数字孪生技术在防汛救灾中的应用

为了加快数字孪生流域的建设工作,本文以陕西省某县为例,利用数字孪生技术进行洪水推演,感知洪水发生过程,进行灾害评估,准确发布预警信息,为县委县政府科学的指导防汛救灾工作提供数据支撑。     

基于数字孪生的隧道智能巡检技术研究与应用

本研究以隧道智能巡检机器人作为隧道巡检数据采集手段,建设基于数字孪生技术的基础设施智能化管理平台。将采集的数据进行大数据分析,预知病害与形变的发展趋势,及时获取预警信息。除此之外,通过建立地铁隧道的竣工数据原始基础数据库,构建隧道三维孪生模型,作为运营维护以及形变分析的数据基准,将地铁隧道长期周期性形变检测与局部区域状态检测评估相结合,做到检测于变形、辨险于分析、预警于未然,保障地铁隧道的安全运维。     

数字孪生城市轨道交通规划选线应用

数字孪生城市为保障城市现代化建设顺利进行发挥了重要作用。本文以宁波市轨道交通第三轮建设规划为例,论证了现阶段静态、多时态的数字孪生城市能够很好地适应城市规划建设需求,阐述了数字孪生城市统一大场景建设方法。集成二维数据、地形地貌、实景三维、轨道交通信息模型、地下管线模型等多源、多尺度数据,在数字孪生城市中进行轨道交通二三维选线。贯通规划选线后,连接设计、施工和运维,轨道交通全生命周期管理在数字孪生城市中构成完美闭环。在未来的时代,数字孪生城市将加速拓展其他应用,具有广阔前景。     

基于数字孪生的“云上统战”智能化应用研究

随着统战管理人员和工作内容日益复杂,统战办公网络空间不断拓展延伸,亟须深度整合各类要素,应用先进的云平台、地理信息技术、物联网等,实践“云平台+统战工作”创新管理模式,构建云文档、云互动、云服务、云媒体等,拓展统战空间。本文基于数字孪生理念,依托精细化地理信息技术,以现有的城市大脑为基座,以“数据治理沃土计划”为契机,通过政务数据接入、现场数据采集等渠道,加快统一战线系统数据归集,实现统战上云;通过统战微信小程序等,打造集统战信息宣传,统战工作办公,各民主党派、工商联、各统战团体,群众信息服务、交流互动等于一体的统战“云平台”,实现统战工作大数据化管理“一图一端一中心”应用体系,提升打造全方位、高智能的云上统战系统,以此构建精细的统战管理体系,提高统战部管理工作的智慧化能力,具备一定的参考价值。     

数字孪生技术在小型水库管理中的应用初探

针对我国小型水坝存在的安全隐患问题,本文基于数字孪生技术提出并构建了小型水坝数字孪生动态监管云平台,论述了小型水坝数字孪生平台建设思路。首先基于物联传感设备实现雨水情、坝体安全感知,然后通过构建室内外一体化精细三维模型搭建统一时空数据底座,实现视频监控与三维模型的融合,最后基于AI技术实现入侵检测,构建小型水库动态监管云平台。数字孪生技术能够为水库大坝提供全面的实时监测信息,实现实时连接与动态交互。本文初步探讨了数字孪生技术在水库大坝管理中的应用,可为小型水坝状态感知与安全管理提供参考。     

数字孪生在北斗导航实践教学中的探索与应用

针对北斗导航教学设备价值高,实践教学场景再现难度大等问题,引入数字孪生的虚实共生理念,以综合演练单元为切入点,搭建虚拟训练教学平台;设计并应用虚实结合实践教学模式,强化北斗实装设备与虚拟平台的融合。教学实践与问卷调查表明,通过“练中学”“学中练”,能够激发学生的实践主动性。实践教学流程的沉浸体验和多维交互等应用,也可为数字孪生深度融入北斗导航实践教学提供借鉴。     

建设数字孪生城市的逻辑与创新思考

介绍了数字孪生城市的提出背景以及基本概念,分析了数字孪生城市与智慧城市之间的关系,并介绍了构建数字孪生城市的主要支撑技术,最后总结了数字孪生城市的应用现状及发展趋势。作者认为,数字孪生技术要在智慧城市建设中得以更广泛的应用还将面临数据、基础知识库、系统融合以及人才问题等方面的挑战,并从宏观与微观层面提出解决这些问题的制度路径和技术路径。     

