SmartEarth數(shù)字孿生底座V5.0全新升級發(fā)布

    城市是推進(jìn)數(shù)字中國建設(shè)的綜合載體，推進(jìn)城市數(shù)字化轉(zhuǎn)型、智慧化發(fā)展，是面向未來構(gòu)筑城市競爭新優(yōu)勢的關(guān)鍵之舉。伴隨新一輪科技革命和產(chǎn)業(yè)變革的深入發(fā)展，信息技術(shù)與城市發(fā)展各領(lǐng)域深度融合，數(shù)字化轉(zhuǎn)型成為提升城市競爭力的關(guān)鍵所在。日前，國家發(fā)展改革委、國家數(shù)據(jù)局、財政部、自然資源部聯(lián)合發(fā)布了《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》指出，要因地制宜有序探索推進(jìn)數(shù)字孿生城市建設(shè)，推動虛實共生、仿真推演、迭代優(yōu)化的數(shù)字孿生場景落地，以數(shù)據(jù)融通、開發(fā)利用貫穿城市全域數(shù)字化轉(zhuǎn)型建設(shè)始終，支撐發(fā)展新質(zhì)生產(chǎn)力，推進(jìn)中國式現(xiàn)代化城市建設(shè)。

    產(chǎn)品概述

    SmartEarth數(shù)字孿生底座V5.0以基礎(chǔ)地理實體數(shù)據(jù)為骨架，通過實體化、語義化處理，融合包括城市信息模型、政務(wù)管理、社會經(jīng)濟(jì)、物聯(lián)感知等多源多模全息數(shù)據(jù)，構(gòu)建集宏觀微觀、地上地下、室內(nèi)室外、動靜結(jié)合于一體的數(shù)字孿生體模型，形成以語義實體融合、時空大數(shù)據(jù)分析、按需組裝共享為核心的數(shù)據(jù)融合管理體系；借助于時空計算、仿真聚合、城市大模型（City GPT）等核心技術(shù)，形成基于城市模型系統(tǒng)工程（City MBSE）的智能仿真計算體系；構(gòu)建以雙擎計算渲染、虛實交互、孿生知識服務(wù)為核心的業(yè)務(wù)支撐服務(wù)體系，建設(shè)成集數(shù)據(jù)融合、平臺服務(wù)、決策支持、協(xié)同指揮于一體的城市運行和治理的智能基礎(chǔ)設(shè)施，實現(xiàn)跨行業(yè)、跨部門、跨業(yè)務(wù)的數(shù)據(jù)共享，賦能城市治理的各類應(yīng)用場景，推動城市治理更智能、更高效、更精準(zhǔn)。

    SmartEarth數(shù)字孿生底座V5.0由數(shù)據(jù)融合工具系列軟件、大數(shù)據(jù)融合治理工具、語義實體數(shù)據(jù)庫、物聯(lián)接入引擎、城市系統(tǒng)仿真引擎（City MBSE）、知識服務(wù)引擎、底座管理平臺、智能時空信息云平臺、平行世界孿生平臺等系列軟件構(gòu)成，支持PC端、移動端、IOC大屏、VR設(shè)備等，高效支撐各類業(yè)務(wù)場景。

產(chǎn)品特性

    此次升級發(fā)布的SmartEarth數(shù)字孿生底座V5.0產(chǎn)品具備數(shù)據(jù)融合共享、空間計算能力、城市系統(tǒng)仿真、孿生知識服務(wù)、城市大模型、雙擎計算渲染、多端業(yè)務(wù)協(xié)同等能力。這些特性共同構(gòu)成了數(shù)字孿生底座平臺的核心競爭力，賦能城市數(shù)字化轉(zhuǎn)型全領(lǐng)域。

    （1）數(shù)據(jù)融合共享：貫穿全領(lǐng)域數(shù)字化轉(zhuǎn)型的基礎(chǔ)

