近日，阿里巴巴达摩院发布《2023十大科技趋势》，多模态预训练大模型、Chiplet、存算一体、云原生安全、软硬融合云计算体系架构、端网融合的可预期网络、双引擎智能决策、计算光学成像、大规模城市数字孪生、生成式AI等十大技术入选。
正如报告所言，近年来，城市数字孪生关键技术实现了从量到质的突破，在智慧交通、双碳管理、园区社区建设等应用场景获得较为成熟的发展。未来城市数字孪生将在大规模趋势的基础上，继续向立体化、无人化、全局化方向演进。
打开城市地图，我们会看到，广袤的城市被一条条横竖交错织就的路网有序划分，路网之下，又遍布着诸如地铁、给排水、燃气、电力、通信等复杂、隐蔽、危险的城市基础设施。这些线条宛如城市血管，为城市运转输送源源动力，但也潜伏着易燃、易爆、毒气泄漏的重大风险。当前，城市化进程加快导致城市体量不断扩张，城市复杂体、隐蔽体、危险体治理问题日益凸显，难度与日俱增，如何解决城市空间“三体”治理问题意义重大，“大规模城市数字孪生”概念则为这一难题提供了解决思路。
数字孪生技术解决城市治理难点、痛点、堵点
1、城市治理存在的难点---隐蔽体
城市中存在着大量隐蔽的、错综复杂的交通隧道、给排水管道、供电线路、天然气管道等地下管廊。城市地下管线统筹规划建设难，对管线实施权属主体的管理混乱，地下基础设施管线“打架”的现象时有发生。许多城市因地下水管泄漏、燃气管线泄漏、电力中断等事故，给社会带来了极大的安全隐患，给城市管理者也造成极大的困扰。
但是传统技术手段很难有效解决城市地下空间的治理问题，美象科技通过自主研发的MxDATA数字孪生应用平台，将地下管网中燃气、雨水、污水、电力、给水、泵站等多种类型的模型进行可视化呈现，并且将分散在各部门庞大且复杂的数据统一汇聚在MxDATA数字孪生应用平台上，实现物理系统与信息空间数字化模型映射、虚实数据连接，通过一块数字大屏即可进行集中展现，帮助城市管理者一屏统览大规模城市级地下管网管线的分布状态，解决城市地下空间隐蔽体问题。使得城市“生命线”安全风险可以实时监测、分级预警和联动处置，有效提升城市安全风险防控能力和水平。
2、城市治理存在的痛点---危险体
城市在运行过程中，存在着众多危险品的生产、储存及运输工作。近年来一些地方相继发生危险品仓储爆炸、危险化学品泄漏等重大安全生产事故，对人民生命财产造成重大损害，也严重影响了城市正常运行。
美象科技通过EVR孪生底座编辑器可对所有危险设备、场所进行三维可视化展示，实现1:1建模还原，建立典型分级预警模型。对易燃易爆品、危化品等生产、运输、存储、使用全过程及设备异常、气体浓度超标、非法作业及闯入等异常现象进行全方位、系统性的实时监控。通过数字孪生技术实时感知、全局全视，以全域数据感知综合研判应急情势，跨部门协同，多部门联动，实现应急信息、数据、资源、调度指挥全面汇聚，辅助管理者防范事故发生。
3、城市治理存在的堵点---复杂体
城市交通是一个组织庞大、复杂、严密而又精细的体系。就其空间分布来说，有城市对外的市际与城乡间的交通，城市范围内的市区与市郊间的交通。就其运输方式来说，有轨道运输、道路运输、水上运输、空中运输、管道运输等。再加上天气变化、突发事件等动态因素，以及车流、人流、信息流的复杂性给城市交通治理带来了巨大的挑战。
我们通过数字孪生技术手段，在虚拟世界中以数字映射搭建完成的城市孪生场景，能够实现准确量化城市交通动态画像，实时进行数据采集，使交通数据实时关联，通过多源数据融合分析推演，预测短时交通态势。让管理者站在上帝视角，全城视野、全局规划，寻找治理拥堵的最优解。从而优化交通流量管理，提高交通系统的整体运行效率，减少道路拥堵。
美象科技技术支撑
