fā)展的新理念和新模式，運(yùn)用信息通信技術(shù)，有效整合各類城市管理系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)城市各系統(tǒng)間信息資源共享和業(yè)務(wù)協(xié)同，推動(dòng)城市管理和服務(wù)智慧化，提升城市管理和公共服務(wù)水平、提高城市居民幸福感和滿意度，實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的一種創(chuàng)新型城市。智慧城市建設(shè)是踐行“數(shù)字中國”的重要戰(zhàn)略支點(diǎn)，已成為推動(dòng)我國經(jīng)濟(jì)改革、產(chǎn)業(yè)升級(jí)、提升城市綜合競(jìng)爭(zhēng)力的重要驅(qū)動(dòng)力。借助先進(jìn)的數(shù)字技術(shù)，通過集成各類感知設(shè)備、數(shù)據(jù)分析、人工智能等技術(shù)手段，可實(shí)現(xiàn)城市內(nèi)部各個(gè)領(lǐng)域的高效管理、智能運(yùn)行和可持續(xù)發(fā)展。當(dāng)下人工智能已經(jīng)進(jìn)入了規(guī)模商用階段，Al慧城市發(fā)展進(jìn)程的必然模式，將進(jìn)一步賦能城市產(chǎn)業(yè)智能化和治理現(xiàn)代化。AI加持下，數(shù)字孿生城市將實(shí)現(xiàn)“三可”能力，一是讓所有確保數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)上傳與中樞指令的精準(zhǔn)下達(dá)。二是讓所有場(chǎng)景可模型。通過大模型吸收海量知識(shí)，適配數(shù)字孿生多種業(yè)務(wù)場(chǎng)景，構(gòu)建機(jī)理模型孿生，實(shí)現(xiàn)高度逼真的仿真推演模擬。三是讓所有決策可計(jì)算?；谠颇X平臺(tái)，打造自主可控、行業(yè)普惠的AI算力底座，助力上層數(shù)字孿生場(chǎng)景實(shí)現(xiàn)自主決策與自我認(rèn)知。城市管理人員城市管理人員企業(yè)法市民應(yīng)數(shù)據(jù)支撐據(jù)融連接智慧城市安全保障智慧城市標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范智慧城市組織保障智慧城市管理機(jī)制技術(shù)支撐源城市AI圖6生成式數(shù)字孿生城市總體架構(gòu)場(chǎng)景—:智慧城市全場(chǎng)景AllinAI隨著AI大模型技術(shù)快速發(fā)展，全國各地政府與大型企業(yè)紛紛建統(tǒng)，根據(jù)第三代系統(tǒng)論復(fù)雜適應(yīng)性理論(CAS,ComplexAdaptiveSystem),結(jié)合生成式AI技術(shù)和數(shù)字孿生技術(shù)快速突破與融合，智AI大模型、遵循第三代系統(tǒng)論CAS理念而發(fā)展出的智慧城市建設(shè)新信、感知等所有城市數(shù)據(jù)，結(jié)合生成式AI技術(shù)，為城市之中的每一個(gè)人、每一個(gè)物，以及連接他們的每一件事進(jìn)行AI賦能，讓個(gè)體之交通出行等多個(gè)領(lǐng)域的城市治理工作。基于AI算法對(duì)高空拋物、垃地下管網(wǎng)、消防通道、危化企業(yè)、加油站、人密場(chǎng)所等)底數(shù)摸排，案例名稱一：深圳市福田區(qū)數(shù)字孿生平臺(tái)(福鏡CIM)項(xiàng)目深圳市福田區(qū)創(chuàng)新打造福鏡CIM平臺(tái)，致力于實(shí)現(xiàn)城市管理和度、全感知的數(shù)字孿生城市底座平臺(tái)。目前，福鏡CIM平臺(tái)已成功全息時(shí)空門戶可視化多地圖底圖服務(wù)統(tǒng)一全息時(shí)空門戶可視化多地圖底圖服務(wù)統(tǒng)一API/SDK接口專題數(shù)據(jù)服務(wù)分析服務(wù)空大數(shù)據(jù)分析時(shí)空大數(shù)據(jù)平臺(tái)智慧應(yīng)用服務(wù)層數(shù)據(jù)處理數(shù)據(jù)層法時(shí)空基礎(chǔ)數(shù)據(jù)Mesh模型法時(shí)空基礎(chǔ)數(shù)據(jù)Mesh模型BIM模里運(yùn)營、運(yùn)維安全保障標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范福鏡CIM平臺(tái)在城市規(guī)劃建設(shè)中發(fā)揮了“CIM+”應(yīng)用融合能力。