    1）構(gòu)建語義實體模型，實現(xiàn)數(shù)據(jù)共享交換

    通過將多源、異構(gòu)、多模態(tài)空間數(shù)據(jù)融合建模，實現(xiàn)空間對象的幾何、外觀、材質(zhì)、屬性及關(guān)系等語義信息的實體化組織，形成統(tǒng)一的存儲和交換格式-語義實體模型（SEM)。語義實體模型通過統(tǒng)一的時空和描述框架來表達(dá)空間實體，是構(gòu)建數(shù)字孿生體模型的時空基礎(chǔ)，并可通過庫表、文件、服務(wù)接口等方式實現(xiàn)系統(tǒng)內(nèi)部以及與外部的數(shù)據(jù)共享交換。

2）多源多模全息數(shù)據(jù)的語義融合

    城市數(shù)據(jù)源于政務(wù)、企業(yè)和行業(yè)系統(tǒng)，數(shù)據(jù)具有類型豐富、基數(shù)大、增速快、實時性高、流動性顯著、異構(gòu)特征突出等特點。數(shù)字孿生底座以地理實體和CIM數(shù)據(jù)融合后的空間語義實體模型為基礎(chǔ)，以城市碼為空間索引，以時空知識圖譜為紐帶，融合政務(wù)管理、社會經(jīng)濟(jì)、物聯(lián)感知等多源多模全息數(shù)據(jù)，構(gòu)建動靜結(jié)合、虛實一體的數(shù)字孿生體模型，形成面向?qū)ο蟮陌葱杞M裝、按需共享的數(shù)據(jù)服務(wù)供給能力。

3）對象化索引驅(qū)動的管理共享

    借助語義數(shù)據(jù)實體化、對象化、語義化的特點，以統(tǒng)一標(biāo)識體系的“城市碼”為索引，實現(xiàn)城市管理“人、地、事、物、組織”數(shù)字孿生體數(shù)據(jù)的統(tǒng)一建庫、統(tǒng)一管理、統(tǒng)一共享。通過系統(tǒng)管理、權(quán)限分配與用戶管理、規(guī)范化建庫管理、多庫管理、數(shù)據(jù)管理、數(shù)據(jù)按需組裝、服務(wù)發(fā)布管理等核心能力，實現(xiàn)面向城市對象化實體數(shù)據(jù)的應(yīng)用管理。推進(jìn)城市重點場景業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)“多碼合一、一碼互聯(lián)”的數(shù)據(jù)治理體系，打造數(shù)據(jù)“按需共享、應(yīng)享盡享”的應(yīng)用新范式。

（2）空間計算能力：構(gòu)建高效智能仿真計算的基礎(chǔ)

    空間計算能力作為數(shù)字孿生底座的基礎(chǔ)性和關(guān)鍵性能力，是物理世界與數(shù)字世界相互連接的紐帶，基于大場景實時渲染和全空間計算能力，在數(shù)字世界中計算模擬物理世界的各種場景下的運行態(tài)勢，并基于這些模擬結(jié)果支撐數(shù)據(jù)分析、業(yè)務(wù)決策等，實現(xiàn)城市過去可追溯、現(xiàn)在可感知、未來可推演的“超能力”。

（3）城市系統(tǒng)仿真：提升城市綜合治理能力的核心

    City MBSE（基于模型的系統(tǒng)工程）通過在城市規(guī)劃和治理中應(yīng)用MBSE方法論，依托人工智能、大數(shù)據(jù)、城市大模型等技術(shù)，耦合多物理場仿真、跨領(lǐng)域流程仿真等技術(shù)，全面地、智能地、系統(tǒng)地模擬和預(yù)測城市多領(lǐng)域運行變化，為城市規(guī)劃、運行、管理提供更全面的數(shù)據(jù)支撐，有效提升城市綜合治理的智能化水平。

