数字孪生城市技术应用典型案例介绍

下面列举了一些数字孪生城市技术应用典型案例进行介绍。

1.综合治理类

杭州滨江楼宇智慧安防建设项目

申报单位：泰瑞数创科技（北京）股份有限公司

1．案例概述

杭州滨江区始终坚持发展高科技、实现产业化、建设科技新城， 牢牢把握“高质量发展与可持续发展”“高质量发展与高水平治理” “高质量发展与高素质队伍”三对关系，深化“产业业态、城市形 态、人才生态”三态融合，全力打造数字经济和制造业高质量发展 的“双引擎”，奋力推进世界一流高科技园区建设。在楼宇经济高 速发展的同时，楼宇的管控问题也日渐显现。

项目基于数字孪生技术，针对滨江区公安分局对滨江智慧安防 楼宇工作的管理需求，搭建区级智慧安防楼宇管控平台，提高楼宇 各类场景的技防、人防水平，建设面向楼宇企业和居民的信息服务 体系，提供便捷的综合信息服务，营造宜居的楼宇生活环境。

2．应用场景

场景 1：滨江全要素数字化表达及可视化呈现

基于倾斜摄影数据实现了滨江区楼宇、道路交通、水系的精细 化实体建模。通过与公安巡控数据、雪亮监控数据、一标三实数据 深度融合，实现业务数据与空间对象数据的深层次结合，包括人房 互查、重点人员管控、视频精细化上图、巡逻监测、科学导巡、巡 逻可视化等子系统，实现基于空间三维高精细地图的公安精细化管 控。同时，全面汇聚展示滨江区楼宇数据，包括智能感知前端采集 的人、车、房、企等要素基础数据和治安数据，同时接入滨江感知 设备、治安要素（警力、警情等）、安保要素（卡点、制高点等）， 实现对全区重点楼宇和社会面治安态势的有效管控。

场景 2：楼宇重点人员进出管理

结合门禁、实时监控等物联感知数据，实现对楼宇内人员进出 的实时预警。通过今日预警重点人员预警图表分析归类出重点时段， 对每条重点信息详情进行核查，帮助掌握预警的基本情况。结合智 能 AI 分析功能系统集成多种预警算法模型，进行有效识别监测预 警，并对相关信息统计分析，对异常情况及时掌握、及时处置、及 时反馈，实现警情闭环处置，助力公安实战应用。

3．案例总结

针对滨江区公安分局对滨江智慧安防楼宇工作的管理需求，建 立了区级智慧安防楼宇管控平台，改变了基层数据零散、业务和态 势研判预警手段无法覆盖等现状。平台基于数字孪生底座，将 AI 智能设备分析数据、警情警力、安保要素进行融合，并有效结合重 点楼宇管控数据数据库，实现了信息要素的全域联动，为楼宇管理 管控提供了立体高效的管理方式。

2.一网统管类

南宁市城市信息模型（CIM）基础平台建设项目

申报单位：北京飞渡科技股份有限公司

1．案例概述

近年来，住房和城乡建设部指导广州、南京等城市开展 CIM 基 础平台试点工作，通过融合遥感信息、城市多维地理信息、建筑及 地上地下设施的建筑信息模型（BIM）、城市感知信息等多源信息， 探索建立表达和管理城市三维空间全要素的 CIM 基础平台。

南宁市 CIM 基础平台建设项目充分利用大数据、GIS、BIM、 物联网、云计算等技术创新和实践经验，构建宏观微观、地上地下、 室内室外一体化的 CIM 数据底板，接入城市运行数据，构建集数据 汇聚与治理、CIM 场景创建、CIM 共享服务于一体的 CIM 基础平 台，探索智慧排水、智慧住建等“CIM+”应用，并与现有相关业务 系统无缝衔接，作为掌控城市全局信息和空间运行态势的重要载体， 为城市规划、工程建设、公共管理、公共服务和智慧城市运行提供 支撑，推动城市“规、建、管、服”全流程决策智能化和科学化。

具体建设内容包括：一是推进南宁全市域全领域全过程数据数 字化建设；二是构建 CIM 数据底板，汇聚南宁现有基础数据，完成 CIM 数据治理，初步实现城市的数字孪生；三是建成 CIM 基础平 台，提供三维可视化表达和服务引擎、工程建设项目各阶段信息模 型汇聚、管理与分析等核心功能，建设数据汇聚管理、服务网关、 可视化分析、场景组装、数据共享、物联感知、开发者中心、运维 支撑等模块，为智慧城市应用提供各类数据、服务和应用接口，满 足业务协同、信息联动的要求；四是推动 CIM 基础平台在智慧排水、 智慧住建等领域的示范应用，建设一批有示范效应的“CIM+”应用 案例。

2．应用场景

场景 1：CIM+智慧排水

构建 CIM+智慧排水应用，充分利用物联网、云计算、移动互 联网和模拟仿真等信息技术，全面覆盖排水资产现状评估、规划、 运行监管、维护养护、应急调度、地上地下一体的水力模型分析及 排水行政管理全生命周期，基于大屏展示各类专题信息，协助管理 者及时掌握排水管网运行状态以及智慧决策。具体功能包括：地图 基本操作、管网追溯分析、横断面纵剖面分析、隐患点管理、设施 统计查询、气象信息接入、易涝点水位监测、水质监测、内涝模拟 三维展示等。