通過將建筑設(shè)計(jì)方案在CIM平臺(tái)上進(jìn)行數(shù)字化仿真模擬，可對(duì)其可行性進(jìn)行分析驗(yàn)證。利用BIM技術(shù)建立建筑的細(xì)節(jié)模型，結(jié)合場(chǎng)地環(huán)境信息，實(shí)現(xiàn)建筑物的出入口與電梯設(shè)計(jì)、管線設(shè)施優(yōu)化、景觀綠化增補(bǔ)等方面的模擬分析，從而支撐相應(yīng)的設(shè)計(jì)優(yōu)化調(diào)整和最終的工福鏡CIM中的AI統(tǒng)一平臺(tái)將政府視頻資源轉(zhuǎn)化為開放智能平臺(tái)底座，利用計(jì)算機(jī)智能視覺、語音識(shí)別、自然語言處理等人工智能算法，實(shí)現(xiàn)對(duì)城市人、車、物、事、環(huán)境的全動(dòng)態(tài)感知。該平臺(tái)不僅賦能政府各部門業(yè)務(wù)應(yīng)用，創(chuàng)新城市管理模式，還通過人工智能實(shí)現(xiàn)對(duì)人、車等對(duì)象的智能化管理，提升城市問題發(fā)現(xiàn)、治理、監(jiān)督的智能化水平。除此之外，福鏡CIM平臺(tái)的政務(wù)大模型已完成多個(gè)應(yīng)用場(chǎng)景的賦能。例如，通過AI實(shí)現(xiàn)福田智能推介，打造營商環(huán)境助手，實(shí)現(xiàn)包括優(yōu)惠政策咨詢解答，接待效率大幅提升等效果；通過邊聊邊辦、句話知識(shí)”等功能，幫助客戶打造公文助手和知識(shí)中心，實(shí)現(xiàn)公文標(biāo)簽、摘要秒級(jí)抽取，擬文效率提升300%,文檔搜索效率提升500%。福鏡CIM平臺(tái)的建設(shè)與應(yīng)用展示了深圳市福田區(qū)在推進(jìn)新型基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)和智能化城市管理方面的探索與成就，通過整合多種先進(jìn)技術(shù)和數(shù)據(jù)資源，該平臺(tái)不僅提升了城市規(guī)劃建設(shè)和政務(wù)服務(wù)的效率和質(zhì)量，也為其他城市的數(shù)字化轉(zhuǎn)型提供了寶貴的經(jīng)驗(yàn)和借鑒。案例名稱二：湖北省大冶城市數(shù)字公共基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)項(xiàng)目大冶是湖北全省首個(gè)縣級(jí)建設(shè)城市數(shù)字公共基礎(chǔ)設(shè)施的城市，該項(xiàng)目也是湖北全省縣域城市數(shù)字化治理樣板。大冶市政務(wù)服務(wù)和大數(shù)據(jù)管理局聯(lián)合湖北鄂東數(shù)字集團(tuán)充分發(fā)揮智慧大冶建設(shè)既有成果優(yōu)勢(shì)，開展城市數(shù)字公共基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)項(xiàng)目，做實(shí)數(shù)據(jù)底座，統(tǒng)籌數(shù)字城市應(yīng)用服務(wù)體系建設(shè)，以數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)流程再造，優(yōu)化體制機(jī)制，推動(dòng)城市數(shù)字化、數(shù)字產(chǎn)業(yè)化、產(chǎn)業(yè)數(shù)字化，實(shí)現(xiàn)大冶整體管理框架治理重心轉(zhuǎn)移，治理手段、治理方式的戰(zhàn)略轉(zhuǎn)換。圍繞數(shù)字經(jīng)濟(jì)、數(shù)字生活、數(shù)字治理三大智慧應(yīng)用領(lǐng)域“N個(gè)”應(yīng)用方向，實(shí)現(xiàn)大冶城市治理體系和治理能力現(xiàn)代化全面提升，推動(dòng)大冶經(jīng)濟(jì)、政府、社會(huì)數(shù)字化網(wǎng)絡(luò)化智能化轉(zhuǎn)型，為大冶高質(zhì)量發(fā)展注入新活力、新動(dòng)能。