城市是推进数字中国建设的综合载体，推进城市数字化转型、智慧化发展，是面向未来构筑城市竞争新优势的关键之举。伴随新一轮科技革命和产业变革的深入发展，信息技术与城市发展各领域深度融合，数字化转型成为提升城市竞争力的关键所在。日前，国家发展改革委、国家数据局、财政部、自然资源部联合发布了《关于深化智慧城市发展推进城市全域数字化转型的指导意见》指出，要因地制宜有序探索推进数字孪生城市建设，推动虚实共生、仿真推演、迭代优化的数字孪生场景落地，以数据融通、开发利用贯穿城市全域数字化转型建设始终，支撑发展新质生产力，推进中国式现代化城市建设。
产品概述
SmartEarth数字孪生底座V5.0以基础地理实体数据为骨架，通过实体化、语义化处理，融合包括城市信息模型、政务管理、社会经济、物联感知等多源多模全息数据，构建集宏观微观、地上地下、室内室外、动静结合于一体的数字孪生体模型，形成以语义实体融合、时空大数据分析、按需组装共享为核心的数据融合管理体系；借助于时空计算、仿真聚合、城市大模型（City GPT）等核心技术，形成基于城市模型系统工程（City MBSE）的智能仿真计算体系；构建以双擎计算渲染、虚实交互、孪生知识服务为核心的业务支撑服务体系，建设成集数据融合、平台服务、决策支持、协同指挥于一体的城市运行和治理的智能基础设施，实现跨行业、跨部门、跨业务的数据共享，赋能城市治理的各类应用场景，推动城市治理更智能、更高效、更精准。
SmartEarth数字孪生底座V5.0由数据融合工具系列软件、大数据融合治理工具、语义实体数据库、物联接入引擎、城市系统仿真引擎（City MBSE）、知识服务引擎、底座管理平台、智能时空信息云平台、平行世界孪生平台等系列软件构成，支持PC端、移动端、IOC大屏、VR设备等，高效支撑各类业务场景。
产品特性
此次升级发布的SmartEarth数字孪生底座V5.0产品具备数据融合共享、空间计算能力、城市系统仿真、孪生知识服务、城市大模型、双擎计算渲染、多端业务协同等能力。这些特性共同构成了数字孪生底座平台的核心竞争力，赋能城市数字化转型全领域。
（1）数据融合共享：贯穿全领域数字化转型的基础
1）构建语义实体模型，实现数据共享交换
通过将多源、异构、多模态空间数据融合建模，实现空间对象的几何、外观、材质、属性及关系等语义信息的实体化组织，形成统一的存储和交换格式-语义实体模型（SEM)。语义实体模型通过统一的时空和描述框架来表达空间实体，是构建数字孪生体模型的时空基础，并可通过库表、文件、服务接口等方式实现系统内部以及与外部的数据共享交换。
2）多源多模全息数据的语义融合
城市数据源于政务、企业和行业系统，数据具有类型丰富、基数大、增速快、实时性高、流动性显著、异构特征突出等特点。数字孪生底座以地理实体和CIM数据融合后的空间语义实体模型为基础，以城市码为空间索引，以时空知识图谱为纽带，融合政务管理、社会经济、物联感知等多源多模全息数据，构建动静结合、虚实一体的数字孪生体模型，形成面向对象的按需组装、按需共享的数据服务供给能力。
3）对象化索引驱动的管理共享
借助语义数据实体化、对象化、语义化的特点，以统一标识体系的“城市码”为索引，实现城市管理“人、地、事、物、组织”数字孪生体数据的统一建库、统一管理、统一共享。通过系统管理、权限分配与用户管理、规范化建库管理、多库管理、数据管理、数据按需组装、服务发布管理等核心能力，实现面向城市对象化实体数据的应用管理。推进城市重点场景业务数据“多码合一、一码互联”的数据治理体系，打造数据“按需共享、应享尽享”的应用新范式。
（2）空间计算能力：构建高效智能仿真计算的基础
空间计算能力作为数字孪生底座的基础性和关键性能力，是物理世界与数字世界相互连接的纽带，基于大场景实时渲染和全空间计算能力，在数字世界中计算模拟物理世界的各种场景下的运行态势，并基于这些模拟结果支撑数据分析、业务决策等，实现城市过去可追溯、现在可感知、未来可推演的“超能力”。
（3）城市系统仿真：提升城市综合治理能力的核心
City MBSE（基于模型的系统工程）通过在城市规划和治理中应用MBSE方法论，依托人工智能、大数据、城市大模型等技术，耦合多物理场仿真、跨领域流程仿真等技术，全面地、智能地、系统地模拟和预测城市多领域运行变化，为城市规划、运行、管理提供更全面的数据支撑，有效提升城市综合治理的智能化水平。
1）多物理场仿真
