数字孪生世界白皮书（2023）

版权声明 �白皮书版权属于数字孪生世界企业联盟和杭州易知微科技有限公司并受法律保护。转载、摘编或利用其它方式使用�白皮书文字或者观点的，应注明“来源：数字孪生世界企业联盟和杭州易知微科技有限公司”。违反上述声明者，编者将追究其相关法律责任。 扫码获取《数字孪生世界白皮书（2022）》添加小助手，预约案例演示 编制说明 2021年8月，在浙江大学数据分析和管理国际研究中心的指导下，由杭州易知微科技有限公司牵头发起成立了数字孪生世界企业联盟，专注于贯通数字孪生产业上下游，打造数字孪生产业协同创新生态，以数字孪生体为基座，融合上下游产品和技术，将物理世界全方位的数字化，实现一个真实的可以实时感知和管理的数字孪生世界。 为促进生态合作、行业交流、创新发展等工作上的融合共生，由联盟理事长单位杭州易知微科技公司牵头，结合联盟内各成员单位的行业实践，于2022年5月首次编制数字 孪生世界白皮书（案例实践篇），于2023年4月编制数字孪生世界白皮书（技术实践篇）。特别说明：�白皮书内所有案例截图均为模拟数据。 主编单位：杭州易知微科技有限公司 参编单位：杭州玳数科技有限公司、浙江宇视科技有限公司、北京中创碳投科技有限公司、安世亚太科技股份有限公司、浙江卓见云科技有限公司、数峦云（杭州）科技有限公司、 深圳市瑞云科技有限公司、杭州微盟时空科技有限公司编写指导（排名按姓名拼音首字母）： 陈为浙江大学计算机学院教授 邓贵德中国特种设备研究院正高级工程师杨秦敏浙江大学控制科学与工程学院教授 周伟华浙江大学数据分析和管理国际研究中心主任编写小组（排名不分先后）： 宁海元、赵倩、李强、陈昭龙、沈鲁栋、陈威辰、张宏韬、韩帅、谢传金、黄佳河、高艺、孟详钧、 万里翔、周雁、马雨洁、刘永贵、李耀辉、朱佳灵、相里佳豪、王小飞、王永威、黄志新、牟叶勇、屈秀鹏、刘博宇、沈志平、阙祖栋、张♘田、杜佳丽、包兴涵、薛佳昱等。 指导老师序 易知微主持编写的这�《数字孪生世界白皮书》为数字化改革和区域经济发展提供了导览图，是各大企业数字化转型过程中的必备参考。 陈为浙江大学计算机学院教授 从当前数字孪生项目布局情况来看，城市、水利、电力、交通、能源是目前数字孪生的主要研究应用领域。在高端装备、社会风险防控等方面也有探索性的研究开展。《数字孪生世界白皮书》通过对于数字孪生技术和行业解决方案的深度剖析和成果分享，为数字孪生应用在千行百业中落地生根提供借鉴，为产业发展提供了参考。 邓贵德中国特种设备研究院正高级工程师 随着经济社会数字化转型的持续推进，数字孪生逐渐成为各界关注的热点。尤其是今年以来以数字孪生为核心技术的“元宇宙”概念的爆发式兴起，使得数字孪生技术得到了包括学术界、工业界等在内的多方重点关注。数字孪生技术打通了物理世界与数字世界的隔阂，实现了物理信息系统中的虚实融合，在智能制造、智能建造、智慧医疗、智慧城市等垂直行业广泛拓展，产生了智能运维、虚拟调试、异常诊断、风险预测、决策辅助、系统优化等诸多应用价值，已成为助力企业数字化转型、提高生产效率、促进数字经济发展的重要抓手。 《数字孪生世界白皮书》聚焦数字孪生世界的关键技术、行业场景与应用发展，梳理了数字孪生技术基础设施发展情况，深入分析产业化元宇宙发展趋势，技术体系以及包括 城市、工厂、流域、双碳等典型行业的应用场景，旨在为产业界在规划建设数字孪生世界时提供参考借鉴，助力数字孪生世界的技术演进和产业发展。 杨秦敏浙江大学控制科学与工程学院教授 在企业数字化转型和政府数字化改革大背景下，数据分析带来的决策能力，已经变成每一个组织需要具备的核心能力。对于决策者来说，如何高效的看见和理解数据，并基于数据快速做出决策和指挥，也越来越成为一个基�要求。因此，数据分析的可视化逐渐成为普遍需求，由此进一步演进到数据孪生技术，构建和物理世界一一映射的数字孪生体，实时联动呈现相关的数据和分析，并在数字世界中可以反向操控物理世界的实体，这是在学术界和工业界正在兴起的数字化新技术。