1）多物理場仿真

    基于數(shù)字孿生場景真實鏡像物理世界的特性，結(jié)合數(shù)字孿生和數(shù)值仿真的優(yōu)勢，利用數(shù)值仿真來模擬和分析不同物理現(xiàn)象之間的相互作用，如信號基站的電磁輻射、城市熱傳遞、城市流體運動等，并以數(shù)字孿生系統(tǒng)的仿真預(yù)測來指導(dǎo)優(yōu)化物理世界的運行態(tài)勢，從而有效支撐包括城市規(guī)劃和管理、生態(tài)環(huán)境保護(hù)、應(yīng)急災(zāi)害與救援等場景，使得城市治理更加科學(xué)化、智能化。

2）跨領(lǐng)域流程仿真

    基于數(shù)字孿生體模型的語義信息，融合物聯(lián)感知數(shù)據(jù)，對具體業(yè)務(wù)場景進(jìn)行流程化拆解，針對關(guān)鍵流程構(gòu)建仿真元模型，形成全流程、跨領(lǐng)域的仿真模型，通過流程節(jié)點的屬性和約束條件進(jìn)行設(shè)置，實現(xiàn)對業(yè)務(wù)場景的仿真推演。從而實現(xiàn)更準(zhǔn)確的規(guī)劃和預(yù)測，支撐包括碳排放、城市內(nèi)澇、交通優(yōu)化、應(yīng)急路線規(guī)劃等應(yīng)用場景。

（4）孿生知識服務(wù)：構(gòu)建時空框架服務(wù)能力的核心

    通過整合時空大數(shù)據(jù)、實景三維中國、城市信息模型等基礎(chǔ)平臺能力，結(jié)合人工智能、大數(shù)據(jù)分析、空間計算、模擬仿真等技術(shù)，形成統(tǒng)一時空框架下的孿生知識服務(wù)體系，旨在通過認(rèn)知計算來實現(xiàn)數(shù)字孿生知識的全生命周期管理，形成包括數(shù)據(jù)分析與決策支持、知識圖譜構(gòu)建與演化、時空信息關(guān)聯(lián)、知識庫構(gòu)建、知識服務(wù)等能力供給，有助于實現(xiàn)數(shù)據(jù)的共享化，促進(jìn)設(shè)施、信息、數(shù)據(jù)、服務(wù)等的共享和交換，有助于促進(jìn)數(shù)字孿生技術(shù)在智慧城市建設(shè)中的多維價值釋放。

（5）城市大模型：數(shù)字孿生與人工智能的融合創(chuàng)新

    大模型具備強(qiáng)大的數(shù)據(jù)處理能力、跨領(lǐng)域的知識理解以及高度的泛化性能。大模型嵌入數(shù)字孿生系統(tǒng)后，能賦予其理解復(fù)雜業(yè)務(wù)邏輯、解析專家經(jīng)驗、模擬人類決策的能力。在面臨復(fù)雜業(yè)務(wù)場景時，大模型可以基于對系統(tǒng)狀態(tài)的深度理解，提供針對性的策略建議，協(xié)助決策者做出最優(yōu)決策，能夠提升風(fēng)險評估與預(yù)警的準(zhǔn)確性、決策支持的精準(zhǔn)度、協(xié)同指揮的高效性，從而全面提升城市治理的智能化水平。

（6）雙擎計算渲染：虛擬世界鏡像物理世界的手段

    依托數(shù)字孿生底座的智能時空云平臺和平行世界孿生平臺雙計算渲染引擎，在支持海量GIS數(shù)據(jù)、地理實體數(shù)據(jù)、BIM數(shù)據(jù)及IOT數(shù)據(jù)等多源異構(gòu)數(shù)據(jù)無縫融合的同時，滿足智慧城市鏡像、時空計算、虛實融合、物聯(lián)感知、跨瀏覽器、跨終端等業(yè)務(wù)場景應(yīng)用需求，為數(shù)字孿生城市用戶提供全面的可視化呈現(xiàn)能力。

