城市是推進數字中國建設的綜合載體，推進城市數字化轉型、智慧化發展，是面向未來構筑城市競爭新優勢的關鍵之舉。伴隨新一輪科技革命和產業變革的深入發展，信息技術與城市發展各領域深度融合，數字化轉型成為提升城市競爭力的關鍵所在。日前，國家發展改革委、國家數據局、財政部、自然資源部聯合發布了《關于深化智慧城市發展推進城市全域數字化轉型的指導意見》指出，要因地制宜有序探索推進數字孿生城市建設，推動虛實共生、仿真推演、迭代優化的數字孿生場景落地，以數據融通、開發利用貫穿城市全域數字化轉型建設始終，支撐發展新質生產力，推進中國式現代化城市建設。

    產品概述

    SmartEarth數字孿生底座V5.0以基礎地理實體數據為骨架，通過實體化、語義化處理，融合包括城市信息模型、政務管理、社會經濟、物聯感知等多源多模全息數據，構建集宏觀微觀、地上地下、室內室外、動靜結合于一體的數字孿生體模型，形成以語義實體融合、時空大數據分析、按需組裝共享為核心的數據融合管理體系；借助于時空計算、仿真聚合、城市大模型（City GPT）等核心技術，形成基于城市模型系統工程（City MBSE）的智能仿真計算體系；構建以雙擎計算渲染、虛實交互、孿生知識服務為核心的業務支撐服務體系，建設成集數據融合、平臺服務、決策支持、協同指揮于一體的城市運行和治理的智能基礎設施，實現跨行業、跨部門、跨業務的數據共享，賦能城市治理的各類應用場景，推動城市治理更智能、更高效、更精準。

    SmartEarth數字孿生底座V5.0由數據融合工具系列軟件、大數據融合治理工具、語義實體數據庫、物聯接入引擎、城市系統仿真引擎（City MBSE）、知識服務引擎、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成，支持PC端、移動端、IOC大屏、VR設備等，高效支撐各類業務場景。

產品特性

    此次升級發布的SmartEarth數字孿生底座V5.0產品具備數據融合共享、空間計算能力、城市系統仿真、孿生知識服務、城市大模型、雙擎計算渲染、多端業務協同等能力。這些特性共同構成了數字孿生底座平臺的核心競爭力，賦能城市數字化轉型全領域。

    （1）數據融合共享：貫穿全領域數字化轉型的基礎

    1）構建語義實體模型，實現數據共享交換

    通過將多源、異構、多模態空間數據融合建模，實現空間對象的幾何、外觀、材質、屬性及關系等語義信息的實體化組織，形成統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一的時空和描述框架來表達空間實體，是構建數字孿生體模型的時空基礎，并可通過庫表、文件、服務接口等方式實現系統內部以及與外部的數據共享交換。

2）多源多模全息數據的語義融合

    城市數據源于政務、企業和行業系統，數據具有類型豐富、基數大、增速快、實時性高、流動性顯著、異構特征突出等特點。數字孿生底座以地理實體和CIM數據融合后的空間語義實體模型為基礎，以城市碼為空間索引，以時空知識圖譜為紐帶，融合政務管理、社會經濟、物聯感知等多源多模全息數據，構建動靜結合、虛實一體的數字孿生體模型，形成面向對象的按需組裝、按需共享的數據服務供給能力。

3）對象化索引驅動的管理共享

    借助語義數據實體化、對象化、語義化的特點，以統一標識體系的“城市碼”為索引，實現城市管理“人、地、事、物、組織”數字孿生體數據的統一建庫、統一管理、統一共享。通過系統管理、權限分配與用戶管理、規范化建庫管理、多庫管理、數據管理、數據按需組裝、服務發布管理等核心能力，實現面向城市對象化實體數據的應用管理。推進城市重點場景業務數據“多碼合一、一碼互聯”的數據治理體系，打造數據“按需共享、應享盡享”的應用新范式。

（2）空間計算能力：構建高效智能仿真計算的基礎

    空間計算能力作為數字孿生底座的基礎性和關鍵性能力，是物理世界與數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，在數字世界中計算模擬物理世界的各種場景下的運行態勢，并基于這些模擬結果支撐數據分析、業務決策等，實現城市過去可追溯、現在可感知、未來可推演的“超能力”。

（3）城市系統仿真：提升城市綜合治理能力的核心

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

1）多物理場仿真

    基于數字孿生場景真實鏡像物理世界的特性，結合數字孿生和數值仿真的優勢，利用數值仿真來模擬和分析不同物理現象之間的相互作用，如信號基站的電磁輻射、城市熱傳遞、城市流體運動等，并以數字孿生系統的仿真預測來指導優化物理世界的運行態勢，從而有效支撐包括城市規劃和管理、生態環境保護、應急災害與救援等場景，使得城市治理更加科學化、智能化。