基于数字孪生技术的智慧校园时空底座建设

物联网、大数据、人工智能技术的发展孕育了数字孪生技术。三维实景校园时空底座是应用数字孪生技术建设智慧校园的基础。通过倾斜摄影技术、三维激光扫描技术与人工建模技术相结合的三维校园时空底座制作方法,能够补充倾斜摄影在建筑底部及内部等遮挡密集区域的信息,在提高三维校园模型精度的同时,实现多源数据的融合三维实景建模。通过不同来源、不同格式数据的优势互补,更好地建设校园时空三维底座,为数字孪生校园的建设提供支撑。     

面向数字孪生的二三维一体化地理信息系统建设

基于北京市中心城区的核心区1 km2试验区范围内的空间资源,完成多维多角度数据摸底,为搭建核心区空间二三维一体化展示平台提供数据基础,并研究如何应用二三维地理信息系统(Geographic Information System,GIS)技术,整合核心区全息三维模型数据和各类专题数据,搭建地上地下、室内室外、二三维一体化...     

从实景三维建模到数字孪生建模

从实景三维建模到数字孪生建模是国家数字经济和智慧社会建设与发展的基本需求。本文探讨了实景三维建模和数字孪生建模的关键技术内涵,介绍了数字乡村、未来社区和智能铁路等典型应用场景。广域范围实景三维建模在低成本高效数据采集和智能化自动化三维精细建模与动态更新方面面临挑战,城市级或重大工程级的数字孪生建模在全要素整体性的表征数据与机理模型集成表达方面还存在关键技术瓶颈。测绘技术亟须多学科交叉融合创新,突破天空地有机协同实时动态获取多细节层级实景三维数据、智能化处理多专业多尺度多模态时空数据、不完备数据条件下复杂场景的三维实体化精细建模、表征数据与机理模型结合的全生命周期数字孪生模型动态构建等核心关键技术,形成通用地理空间智能,实现测绘技术的高质量发展和对经济社会发展不可替代的更有力的基础支撑。     

基于虚幻引擎的智能矿山数字孪生系统云渲染技术

HTML5、WebGL、云渲染等技术为浏览器、移动端、XR等多种终端的可视化渲染提供了重要技术支撑。本文分析比较了其优缺点,并采用虚幻引擎4的云渲染技术,采用某煤矿的倾斜摄影、BIM、巷道、设备、三维地质模型开展了系统设计与测试,分析了云渲染的效率和效果,实现了数字孪生云渲染技术在智能矿山的应用。     

面向数字孪生城市的自然场景构造方法

自然场景内要素种类繁多、结构复杂,在数字孪生城市中还原自然场景具有挑战性。数字孪生城市中的自然场景不仅要使用高逼真的三维模型,还要能表现自然环境中要素的生长过程、结构组成和分布规律,同时满足不同尺度下的场景变换,构造出既符合空间分布规律又具有沉浸式体验的场景。本文从自然场景构造过程的角度分析了场景构造的4个关键技术问题,回顾了目前场景要素建模和场景构造方法,并提出了一种面向数字孪生城市的自然场景构造技术框架。     

智慧城市建设中的数字孪生与元宇宙探讨

随着城市管理和空间大数据、5G、人工智能等新型技术的深入结合,新型智慧城市相关的应用成为地理信息行业领域与社会重点关注的对象。本文主要介绍了智慧城市的背景与概念、理论与技术,阐述了数字城市、智慧城市及数字孪生城市三者的关系,总结了数字孪生城市现状及趋势,并探讨了元宇宙时代的智慧城市。智慧城市的萌芽期依靠空间信息技术、数据库技术、虚拟现实技术及计算机网络技术等构建数字城市,发展期在数字城市基础上融合人工智能技术、物联网技术、云技术及时空大数据技术等建设新型智慧城市,建设期结合新型智慧城市相关技术和实景三维技术等实现数字孪生。展望了跨时代的元宇宙智慧城市,或许会在数字孪生的基础上融合增强现实、扩展现实、脑机接口与体感设备等技术或设备,实现人类生活在两栖世界的美好憧憬。     

智能测绘在水利数字孪生中的应用研究

水利数字孪生的建设对我国水工程、水资源、水环境、水安全的管控与治理具有重要意义,随着信息技术的高速发展,各类新兴智能测绘技术不断涌现,使智能测绘在水利数字孪生中的应用越来越广泛。本文论述了智能测绘在智慧水网、建设智慧管理、流域智慧管理、施工智慧管理和智能安全监测等水利孪生领域的建设背景、应用现状及发展趋势,研究了智能测绘在各孪生体中的感知手段、技术、方法及应用实例,并基于智能测绘构建水利孪生应用框架及平台。以南水北调中线雄安调蓄库工程智慧管理平台为例进行应用示范,针对工程建设数字孪生中的智能测绘和孪生应用进行论证研究。智能测绘在水利数字孪生中的应用研究可实现水利业务要素在孪生空间中的实时监测、诊断、模拟、分析与决策,可为智能测绘和智慧水利的结合提供一种新的解决思路,为水利数字孪生建设提供大数据、大算法、大平台及大服务。     