（7）多端業(yè)務(wù)協(xié)同：支撐跨終端跨業(yè)務(wù)的高效協(xié)同

    SmartEarth數(shù)字孿生底座V5.0經(jīng)過信創(chuàng)認(rèn)證，支持適配各類國產(chǎn)信創(chuàng)環(huán)境，具備C/S端、B/S端、移動端多終端應(yīng)用平臺服務(wù)能力，支持PC端、移動端、IOC大屏、VR設(shè)備等，高效支撐各類業(yè)務(wù)場景。

行業(yè)賦能

    數(shù)字孿生底座平臺從數(shù)據(jù)融合一體化、平臺服務(wù)一體化、分析決策一體化和協(xié)同指揮一體化四個方面為智慧城市建設(shè)提供數(shù)據(jù)融合供給、全要素數(shù)字化表達(dá)、可視化呈現(xiàn)、物聯(lián)感知映射、空間分析計算、虛實融合互動、模擬仿真推演、自學(xué)習(xí)自優(yōu)化等能力�？捎行зx能包括自然資源管理、住建工程孿生、水利數(shù)字孿生、應(yīng)急數(shù)字孿生、公共安全孿生、交通數(shù)字孿生、能源數(shù)字孿生、城市綜合治理等行業(yè)應(yīng)用，實現(xiàn)孿生城市與物理城市同步規(guī)劃、建設(shè)、運行，以未來視角智能干預(yù)城市原有發(fā)展軌跡和運行，進(jìn)而指引和優(yōu)化實體城市的規(guī)劃、建設(shè)、管理，改善市民服務(wù)供給，賦予城市生活“智慧”。

（1）面向自然資源管理

    對象化、結(jié)構(gòu)化、語義化的實體數(shù)據(jù)變革了自然資源行業(yè)的數(shù)據(jù)組織、管理和應(yīng)用形式，創(chuàng)造出新的數(shù)據(jù)要素生成和流通方式，支持模擬仿真、大數(shù)據(jù)與人工智能等復(fù)雜計算范式，為包括國土空間規(guī)劃、林草生態(tài)建設(shè)、礦山修復(fù)等領(lǐng)域的數(shù)據(jù)融合、業(yè)務(wù)賦能奠定了基礎(chǔ)，有效推動了自然資源行業(yè)數(shù)據(jù)管理和應(yīng)用的數(shù)字化轉(zhuǎn)型。

（2）面向住建工程孿生

    基于實景三維地理實體和BIM“結(jié)構(gòu)化，對象化、語義化”的特點，構(gòu)建了從宏觀、中觀到微觀深度融合的城市數(shù)字孿生體模型，以一套完整的城市基礎(chǔ)設(shè)施數(shù)字孿生資產(chǎn)，提升了數(shù)據(jù)資源的利用效率的同時，也增強(qiáng)了實景三維數(shù)據(jù)和BIM數(shù)據(jù)的數(shù)字資產(chǎn)價值，為城市管理、工程建設(shè)、智能建造、市政基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)和管理注入了強(qiáng)勁動力。此外，通過優(yōu)化資源配置、提高建設(shè)效率和增強(qiáng)城市韌性，為城市的長期可持續(xù)發(fā)展奠定了堅實的基礎(chǔ)。

（3）面向水利數(shù)字孿生

    基于數(shù)字孿生底座的仿真服務(wù)能力，可實現(xiàn)包括城市內(nèi)澇淹沒仿真推演、城市排水仿真推演、洪水演進(jìn)仿真推演、淹沒分析仿真推演、河道水流流態(tài)仿真推演、河道沖淤仿真推演、水下地形演變仿真推演，提供水利要素多模態(tài)一體化動態(tài)仿真推演決策分析服務(wù)，實現(xiàn)對水利工程運行過程的預(yù)報、預(yù)警、預(yù)案和預(yù)測，旨在通過數(shù)字化手段提升水利工程和城市內(nèi)澇管理的效率和安全性。

