基于数字孪生智慧城市

基基于于数数字字李孪生生智智志慧城城市市 习近平总书记论新型智慧城市建设 "以信息化推进国家治理体系和治理能力现代化，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，更好地用信息化手段感知社会态势、畅通沟通渠道、辅助科学决策。 一习近平总书记十九大重要讲话 2020年4月4日习近平总书记在杭州城市大脑运营指挥中心指出：让城 市更聪明一些、更智慧一些，是推动城市治理体系和治理能力现代化的必 由之路，前景广阔。 主要内容 数字李生的智慧城市 二基于数字李生的智慧城市特点 三、数字李生智慧城市的应用 一、数字李生的智慧城市 1.1何谓“数字李生”？ 一般认为，“数字李生（DigitalTwin）”是充分利用物理模型和物联网传感器 采集的全生命周期的运行历史等数据，集成多学科、多物理量、多尺度、多概率的仿真过程，在虚拟空间中完成映射，从而反映相对应的实体对象的全生命周期过程。 DigitalTwin 一、数字李生的智慧城市 1.1何谓“数字李生”？ 数字李生的核心是一种物理空间与虚拟空间的虚实交融、智能操控的映射关系，通过在实体世界，以及数字虚拟空间中，记录仿真、预测对象全生命周期的运行轨迹，实现系统内信息资源、 物质资源的最优化配置 关键特征：全生命周期、实时/准实时、双向 一、数字季生的智慧城市 1.1何谓“数字生” 数学季生作为实现虚实之间双向映射、动态交互、实时连接的关键途径，可将物理实体和系统的属性、结构、状态、性能、功能和行为射到虚拟世界，形成高保真的动态多维/多尺度/多物 理量模型，为观察物理世界、认识物理世界、理解物理世界、控制物理世界、改造物理世界提供了一种有效手段 数字李生的智慧城市 1.2数字李生城市的概念 数学季生城市通过构建城市物理世界、网络虚拟空间的一一对应、相互唤射、协同交互的复杂巨系统，在网络空间再造一个与之匹配、对应的“李生城市”，实现城市全要素数字化和虚拟化、城市全状态实时化 和可视化、城市管理决策协同化和智能化，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、虚实交融的城市发展格局，是数字 生技术在城市层面的广泛应用 —数字李生的智慧城市 在数字李生城市中，基础设施（水、电、气、交通等）的运行状态，市政资源（警力、医疗、消防等）的调配情况，人流、物流和车流的安全运控，都会通过传感器、摄像头、数字化子系统采集出来并通过包括5G在内的物联网技术传递到云端和城市的管理者。基于这些数据以及城市模型可以构建数 字李生体，从而更高效地管理城市 数字李生的智慧城市 数字世界：数字李生城市 洞察态势提前预测科学决策 具有深度学习能力、虚实融 以虚控实 全域感知由实到虚 合、选代进化反向作用 智能操控 镜像再现的数字城市 物理世界：钢筋水泥城市 效果初现自我学习送代进化 优化前优化后 相比于工业制造的“产品生命周期”，城市的“生命周期”更长，效益将更大 数学李生的智慧城市 物理空间网络空间 平行发展 真实城市数字李生城市 BIM GIS loT 相互作用 开放、共享、兼容1+NCIM数据映射数字李生 印度海德拉巴、新加坡，还有我们中国的深圳、雄安，都已经在做这方面的摸索和尝试，大量的投资，正在涌向“智慧城市+数字李生”的应用场景 数字李生的智慧城市高分辨率真三维智慧龙华 Z8 Oufa OHO 个GIS平台+多维皮应用 TEALSEBTUAN www.Bandicam.com 东方明珠视频 多源点云数据融合 口机载、地面站、车载和背包点云高精度融合，融合精度达0.03m。 多源城市空间信息数据高精度融合（红色、绿色、蓝色、黄色分别为机载、地面站、车载和背包采集的点 与深度学习结合，建模过程中对城市中移动车辆识别与覆盖区修复 单体化的作用与难题 口对Mesh模型内容进行标签化，便于挂接属性，让模型和应用连接，如 ：挂接人口信息、建筑物楼层管理 口减少模型数据量，从Mesh模型三角网到面和结构化的转变，便于图形 分析和可视化，如：规划应用分析、三维展示等； 口...