数字正射影像技术及其应用

本文介绍了数字正射影像技术的发展前景、产品特点、制作方法、工艺流程以及质量控制，并阐述了数字正射影像在多方面的应用。     

北斗与高分融合的数字孪生地球

本文阐述了数字孪生地球的起源、概念、构建和发展,重点探讨了北斗、高分、数字孪生与数字地球的融合.基于通信和计算机等共性信息基础设施,将数字孪生地球的构建分为6个步骤:全链可信时空、全息精准映射、实时泛在感知、多模数据融合、单体时空智慧和全域共智共治.针对时空大数据从采集到应用都具有分布式特点,提出了利用“北斗+区块链”技术解决业务协作中的信任问题.指出了高分实现虚实地球间的全息镜像,北斗作为高分产品传递时空基准,实现了虚实地球间的精准映射;另外,北斗和高分也是实现时空态势感知的主要技术.针对海量时空大数据对数据操作和融合带来的挑战,指出了北斗网格位置码是更有效的数据组织模式.介绍了利用时空大数据驱动人工智能(AI)和模拟仿真,可为规划、设计和决策提供最优方案.分析了单体智慧的存在重复建设和资源浪费等问题,指出了数字孪生地球是跨界融合各种异构单体智慧,实现全域共智共治的时空底座.     

数字孪生铁路多目标粒子群任务调度方法

展示/分析/探索多层次任务及存储/计算/网络资源高效调度是数字孪生铁路的关键技术,随着存储、计算和网络等分布式异构资源不断接入,数字孪生铁路多层次任务并发场景异构资源分配倾斜、任务优先级不匹配、时延高等问题突显。现有调度方法大多针对单一层次任务资源进行设计,无法直接适用多层次任务调度场景,难以保障多层次任务调度的最大完工时间和资源负载均衡全局最优。针对上述问题,本文设计了适用于数字孪生铁路特点的多层次任务调度模型,提出了多目标粒子群任务调度算法,基于云仿真平台CloudSim对该方法进行对比测试,基于DTScope引擎设计实现数字孪生铁路“安全—质量—进度”智能施工管理案例原型。结果表明,本文方法适用于数字孪生铁路多层次任务并发调度场景,与现有方法相比明显提高了多层次任务完成时间效率和任务调度均衡性,可有效支撑数字孪生铁路展示—分析—探索多样化应用。     

关于遥感实验场数字孪生体构建的思考

遥感机理模型构建、地表参数反演、遥感产品生产以及真实性检验等均离不开完备的地面先验知识支持,然而目前实验观测、模型模拟等均难以满足观测的完备性需求。目前,基于遥感实验场的数字孪生体生成遥感先验知识以支持遥感基础研究的思路逐渐成熟：突破物理遥感实验场的协同观测技术瓶颈,实现场景三维结构的数字重建;耦合辐射传输、能量平衡和植物生长模型,实现遥感实验场模拟的动态演进;基于物理遥感实验场数字孪生体驱动和约束地表观测数据,通过同化观测与模拟数据反馈优化机理模型,生成精度高、时间连续的完备观测数据集作为先验知识,以支撑遥感机理模型、遥感反演方法和真实性检验等研究。遥感实验场数字孪生体构建方法有望成为小尺度地球系统数字孪生体构建理论的雏形,进而推动地球科学各个学科全面、协同发展。     

面向数字孪生城市的智能化全息测绘

以大数据、物联网、人工智能、虚拟现实、云计算、智能驾驶等新技术为代表的信息化浪潮席卷全球,数字世界与物理世界正形成两大平行发展、相互作用的体系,数字孪生技术应运而生。随着物联网技术（IOT）的发展,数字孪生的理念被引入到智慧城市建设中来,深刻影响着城市规划、建设与治理。笔者所在单位面向数字孪生城市和自然资源统一监管对测绘地理信息的新需求,在全国开创性地开展了面向数字孪生城市的智能化全息测绘试点工作。本文结合上海市智能化全息测绘试点工作,从数字孪生城市、数字孪生城市对地理信息的新需求、智能化全息测绘关键技术及测绘成果等方面展开了论述,重点介绍了智能化全息测绘的技术体系和产品体系,以及在社会各领域的应用成果。