（4）面向應(yīng)急數(shù)字孿生

    數(shù)字孿生底座通過整合BIM（建筑信息模型）、物聯(lián)網(wǎng)、虛擬現(xiàn)實等先進(jìn)技術(shù)，實現(xiàn)對建筑內(nèi)部環(huán)境的實時監(jiān)測，包括溫度、煙霧、水壓等關(guān)鍵參數(shù)的監(jiān)測。這些數(shù)據(jù)與BIM模型相結(jié)合，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的可視化管理，為消防安全、火災(zāi)警報和人員定位提供更加精確的數(shù)據(jù)支持，實現(xiàn)疏散路徑的動態(tài)規(guī)劃�；�于數(shù)字孿生的實體化、語義化技術(shù)通過對多維空間的時空要素進(jìn)行統(tǒng)籌數(shù)據(jù)整備及建模，構(gòu)建城市應(yīng)急綜合管理實體數(shù)據(jù)底座，結(jié)合空間仿真分析、空間大數(shù)據(jù)計算、空間語義實體聯(lián)動、空間知識圖譜索引等能力實現(xiàn)對應(yīng)急監(jiān)測預(yù)警、救援指揮、災(zāi)后恢復(fù)的業(yè)務(wù)支撐。

（5）面向公共安全孿生

    通過將“人、車、地、事、物”三維實景對象進(jìn)行結(jié)構(gòu)化與語義化處理，構(gòu)建公安安保數(shù)字底座，再通過對城市公安實體目標(biāo)進(jìn)行統(tǒng)一賦碼，與“一標(biāo)三實”進(jìn)行動態(tài)數(shù)據(jù)融合，實現(xiàn)一人一檔、一車一檔、一房一檔的數(shù)據(jù)管理服務(wù)體系，用于警務(wù)時空分析、風(fēng)險洞察、精準(zhǔn)警務(wù)及智能聯(lián)動，為治安管理、警力部署、巡邏布控、安全警衛(wèi)等公安業(yè)務(wù)提供行之有效的管理手段。

（6）面向交通數(shù)字孿生

    基于數(shù)字孿生底座，通過實時數(shù)據(jù)監(jiān)測、仿真預(yù)測、決策支持以及閉環(huán)管理等功能，賦能包括智能交通系統(tǒng)、城市軌道交通規(guī)劃與管理、鐵路設(shè)計與運維、航空樞紐運維監(jiān)控、水運航道管理、車路協(xié)同、自動駕駛等交通領(lǐng)域，支撐交通的設(shè)計與建設(shè)，提升交通系統(tǒng)的智能化水平，優(yōu)化運維管理，提升交通運行的安全性和效率。

（7）面向能源數(shù)字孿生

    將數(shù)字孿生應(yīng)用到電力能源行業(yè)，圍繞能源實時感知、運行優(yōu)化及自主進(jìn)化等領(lǐng)域進(jìn)行仿真模擬，為包括設(shè)備監(jiān)測與維護(hù)、電網(wǎng)規(guī)劃與優(yōu)化、智能運維以及虛擬電廠系統(tǒng)等領(lǐng)域業(yè)務(wù)賦能，有效提升可再生能源資源的管理效率以及推動能源裝備行業(yè)的數(shù)字化轉(zhuǎn)型。

（8）面向城市綜合治理

    基于數(shù)字孿生底座，可以實現(xiàn)城市運營態(tài)勢一屏總覽，為城市管理者提供深度的洞察力和決策支持，可有效提升包括燃?xì)�、供水、排水、交通、通信、供電、橋梁“城市生命線”等領(lǐng)域的安全運行監(jiān)測效能和災(zāi)害抵抗能力，從而顯著增強(qiáng)了城市綜合管理的效能。讓城市治理中的數(shù)據(jù)更全面、響應(yīng)更及時、決策更科學(xué)，在促進(jìn)新興產(chǎn)業(yè)發(fā)展的同時，助力城市治理再上一個臺階。