基于数字孪生场景真实镜像物理世界的特性，结合数字孪生和数值仿真的优势，利用数值仿真来模拟和分析不同物理现象之间的相互作用，如信号基站的电磁辐射、城市热传递、城市流体运动等，并以数字孪生系统的仿真预测来指导优化物理世界的运行态势，从而有效支撑包括城市规划和管理、生态环境保护、应急灾害与救援等场景，使得城市治理更加科学化、智能化。
2）跨领域流程仿真
基于数字孪生体模型的语义信息，融合物联感知数据，对具体业务场景进行流程化拆解，针对关键流程构建仿真元模型，形成全流程、跨领域的仿真模型，通过流程节点的属性和约束条件进行设置，实现对业务场景的仿真推演。从而实现更准确的规划和预测，支撑包括碳排放、城市内涝、交通优化、应急路线规划等应用场景。
（4）孪生知识服务：构建时空框架服务能力的核心
通过整合时空大数据、实景三维中国、城市信息模型等基础平台能力，结合人工智能、大数据分析、空间计算、模拟仿真等技术，形成统一时空框架下的孪生知识服务体系，旨在通过认知计算来实现数字孪生知识的全生命周期管理，形成包括数据分析与决策支持、知识图谱构建与演化、时空信息关联、知识库构建、知识服务等能力供给，有助于实现数据的共享化，促进设施、信息、数据、服务等的共享和交换，有助于促进数字孪生技术在智慧城市建设中的多维价值释放。
（5）城市大模型：数字孪生与人工智能的融合创新
大模型具备强大的数据处理能力、跨领域的知识理解以及高度的泛化性能。大模型嵌入数字孪生系统后，能赋予其理解复杂业务逻辑、解析专家经验、模拟人类决策的能力。在面临复杂业务场景时，大模型可以基于对系统状态的深度理解，提供针对性的策略建议，协助决策者做出最优决策，能够提升风险评估与预警的准确性、决策支持的精准度、协同指挥的高效性，从而全面提升城市治理的智能化水平。
（6）双擎计算渲染：虚拟世界镜像物理世界的手段
依托数字孪生底座的智能时空云平台和平行世界孪生平台双计算渲染引擎，在支持海量GIS数据、地理实体数据、BIM数据及IOT数据等多源异构数据无缝融合的同时，满足智慧城市镜像、时空计算、虚实融合、物联感知、跨浏览器、跨终端等业务场景应用需求，为数字孪生城市用户提供全面的可视化呈现能力。
（7）多端业务协同：支撑跨终端跨业务的高效协同
SmartEarth数字孪生底座V5.0经过信创认证，支持适配各类国产信创环境，具备C/S端、B/S端、移动端多终端应用平台服务能力，支持PC端、移动端、IOC大屏、VR设备等，高效支撑各类业务场景。
行业赋能
数字孪生底座平台从数据融合一体化、平台服务一体化、分析决策一体化和协同指挥一体化四个方面为智慧城市建设提供数据融合供给、全要素数字化表达、可视化呈现、物联感知映射、空间分析计算、虚实融合互动、模拟仿真推演、自学习自优化等能力。可有效赋能包括自然资源管理、住建工程孪生、水利数字孪生、应急数字孪生、公共安全孪生、交通数字孪生、能源数字孪生、城市综合治理等行业应用，实现孪生城市与物理城市同步规划、建设、运行，以未来视角智能干预城市原有发展轨迹和运行，进而指引和优化实体城市的规划、建设、管理，改善市民服务供给，赋予城市生活“智慧”。
（1）面向自然资源管理
对象化、结构化、语义化的实体数据变革了自然资源行业的数据组织、管理和应用形式，创造出新的数据要素生成和流通方式，支持模拟仿真、大数据与人工智能等复杂计算范式，为包括国土空间规划、林草生态建设、矿山修复等领域的数据融合、业务赋能奠定了基础，有效推动了自然资源行业数据管理和应用的数字化转型。
（2）面向住建工程孪生
基于实景三维地理实体和BIM“结构化，对象化、语义化”的特点，构建了从宏观、中观到微观深度融合的城市数字孪生体模型，以一套完整的城市基础设施数字孪生资产，提升了数据资源的利用效率的同时，也增强了实景三维数据和BIM数据的数字资产价值，为城市管理、工程建设、智能建造、市政基础设施建设和管理注入了强劲动力。此外，通过优化资源配置、提高建设效率和增强城市韧性，为城市的长期可持续发展奠定了坚实的基础。
（3）面向水利数字孪生
基于数字孪生底座的仿真服务能力，可实现包括城市内涝淹没仿真推演、城市排水仿真推演、洪水演进仿真推演、淹没分析仿真推演、河道水流流态仿真推演、河道冲淤仿真推演、水下地形演变仿真推演，提供水利要素多模态一体化动态仿真推演决策分析服务，实现对水利工程运行过程的预报、预警、预案和预测，旨在通过数字化手段提升水利工程和城市内涝管理的效率和安全性。
（4）面向应急数字孪生