（还有很多） 问题点： 1.单体化的粒度问题：单体化到什么层级，楼栋、楼层、部件？ 武溪大学 2.一套数据多行业应用：不同行业单体化需求差异大？提前做的别人不要 3.单体化工作量大：自动化程度低，单体化技术能力和不同行业需求多变之间的矛盾很大 4.标准问题：什么应用对应什么内容？数据标准是什么？前，没有标准 ，都在摸索 常用的单体化方式：重建单体化，标签单体化 重建单体化标签单体化 武汉大学 基于倾斜Mesh模型，通过人工交互口只对模型进行标签，在模型后边隐藏失 编辑，重新建立三维模型和贴图量模型，如：立方体，对Mesh模型进 类似于传统的3DMax建模行标识，不改变模型的数据 优点：优点 1.整洁、干净，视觉感觉好1.不改变模型本身，保存标签矢量数据 2.模型体量小，便于分析和展示2.随意切分粒度 3.数据最真实，信息最完整 缺点：缺点： 人工操作量巨大，纯手工编辑1.数据量大，展示慢 自动化程度低2.不便于行业分析 重建单体化效果 武汉大学 图片提供大势智慧 交互编辑工具：倾斜摄影测量单体化建模(SVSModeler) 面向新型基础测绘与数字城市建设，自主研发了精细化室内外实体建模 SVSModeler，詹总谦博士）等技术及软件系统，有效提升数字城市室内外实 本建模和编辑的效率和精度，得到广泛应用 武溪大学 支持室外倾斜三维模型实体编辑，和室内点云模型三维编辑。广泛应用于各个 测绘单位和机构。 日0 武汉大学詹总谦提供 标签单体化：任意粒度、自动化生成（融合深度学习技术） 标签单体化：意粒度、自动化生成 标签单体化：任意粒度、自动化生成 标签单体化：识别每种类型，建筑分层，识别每个窗户 Semantics3DModel BotedontheAl3Ddatorecognitionfunction,allhindu elementsinthomodelq!eannctoted,undorstpodan oitignedsemantic(nformqtiorUteculomglcToben ofbuldinge,automatic cortespondingcroaitatistict 武汉大 图片为计算机自动生成 融合深度学习与三维重建，计算机自动处理城市三维分类，建筑模型语义化分解 武汉大学 融合深度学习，识别城市部件，进行单体模型替换 MaozhuHuangXianfeng.etc.RemoteSensing.2021 一、数学李生的智慧城市室外到室内 基于数字李生的智慧城市特点 ①精准映射 数字李生城市通过空中、地面、地下、河道等各层面的传感器布设，实现对城市道路、桥梁、井盖、灯盖、建筑等基础设施的全面数字化建模，以及对城市运行状态的充分感知、动态监测，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 基于数学字李生的智慧城市特点 ②虚实交互 城市基础设施、各类部件建设均有痕迹，城市居民、来访人员上网联系均有信息在数字李生城市中，城市实体空间可观察各类痕迹，在城市虚拟空间可搜索各类信息城市规划、建设以及民众的各类活动，不仅在实体空间，而且在虚拟空间得到极大扩 充，虚实融合、虚实协同将定义城市未来发展新模式 基于数字李生的智慧城市特点 3软件定义 李生城市针对物理城市建立相对应的虚拟模型，并以软件的方式模拟城市人、事，物在真实环境下的行为，通过云端和边缘计算，软性指引和操控城市的交通信号控制 电热能源调度、重大项目周期管理、基础设施选址建设 小序公众号APP BIMINM费销云城市皮您云计算 cim 区块链 数联服务OT支付服务 8 物联网 AI业务数员OT空问数大数据 —数字李生的智慧城市特点 ④智能反馈 通过在“数字李生城市”上规划数字李生街道-应急预警人民用调：649576 2018年3月12日北京市大兴区人流激阳间分布BG:FA/O4r MURWA 