創(chuàng)新點

    （1）數(shù)據(jù)融合一體化：構(gòu)建跨行業(yè)、跨部門、跨業(yè)務(wù)的數(shù)據(jù)融合能力

    數(shù)據(jù)互聯(lián)互通是實現(xiàn)數(shù)字孿生城市全面協(xié)同、智能科學(xué)決策的重要基石，大數(shù)據(jù)時代的到來以及城市巨系統(tǒng)的發(fā)展產(chǎn)生了龐大的多源異構(gòu)數(shù)據(jù)。數(shù)字孿生底座平臺以打通數(shù)據(jù)流通渠道為目的，通過跨行業(yè)、跨部門、跨業(yè)務(wù)的數(shù)據(jù)融合共享，驅(qū)動數(shù)據(jù)資源賦能，為城市空間計算、仿真推演、智能控制奠定基礎(chǔ)。

    （2）平臺服務(wù)一體化：整合支撐數(shù)字孿生城市建設(shè)的平臺服務(wù)能力

    通過整合實景三維平臺和CIM基礎(chǔ)平臺，以數(shù)據(jù)驅(qū)動業(yè)務(wù)、業(yè)務(wù)融合智能、智能服務(wù)場景、場景交互系統(tǒng)、系統(tǒng)虛實管控的核心理念，建設(shè)城市數(shù)字空間基礎(chǔ)設(shè)施，構(gòu)建“框架統(tǒng)一、邏輯一致、數(shù)據(jù)分級、互聯(lián)互通”的城市空間資源服務(wù)體系，有效提升城市數(shù)字空間基礎(chǔ)設(shè)施的時空服務(wù)能力，為數(shù)字孿生城市的建設(shè)和運營提供有力支撐。

    （3）分析決策一體化：提升系統(tǒng)仿真面向城市治理的分析決策能力

    面向城市治理能力與治理體系現(xiàn)代化，遵循“鏡像城市今天，推演城市未來”的理念，以城市數(shù)字孿生體模型為基礎(chǔ)，集成多學(xué)科、多物理量、多尺度、多概率的模擬仿真技術(shù)，借助于精確映射、實時交互和多場景模擬推演等手段，全面、動態(tài)和深入地模擬包括城市規(guī)劃、災(zāi)害應(yīng)急、水利水務(wù)、城市交通等場景下的城市運行態(tài)勢，輔助城市治理者對城市運行狀態(tài)的全面感知、精準(zhǔn)分析和科學(xué)決策。

    （4）指揮協(xié)同一體化：驅(qū)動以人工智能為核心的高效協(xié)同指揮能力

    數(shù)字孿生底座將實體物體與數(shù)字世界相結(jié)合的技術(shù)，為城市管理提供了全新的視角和方法，借助于機(jī)器學(xué)習(xí)、深度學(xué)習(xí)等技術(shù)，對城市數(shù)據(jù)進(jìn)行深度挖掘和分析。數(shù)字孿生與人工智能的結(jié)合，在應(yīng)急救援、警衛(wèi)安保、城市生命線監(jiān)測管理等領(lǐng)域為城市管理者提供更精準(zhǔn)、更科學(xué)的決策支持，有效提升城市指揮調(diào)度的智能化和精細(xì)化。

    結(jié)束語

    數(shù)字孿生底座V5.0作為數(shù)字孿生城市建設(shè)的重要技術(shù)支撐，以語義實體模型為基礎(chǔ)，融合多源多模全息城市運行數(shù)據(jù)，構(gòu)建城市數(shù)字孿生體模型；通過在城市規(guī)劃和治理中應(yīng)用基于模型的系統(tǒng)工程（MBSE）方法論，構(gòu)建城市系統(tǒng)仿真（City MBSE）能力，實現(xiàn)以語義實體融合和城市系統(tǒng)仿真為核心的迭代升級，以數(shù)字化、智能化驅(qū)動城市治理方式變革，為數(shù)字孿生城市建設(shè)注入強(qiáng)大動力，全面助力城市全域數(shù)字化轉(zhuǎn)型。