城市空间具有“看不见”、“不好管”、“难预料”三大特征，以往的技术手段难以全面、准确、立体地展现隐藏在城市各空间中的设施状态，并精准远程定位控制，数字孪生技术则正好具备相应的解决能力。大规模城市数字孪生以城市为对象，将物理世界与数字世界进行1:1数字映射，以数据驱动模型，实现物理世界与数字空间实时生成渲染、双向互动，仿真推演。
1、EVR2.0：宏-中-微精准映射
与人力物力资源消耗较大的传统测量测绘、底座编辑方式不同，通过使用功能完善的EVR2.0孪生底座编辑器，能以更低成本实现卫星遥感数据、倾斜摄影数据、CAD图纸数据、BIM模型数据等主流数据格式兼容，自动生成算法和模型单体语义定义，从而高效打造出承载力强大的孪生数据底座。
依托多精度全要素三维底座，能够对城市地下空间进行全空间全要素数字化映射，从宏观、中观、微观进行全面孪生还原。基于场景模型和GIS数据有机融合，能够实现三维GIS技术厘米级精准定位匹配，通过三维场景的高品质渲染进行逼真的场景展示，打造了L2-L5等级的高仿真模拟城市地下综合管廊内部场景，以三维可视化场景为基础，2D数据面板为辅，立体化展现城市地下隧道空间纵横交错的工程管线铺设情况。
2、EDT：无代码海量数据治理
传统的数据分析包括人工分析和简单的程序分析，但随着城市海量数据的采集和积累，传统的分析方式都难以实现对城市大数据进行指标识别，在城市运营、交通指挥等方面更是难上加难。基于美象科技自主研发的EDT无代码数据模块，可实现面向大数据的采集、存储、管理、计算和分析应用等功能。
依托仿真系统云原生化和统一接口融合计算等关键技术，EDT无代码数据模块具备敏捷数据治理能力，能够实现城市交通数据的快速接入、集成、分析与应用，快速构建城市交通数据层应用，通过拖拉拽+配置的方式，能够将分散的、异构数据源中的城市交通运行数据进行无码化处理和大屏搭建，大幅缩短仿真计算时间，实现城市级实体规模实时计算响应，帮助城市交通指挥数字孪生应用快速落地，为复杂的城市交通运行管理提供科学决策支撑。
3、MxDATA3.1：大规模联合仿真推演
城市是复杂的综合体，地下存在着大量隐蔽交错的基础设施管廊，传统技术很难完整展现城市地下空间全貌、远程操控地下管廊设备。通过接入基于EVR2.0打造的城市级数字孪生底座，MxDATA3.1数字孪生应用平台在完成城市全要素数字化精准定义的基础上，具备强大的数据融合驱动能力，可实现多元行业三维场景与数据模型的高效融合。
基于MxDATA3.1数据融合驱动能力，可高契合度融合大数据、业务逻辑、应用场景三大模块，全方面构建可视化三维交互功能。通过接入多类型地下管廊信息收集装置数据，集成各监测点温度、湿度、水位、气体等监测数据，基于优化算法快速模拟是否有漏损风险和漏损现象，以数据驱动模型，建立城市地下空间物理实体和孪生体之间虚实交互、双向映射机制，实现大规模城市地下空间体联合仿真预演，并以动态视图形式实时呈现数据指标波动情况，实现城市治理“三体”问题综合监管、推测预演、及时响应。
目前，大规模建设数字孪生城市已成为全球主要经济体的共同选择。新加坡、英国、美国等国家已相继启动建设，预计到2025年，全球投入建设规模将达到500个城市。城市治理中复杂体、隐蔽体、危险体的建设管理，是城市得以安全高效运行的根基，也是实现大规模数字孪生城市的一大难点。随着数字孪生技术应用的不断成熟，以数字孪生技术解决城市级大规模空间治理问题是大势所趋。
未来，美象科技将持续发力数字孪生技术产品化，实现更低建模成本、更短响应时间、更高精准度的大规模动态感知映射、实时渲染、仿真推演能力，提升城市治理效能。
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