设计、模拟仿真等，将城市可能产生 的不良影响、矛盾冲突、潜在危险进 11:00m 118 1M25.6 行智能预警，并提供合理可行的对策空气轻密污染 建议，以未来视角智能干城市原有高危防控点位列表最散路钱列表 RABEAR 发展轨迹和运行，进而指引和优化实RE 8371traesne UMS 体城市的规划、管理、改善市民服务aanUHRET tensanB 供给，赋予城市更多的“智慧” 数字李生城市管理智能预警 三、麦数字李生的智慧城市应用 （一）智慧城市运营大脑 由城市主管领导牵头，成立智慧城市运营中心，任命城市首席运营官（COO） 首席运营官（COO） CIO联席会议委员会 SCOC管理办公室 城市IT运维中心大数据中心城市运行监控与指挥中心智慧服务中心 （数据开放平台 数据集市及运 营公司） 三、数字李生✁智慧城市应用 （一）智慧城市运营大脑 SCOB✁职能 参与和审核智慧城市✁顶层设计；规划和审核各行业信息化发展✁总体目标、框架、任务、运营管理机 制等； 相关政策法规与标准✁制定 负责城市信息资源整合与共享； 城市运行✁集中监控：多部门协同与指挥： 足进面向社会✁大数据开放应用 服务与交易体系✁形成.. 三、数字李生✁智慧城市应用 （一）智慧城市运营大脑 核心：公共信息云服务平台 时空信息卖十台门户智慧城管智慧公安 应用层 智慧旅游公共信息平台 软件开发 及运行平laasDaasPaasSaas 台层 服务器网络存储 基础设施层机房传感设备 三、数学李生✁智慧城市应用 获取利益 3.1智慧城市运营大脑 形成智慧城市中✁大数据生态 数据使用者挖掘数据价值 智慧城市时代IT✁合作是围数据开发者数据应用及服务 绕大数据✁合作：数据采集 加工、存储、清洗、挖掘、 数据平台商 数据存储、 分析及交易 决策、控制与利用服务原始数据提供者开放数据集 政府企业个人 三、数字李生✁智慧城市应用 3.1智慧城市运营大脑 基于大数据共同实现城市运行监控与指挥调度 城市运行指挥与应急中心 门户✁ 联合呼叫中心 运行监测招挥调度 虚急联动统一用户管理集成 物联网感知 视频监控 交通信息 应急预素 食品安全监管 经济数据信息 信息分析研判 网格化管理 腰疗信愿 基础偿息采集 事件定位与分析 教育信息 协调联动 分析数 应用挖概分析 深分 运行监测人口管理环保信息实时化析 危化品运输管理 运行监测数应 据用 基础组件 多期分析 中心公安医疗教育环保 数字李生智慧城市✁应用 三维染引擎支撑全空间智能化GIS基础平台实时GIS（GeoSmarter） 实时GIS平台 实时数据 分析和推理 实时数据接入 动态数据管理 动态信息服务 感知分析/推理/认知行动 智慧城市运营脑（感知、1认知和行动） GeoStar 武大吉奥 智慧城市运营中心 三数字李生智慧城市✁应用 城市出行轨迹大数据 手机轨迹数据视频轨迹数据出租车轨迹数据 室内定位轨迹公交地铁刷卡数据时空轨迹数据 部分阻片案自度 武汉交警数据大脑-智慧监管应用 武汉交管智慧监管平台旨在实现对全市“人、车、路 、企、环境”✁全面监控 >以“车”为本，对公共营运客车、旅游大巴、渣土车 车辆类型、车辆年限、2驶车锈奖、驾胎 年检情兑、车辆保险交通违法行为、交通 车人 超速、超权、穿行、事故行为，犯罪记 购红灯、事故、伤人 等违法事故行为…血血血 路企 、危险品运输车、混凝土车、普通货车等进行监控： >落实到“人”，对重点车驾驶人、失格驾驶人、违法 大户驾驶人、酒驾毒驾驾驶人、精神病驾驶人进行监通路级剧、适路类型 车辆位置 企业类型、企业资本 施工状态、交通设施企业社会声雷、企业 状态、违法情况、事车体违法情况 控;敬情况、车费型企业监管营理水平 >督办到“企”，对企业车辆驾驶员进行事故违法监管管哪兰人、车、路、企”全面监管 ，并下达整改指令，与市城管委、市运管处、市客管处互通信息、共享情报，共同监管； 治理到“路”，对全市危险道路、事故违法高发道路 、施工道路、桥隧等进行监管，严防拥堵、事故发生 治理