時(shí)字公其基建說重底唐數(shù)時(shí)字公其基建說重底唐數(shù)字壹座該項(xiàng)目通過建設(shè)CIM平臺(tái)，拉通“一標(biāo)三實(shí)”“編碼賦碼”數(shù)用編碼賦碼、采集平臺(tái)、CIM平臺(tái)三級(jí)核驗(yàn)，保障數(shù)據(jù)“一數(shù)一源”圖9湖北省大冶市CIM平臺(tái)功能展示截至目前，已建成以CIM平臺(tái)為核心、融合“一標(biāo)三實(shí)”和編管理，45個(gè)單位發(fā)布738個(gè)資源服務(wù)，接口數(shù)據(jù)調(diào)用42.57萬次。涉5.2.數(shù)字孿生水利《數(shù)字孿生流域建設(shè)技術(shù)大綱》《數(shù)字孿生水利工程建設(shè)技術(shù)導(dǎo)則》場(chǎng)景二：水資源管理與調(diào)配應(yīng)用位置、物資等分布信息進(jìn)行綜合研判，展示周邊的應(yīng)急資源(如避難所、醫(yī)院、救災(zāi)物資儲(chǔ)備庫、應(yīng)急救援隊(duì)伍等),輔助決策者快速下案例名稱：某數(shù)字灌區(qū)項(xiàng)目某數(shù)字灌區(qū)項(xiàng)目圍繞建立和實(shí)現(xiàn)水資源配置和調(diào)度能力數(shù)字化術(shù)，構(gòu)建數(shù)字灌區(qū)信息化體系，實(shí)現(xiàn)灌區(qū)水感知實(shí)時(shí)化、水調(diào)控高效化、水供給精細(xì)化、水設(shè)備智能化、水安全可控化、水服務(wù)人性化，全面提升灌區(qū)管理和服務(wù)水平。灌區(qū)業(yè)務(wù)管理設(shè)施光纖網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營管理運(yùn)維監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)中心(計(jì)算/存儲(chǔ)/安全，云資源)灌區(qū)調(diào)度中心安全體系灌區(qū)一張圖網(wǎng)絡(luò)設(shè)施圖10某數(shù)字灌區(qū)總體框架某數(shù)字灌區(qū)項(xiàng)目建設(shè)形成灌區(qū)數(shù)據(jù)底板，構(gòu)建以灌溉定額、灌溉水利用系數(shù)等組成的知識(shí)庫，初步實(shí)現(xiàn)了灌區(qū)感知、水資源配置與調(diào)度、渠道防汛、供用水管理、建設(shè)項(xiàng)目管理、渠首樞紐數(shù)字孿生等11項(xiàng)業(yè)務(wù)應(yīng)用，開發(fā)了供需水預(yù)測(cè)、水資源配置、水資源調(diào)度和渠道防汛水利專業(yè)模型，實(shí)現(xiàn)了雨水墑情由人工測(cè)報(bào)為主到自動(dòng)測(cè)報(bào)為主的轉(zhuǎn)變，工程監(jiān)測(cè)由原始方法向?qū)崟r(shí)監(jiān)控轉(zhuǎn)變，為灌區(qū)水旱情的科學(xué)評(píng)估、水資源調(diào)度方案的動(dòng)態(tài)優(yōu)化提供了有力支撐，實(shí)現(xiàn)對(duì)灌區(qū)業(yè)5.3.數(shù)字孿生交通年)》《國家綜合立體交通網(wǎng)規(guī)劃綱要》《數(shù)字交通“十四五”發(fā)展場(chǎng)景—:公路設(shè)施全生命周期管理實(shí)時(shí)感知機(jī)動(dòng)車、非機(jī)動(dòng)車、行人交通情況，采用AI圖引擎技術(shù)、路口自適應(yīng)訓(xùn)練算法、干線協(xié)調(diào)算法等，實(shí)現(xiàn)“點(diǎn)-線-面”信號(hào)配態(tài)通主動(dòng)管控控第暗讀出案例名稱：江西梨溫智慧高速項(xiàng)目梨溫高速位于滬昆高速江西段，是橫貫江西省東西，連接長(zhǎng)三角的交通大動(dòng)脈。平時(shí)日均車流量超過6萬輛，部分路段甚至達(dá)到7.7萬輛，貨車占比超過77%,擁堵疏導(dǎo)、事故處理和安全監(jiān)管的壓力巨大，亟須通過數(shù)智化改擴(kuò)建提升通行和交通管理能力。智址高速云控甲臺(tái)可計(jì)算溶閱模型設(shè)備管理和數(shù)深管理施網(wǎng)數(shù)字化邊緣DRISEdge邊店用稠材市智望文通管交通行業(yè)法管理車踏協(xié)同時(shí)空替抗接入出理建模者幾+分鐘>移級(jí)預(yù)第編中>90%圖11江西梨溫智慧高速云控平臺(tái)該項(xiàng)目基于華為云交通數(shù)字孿生底座，形成智慧高速解決方案，通過在全路段布置了106個(gè)華為雷視擬合站點(diǎn)和33個(gè)移動(dòng)點(diǎn)位，全