很高兴看到这�《数字孪生世界白皮书》的诞生，提供了很多数字孪生技术企业在工程实践中的探索，必将加速数字孪生技术趋势的发展。 周伟华浙江大学数据分析和管理国际研究中心主任 前言 《“十四五”国家信息化规划》《“十四五”数字经济规划》等文件均提出要强化数字孪生技术战略研究布局和技术融通创新。数字孪生最早主要应用于军工及航空航天领域，近年来持续向智能制造、智慧城市、智慧水利、智慧能源、智慧交通等垂直领域拓展，已成为助力企业数字化转型、实现城市可持续发展、促进数字经济发展的重要抓手。通过数字化提升城市运行效能，不断破解城市治理中的实际问题是提升城市治理水平的重要路径，而数字孪生技术作为优势技术集成突破的代表之一，已经成为产业、资�、政府各界高度关注和资源投入的焦点。数字孪生城市被视为智慧城市的升级版和必选项，进一步刷新了人们对于未来城市的想象空间。 2022年，数字孪生世界企业联盟联合数字孪生业内领域单位与专家，主持编写了《数字孪生世界白皮书（2022）》，聚焦数字孪生世界的关键技术、行业场景与应用发展，全面介绍了数字孪生知识体系、“V”模型数字孪生世界方法论，聚焦5大领域、汇集15个重点行业典型案例。旨在为产业界在规划建设数字孪生世界时提供参考借鉴，助力数字孪生世界技术演技和产业发展。 2023年初，中国信息通信研究院发布了《数字孪生城市产业图谱研究报告（2022）》，报告中提出我国数字孪生产业四阶段体系，2020年到2030年是我国数字孪生产业增长期，当前数字孪生市场需求和技术均处于高速发展阶段。在大背景下，数字孪生产业发展还没有进入到理想化的元宇宙阶段，数字孪生技术已经不再是单一的技术体系，而是以积木式组装结合了物联网、大数据、人工智能、BIM、GIS等多项前沿技术的聚合技术。结合当前产业发展进程，易知微与数字孪生世界企业联盟联合众多行业专家以及多家业内企业共同编写《数字孪生世界白皮书（2023）》。 《数字孪生世界白皮书（2023）》在2022版的基础上深化数字孪生技术创新，推动"技术+应用”的数字孪生双驱动结合，旨在通过白皮书为数字孪生产业发展提供借鉴与参考。 �次白皮书分为数字孪生综述、技术架构建设、核心技术分享、新型技术成果展示以及重点行业应用五大内容版块。从数字孪生应用建设路径切入，着重提出了“数智视融合，虚实人联动”的观点，提供数字孪生应用技术参考，完整系统地分析了数字孪生世界建设实施路径，针对各项数字孪生技术的融合赋能进行实践剖析。 一是数字孪生行业发展综述。数字孪生具有多学科交叉会聚、多技术跨界融合的典型特征，在当前数字孪生技术高速发展阶段该特征尤为突出。而高速发展也逐步的暴露出数字孪生“流于形式”，数字孪生城市建设探索“有表无里”等问题。从当前数字孪生应用的建设实践来看，数字孪生需要在数字化和孪生可视化层面两手抓。“数智视融合，虚实人联动”将是未来数字孪生产业的重要发展趋势之一。 二是数字孪生应用架构。白皮书重点围绕当前B/S与C/S两大数字孪生应用架构，从成�、技术要求、呈现效果等全方位对比两类架构的优势与不足，针对常见技术路线进行列举，分别选取代表实践案例深度剖析。 三是数字孪生核心技术分享。中国信通院在《数字孪生城市白皮书（2022年）》中指出，数字孪生城市技术集成性高，核心板块日渐清晰，当前已逐步深入到城市全要素表达、业务预警预测、场景仿真推演、态势感知♘能决策等多个环节。数字孪生技术的向前发展和融合应用，使得数字孪生在城市、流域、工厂等数字化场景的建设中得到了广泛的应用，为现实世界的数字化和虚拟化提供了坚实的技术支持。白皮书系统性的阐述并剖析了物理世界感知能力、数据治理能力、地理信息数据应用能力、数字孪生高效建模能力、数字孪 生场景渲染能力、数字仿真能力、虚实交互能力7大数字孪生世界建设核心能力。 四是新型技术成果展示。