数字孪生底座通过整合BIM（建筑信息模型）、物联网、虚拟现实等先进技术，实现对建筑内部环境的实时监测，包括温度、烟雾、水压等关键参数的监测。这些数据与BIM模型相结合，实现数据的可视化管理，为消防安全、火灾警报和人员定位提供更加精确的数据支持，实现疏散路径的动态规划。基于数字孪生的实体化、语义化技术通过对多维空间的时空要素进行统筹数据整备及建模，构建城市应急综合管理实体数据底座，结合空间仿真分析、空间大数据计算、空间语义实体联动、空间知识图谱索引等能力实现对应急监测预警、救援指挥、灾后恢复的业务支撑。
（5）面向公共安全孪生
通过将“人、车、地、事、物”三维实景对象进行结构化与语义化处理，构建公安安保数字底座，再通过对城市公安实体目标进行统一赋码，与“一标三实”进行动态数据融合，实现一人一档、一车一档、一房一档的数据管理服务体系，用于警务时空分析、风险洞察、精准警务及智能联动，为治安管理、警力部署、巡逻布控、安全警卫等公安业务提供行之有效的管理手段。
（6）面向交通数字孪生
基于数字孪生底座，通过实时数据监测、仿真预测、决策支持以及闭环管理等功能，赋能包括智能交通系统、城市轨道交通规划与管理、铁路设计与运维、航空枢纽运维监控、水运航道管理、车路协同、自动驾驶等交通领域，支撑交通的设计与建设，提升交通系统的智能化水平，优化运维管理，提升交通运行的安全性和效率。
（7）面向能源数字孪生
将数字孪生应用到电力能源行业，围绕能源实时感知、运行优化及自主进化等领域进行仿真模拟，为包括设备监测与维护、电网规划与优化、智能运维以及虚拟电厂系统等领域业务赋能，有效提升可再生能源资源的管理效率以及推动能源装备行业的数字化转型。
（8）面向城市综合治理
基于数字孪生底座，可以实现城市运营态势一屏总览，为城市管理者提供深度的洞察力和决策支持，可有效提升包括燃气、供水、排水、交通、通信、供电、桥梁“城市生命线”等领域的安全运行监测效能和灾害抵抗能力，从而显著增强了城市综合管理的效能。让城市治理中的数据更全面、响应更及时、决策更科学，在促进新兴产业发展的同时，助力城市治理再上一个台阶。
创新点
（1）数据融合一体化：构建跨行业、跨部门、跨业务的数据融合能力
数据互联互通是实现数字孪生城市全面协同、智能科学决策的重要基石，大数据时代的到来以及城市巨系统的发展产生了庞大的多源异构数据。数字孪生底座平台以打通数据流通渠道为目的，通过跨行业、跨部门、跨业务的数据融合共享，驱动数据资源赋能，为城市空间计算、仿真推演、智能控制奠定基础。
（2）平台服务一体化：整合支撑数字孪生城市建设的平台服务能力
通过整合实景三维平台和CIM基础平台，以数据驱动业务、业务融合智能、智能服务场景、场景交互系统、系统虚实管控的核心理念，建设城市数字空间基础设施，构建“框架统一、逻辑一致、数据分级、互联互通”的城市空间资源服务体系，有效提升城市数字空间基础设施的时空服务能力，为数字孪生城市的建设和运营提供有力支撑。
（3）分析决策一体化：提升系统仿真面向城市治理的分析决策能力
面向城市治理能力与治理体系现代化，遵循“镜像城市今天，推演城市未来”的理念，以城市数字孪生体模型为基础，集成多学科、多物理量、多尺度、多概率的模拟仿真技术，借助于精确映射、实时交互和多场景模拟推演等手段，全面、动态和深入地模拟包括城市规划、灾害应急、水利水务、城市交通等场景下的城市运行态势，辅助城市治理者对城市运行状态的全面感知、精准分析和科学决策。
（4）指挥协同一体化：驱动以人工智能为核心的高效协同指挥能力
数字孪生底座将实体物体与数字世界相结合的技术，为城市管理提供了全新的视角和方法，借助于机器学习、深度学习等技术，对城市数据进行深度挖掘和分析。数字孪生与人工智能的结合，在应急救援、警卫安保、城市生命线监测管理等领域为城市管理者提供更精准、更科学的决策支持，有效提升城市指挥调度的智能化和精细化。
结束语
数字孪生底座V5.0作为数字孪生城市建设的重要技术支撑，以语义实体模型为基础，融合多源多模全息城市运行数据，构建城市数字孪生体模型；通过在城市规划和治理中应用基于模型的系统工程（MBSE）方法论，构建城市系统仿真（City MBSE）能力，实现以语义实体融合和城市系统仿真为核心的迭代升级，以数字化、智能化驱动城市治理方式变革，为数字孪生城市建设注入强大动力，全面助力城市全域数字化转型。
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