2）跨領域流程仿真

    基于數字孿生體模型的語義信息，融合物聯感知數據，對具體業務場景進行流程化拆解，針對關鍵流程構建仿真元模型，形成全流程、跨領域的仿真模型，通過流程節點的屬性和約束條件進行設置，實現對業務場景的仿真推演。從而實現更準確的規劃和預測，支撐包括碳排放、城市內澇、交通優化、應急路線規劃等應用場景。

（4）孿生知識服務：構建時空框架服務能力的核心

    通過整合時空大數據、實景三維中國、城市信息模型等基礎平臺能力，結合人工智能、大數據分析、空間計算、模擬仿真等技術，形成統一時空框架下的孿生知識服務體系，旨在通過認知計算來實現數字孿生知識的全生命周期管理，形成包括數據分析與決策支持、知識圖譜構建與演化、時空信息關聯、知識庫構建、知識服務等能力供給，有助于實現數據的共享化，促進設施、信息、數據、服務等的共享和交換，有助于促進數字孿生技術在智慧城市建設中的多維價值釋放。

（5）城市大模型：數字孿生與人工智能的融合創新

    大模型具備強大的數據處理能力、跨領域的知識理解以及高度的泛化性能。大模型嵌入數字孿生系統后，能賦予其理解復雜業務邏輯、解析專家經驗、模擬人類決策的能力。在面臨復雜業務場景時，大模型可以基于對系統狀態的深度理解，提供針對性的策略建議，協助決策者做出最優決策，能夠提升風險評估與預警的準確性、決策支持的精準度、協同指揮的高效性，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數據、地理實體數據、BIM數據及IOT數據等多源異構數據無縫融合的同時，滿足智慧城市鏡像、時空計算、虛實融合、物聯感知、跨瀏覽器、跨終端等業務場景應用需求，為數字孿生城市用戶提供全面的可視化呈現能力。

（7）多端業務協同：支撐跨終端跨業務的高效協同

    SmartEarth數字孿生底座V5.0經過信創認證，支持適配各類國產信創環境，具備C/S端、B/S端、移動端多終端應用平臺服務能力，支持PC端、移動端、IOC大屏、VR設備等，高效支撐各類業務場景。

行業賦能

    數字孿生底座平臺從數據融合一體化、平臺服務一體化、分析決策一體化和協同指揮一體化四個方面為智慧城市建設提供數據融合供給、全要素數字化表達、可視化呈現、物聯感知映射、空間分析計算、虛實融合互動、模擬仿真推演、自學習自優化等能力。可有效賦能包括自然資源管理、住建工程孿生、水利數字孿生、應急數字孿生、公共安全孿生、交通數字孿生、能源數字孿生、城市綜合治理等行業應用，實現孿生城市與物理城市同步規劃、建設、運行，以未來視角智能干預城市原有發展軌跡和運行，進而指引和優化實體城市的規劃、建設、管理，改善市民服務供給，賦予城市生活“智慧”。

（1）面向自然資源管理

    對象化、結構化、語義化的實體數據變革了自然資源行業的數據組織、管理和應用形式，創造出新的數據要素生成和流通方式，支持模擬仿真、大數據與人工智能等復雜計算范式，為包括國土空間規劃、林草生態建設、礦山修復等領域的數據融合、業務賦能奠定了基礎，有效推動了自然資源行業數據管理和應用的數字化轉型。

（2）面向住建工程孿生

    基于實景三維地理實體和BIM“結構化，對象化、語義化”的特點，構建了從宏觀、中觀到微觀深度融合的城市數字孿生體模型，以一套完整的城市基礎設施數字孿生資產，提升了數據資源的利用效率的同時，也增強了實景三維數據和BIM數據的數字資產價值，為城市管理、工程建設、智能建造、市政基礎設施建設和管理注入了強勁動力。此外，通過優化資源配置、提高建設效率和增強城市韌性，為城市的長期可持續發展奠定了堅實的基礎。

（3）面向水利數字孿生

    基于數字孿生底座的仿真服務能力，可實現包括城市內澇淹沒仿真推演、城市排水仿真推演、洪水演進仿真推演、淹沒分析仿真推演、河道水流流態仿真推演、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一體化動態仿真推演決策分析服務，實現對水利工程運行過程的預報、預警、預案和預測，旨在通過數字化手段提升水利工程和城市內澇管理的效率和安全性。