数字孪生技术发展至今已经逐步成为物联网、大数据、人工智能、BIM、GIS等多项前沿技术的聚合技术体，新型技术与数字孪生技术的融合赋能已经成为产业发展的重要路径。易知微数字孪生产品矩阵中的EasyTwin数字孪生融合渲染引擎、EasyVforUnreal数字孪生双向通信插件、EasyMan数字孪生数字人分别在全方位融合渲染、游戏引擎以及AIGC技术领域进行实践创新，助力数字孪生技术全方位多领域发展。 五是重点行业应用介绍。目前我国已经进入"技术+应用”的数字孪生双驱动时代，在市场需求和国家政策的推动下，各地因地制宜发展数字孪生技术，深入开展数字孪生应用建设。白皮书总结了数字孪生技术应用的“园区、港口、工厂、水利、双碳”五大行业场景，通过对于方案深度剖析和成果分享，希望能为数字孪生技术应用在千行百业中落地生根提供参考与借鉴。 扫码获取《数字孪生世界白皮书（2022）》 目录 一、数字孪生：数智视融合，构建数字产业生态链1 （一）数字孪生高速发展，成为数字经济热点1 （二）打造“数智视融合、虚实人联动”的数字孪生世界3 （三）持续推进数字孪生世界“多跨”数智场景建设4 二、数字孪生应用架构：B/S与C/S的探索8 1、B/S与C/S数字孪生应用架构选型8 2、B/S架构数字孪生应用建设探索10 3、C/S架构数字孪生应用建设探索14 三、数字孪生核心技术：加速发展和融合应用20 （一）物理世界感知能力20 1、构建一体化感知网21 2、核心应用场景21 （二）数据融合与治理能力24 1、数据治理架构24 2、数据治理模式26 3、数据治理实施路径27 4、大型数字孪生项目数据治理实践29 （三）地理信息数据应用能力33 1、矢量数据33 2、栅格数据35 3、常见地图坐标系37 4、在线地图服务38 （四）数字孪生高效建模能力38 1、三维数字孪生模型38 2、模型数据的采集与处理40 3、常见三维建模软件43 4、手工建模44 5、程序化建模51 （五）数字孪生场景渲染能力56 1、WebGL技术路线56 2、UnrealEngine游戏引擎61 3、Unity3D游戏引擎68 4、实时云渲染技术路线72 （六）数字仿真能力76 1、仿真模型构建的通用技术路线76 2、典型应用案例78 （七）虚实交互能力81 1、数字孪生多跨协同、预案指挥81 2、典型数字孪生联动预案指挥体系案例82 四、新型技术成果：降低数字孪生应用建设门槛86 （一）EasyTwin数字孪生融合渲染引擎86 （二）EasyVforUnreal数字孪生双向通信插件87 （三）EasyMan数字孪生数字人88 五、数字孪生世界：重点行业解决方案探索90 （一）数字孪生园区90 （二）数字孪生港口102 （三）数字孪生工厂108 （四）数字孪生水利115 （五）数字孪生双碳123 参考文献137 一、数字孪生：数智视融合,构建数字产业生态链 （一）数字孪生高速发展，成为数字经济热点 近年来，随着大数据、物联网、3D技术、人工智能和网络基础设施的不断发展，数字孪生市场逐步规模化，形成了产业生态。目前，数字孪生已广泛应用于城市管理、工业制造、水利流域和安防应急等领域。根据WEF数据显示，在全球数字孪生城市项目中，公共服务和公共管理中数字孪生应用占比超过50%，领先于其他领域，社区发展、智能建筑和环境领域的渗透率也超过40%，预计未来仍将高速发展。 图1全球数字孪生城市项目应用占比，数据来源：WEF 在国内市场环境下，多方施策和标准制定双管齐下，从目前政府相关部门的指导方案来看，未来城市发展与管理、工业生产、建筑工程、水利应急、综合交通、能源与电力等在国内将成为数字孪生融合发展的先行领域。根据艾瑞咨询数据显示，2022年我国数字孪生城市市场规模预计将突破50亿元，随着应用场景的持续探索，数字孪生城市将实现多轮爆发并维持较高增长。 艾瑞咨询指出，近五年获投的初创企业业务类型主要分布在可视化工具、CIM平台和时空大数据，其中布局可视化业务的企业占比近1/3，两方面因素形