（4）面向應急數字孿生

    數字孿生底座通過整合BIM（建筑信息模型）、物聯網、虛擬現實等先進技術，實現對建筑內部環境的實時監測，包括溫度、煙霧、水壓等關鍵參數的監測。這些數據與BIM模型相結合，實現數據的可視化管理，為消防安全、火災警報和人員定位提供更加精確的數據支持，實現疏散路徑的動態規劃。基于數字孿生的實體化、語義化技術通過對多維空間的時空要素進行統籌數據整備及建模，構建城市應急綜合管理實體數據底座，結合空間仿真分析、空間大數據計算、空間語義實體聯動、空間知識圖譜索引等能力實現對應急監測預警、救援指揮、災后恢復的業務支撐。

（5）面向公共安全孿生

    通過將“人、車、地、事、物”三維實景對象進行結構化與語義化處理，構建公安安保數字底座，再通過對城市公安實體目標進行統一賦碼，與“一標三實”進行動態數據融合，實現一人一檔、一車一檔、一房一檔的數據管理服務體系，用于警務時空分析、風險洞察、精準警務及智能聯動，為治安管理、警力部署、巡邏布控、安全警衛等公安業務提供行之有效的管理手段。

（6）面向交通數字孿生

    基于數字孿生底座，通過實時數據監測、仿真預測、決策支持以及閉環管理等功能，賦能包括智能交通系統、城市軌道交通規劃與管理、鐵路設計與運維、航空樞紐運維監控、水運航道管理、車路協同、自動駕駛等交通領域，支撐交通的設計與建設，提升交通系統的智能化水平，優化運維管理，提升交通運行的安全性和效率。

（7）面向能源數字孿生

    將數字孿生應用到電力能源行業，圍繞能源實時感知、運行優化及自主進化等領域進行仿真模擬，為包括設備監測與維護、電網規劃與優化、智能運維以及虛擬電廠系統等領域業務賦能，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的數字化轉型。

（8）面向城市綜合治理

    基于數字孿生底座，可以實現城市運營態勢一屏總覽，為城市管理者提供深度的洞察力和決策支持，可有效提升包括燃氣、供水、排水、交通、通信、供電、橋梁“城市生命線”等領域的安全運行監測效能和災害抵抗能力，從而顯著增強了城市綜合管理的效能。讓城市治理中的數據更全面、響應更及時、決策更科學，在促進新興產業發展的同時，助力城市治理再上一個臺階。

創新點

    （1）數據融合一體化：構建跨行業、跨部門、跨業務的數據融合能力

    數據互聯互通是實現數字孿生城市全面協同、智能科學決策的重要基石，大數據時代的到來以及城市巨系統的發展產生了龐大的多源異構數據。數字孿生底座平臺以打通數據流通渠道為目的，通過跨行業、跨部門、跨業務的數據融合共享，驅動數據資源賦能，為城市空間計算、仿真推演、智能控制奠定基礎。

    （2）平臺服務一體化：整合支撐數字孿生城市建設的平臺服務能力

    通過整合實景三維平臺和CIM基礎平臺，以數據驅動業務、業務融合智能、智能服務場景、場景交互系統、系統虛實管控的核心理念，建設城市數字空間基礎設施，構建“框架統一、邏輯一致、數據分級、互聯互通”的城市空間資源服務體系，有效提升城市數字空間基礎設施的時空服務能力，為數字孿生城市的建設和運營提供有力支撐。

    （3）分析決策一體化：提升系統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代化，遵循“鏡像城市今天，推演城市未來”的理念，以城市數字孿生體模型為基礎，集成多學科、多物理量、多尺度、多概率的模擬仿真技術，借助于精確映射、實時交互和多場景模擬推演等手段，全面、動態和深入地模擬包括城市規劃、災害應急、水利水務、城市交通等場景下的城市運行態勢，輔助城市治理者對城市運行狀態的全面感知、精準分析和科學決策。

    （4）指揮協同一體化：驅動以人工智能為核心的高效協同指揮能力

    數字孿生底座將實體物體與數字世界相結合的技術，為城市管理提供了全新的視角和方法，借助于機器學習、深度學習等技術，對城市數據進行深度挖掘和分析。數字孿生與人工智能的結合，在應急救援、警衛安保、城市生命線監測管理等領域為城市管理者提供更精準、更科學的決策支持，有效提升城市指揮調度的智能化和精細化。

    結束語

    數字孿生底座V5.0作為數字孿生城市建設的重要技術支撐，以語義實體模型為基礎，融合多源多模全息城市運行數據，構建城市數字孿生體模型；通過在城市規劃和治理中應用基于模型的系統工程（MBSE）方法論，構建城市系統仿真（City MBSE）能力，實現以語義實體融合和城市系統仿真為核心的迭代升級，以數字化、智能化驅動城市治理方式變革，為數字孿生城市建設注入強大動力，全面助力城市全域數字化轉型。