地图基本操作。融合 CIM 基础平台数字底座，结合污水厂、雨 水、污水、雨污合流、河流、湖泊等各类基础数据实现三维场景展 示，实现图层展示、隐藏、叠加展示等功能；提供基础的三维工具， 包括地表透明、地表开挖、剖切等地图工具；支持展示各类管网数 据的属性和全生命周期信息，实现基于三维管线数据的多维度展示。

管网追溯分析。选择一根三维管线，提供上游溯源和下游追溯 的功能，分别找出上游、下游连通的所有管线。

横断面纵剖面分析。选择一段或多段三维管线，实现对其横断 面、纵剖面的查看，可以有效查看管线与地面的距离以及管线的坡 度、直径等信息。

隐患点管理。提供易涝点、断头淤堵点等管线隐患点的管理， 以及隐患点的空间分布和类型描述。

设施统计查询。实现对排水管线设施、水质水量监测设施的统 计与查询，包括：（1）设施查询：支持选择设施图层，在三维场景中圈定范围进行查询，查询所有图层的排水设施并以列表显示；（2） 设施统计：对排水管线设施、水质水量监测设施进行统计，统计雨 水井、管线数量、长度、条数等信息。

场景 2：CIM+智慧住建

向住建部门，实现基于 CIM 的住建数据整合、业务融合，以 及现有信息系统的一体化整合，搭建住建部门的数据中台，建立统 一门户与用户中心，对房地产监管、保障房管理、城市更新、建筑 行业等业务进行全方位可视化统筹管理。

房屋管理。构建房屋管理专题应用，提供商品房、保障房、政 策性住房等各类典型场景展示，以及房屋全生命周期管理各项业务 应用。

城市更新。构建城市更新专题应用，提供城市拆迁、旧房改造、 项目实施等各类典型场景展示，搭建业务数据中台，提供数据全方 位展示及应用。

建筑行业管理。构建建筑行业专题应用，实现各类建筑企业管 理，对建筑施工、建筑质量检查等相关业务进行集成管理，提高行 业监管水平。

公共设施管理。集成城市各类公共设施数据，构建公共设施专 题应用，提供设施管理、设施统计以及设施分析应用等功能。

3．案例总结

应用成效。南宁市 CIM 基础平台提供统一的资源搜索入口，实 现了服务资源的统计与展示以及 CIM 资源加载与集成展示，提供场景集成展示、场景管理、场景查询和平台分析等功能。项目自上线 以来已接入 1000 余项数据服务，累计服务调用次数超 1 亿次，支持 8 个“CIM+应用”建设，二三维数据使用率提升了 43%，数据加载 速度提升了 56%，信息化系统建设效率提升了 40%，为数字孪生城 市建设打下了坚固的基础。

创新点。一是具备南宁市数字化底座自主研发权，CIM 基础平 台随着技术发展、用户需求变化和用户增长，需要更新迭代升级， 按照组件模块研发，可逐步升级某一模块或新增模块，并可服务于 南宁市和各城区智慧城市建设。二是融合已有信息化成果，将二维 地图引擎及共享服务系统、排水系统等成果充分利用起来，打造数 字化资产运营底座平台。

推广价值。一是建设 CIM 基础平台，是建设数字孪生城市基础 信息平台和数字资产运营平台的重要基石，能够服务于数字南宁以 及数字五象、数字青秀、数字江南等智慧城市建设。二是通过自主 研发 CIM 基础平台，有助于在平台设计、架构设计、数据治理、软 件研发、平台运营等领域培养一批信息化人才。

3.能源电力类

县域源网荷储协同互动数字孪生应用

申报单位：国网河南省电力公司电力科学研究院

1．案例概述

兰考县认真贯彻落实习近平总书记对兰考“三个起来”（把强 县和富民统一起来，把改革和发展结合起来，把城镇和乡村贯通起 来）的总体要求，致力于打造全国能源革命典范县，近三年年均接 入分布式电源超过 20 万千瓦，渗透率超过 275%，2021 年有 280 天 新能源出力超过地区用电负荷，新型电力系统运行特征业已形成。

在大规模接入分布式电源的背景下，兰考电网大范围直连工商 用户、工业园区、充电站桩、负荷侧储能等多种形式资源，已发展 成为源-网-荷-储多元素共存的县域能源互联网，有源化、强波动性、 大峰谷差特征愈发凸显。与此同时，常规电站管理模式下开展大规 模电力能源高效互动并实现各方技术经济目标面临巨大挑战。由此， 兰考电网以数字孪生和人工智能等先进技术为依托，构建基于物理 机理与数据驱动的设备数字孪生体，形成从数字孪生体生成到实时 数据传输感知的完整闭环，实现孪生系统与实际电网的精准同步； 以源网荷储协调优化的有功调度需求为导向，构建可编辑的“历史 —平行—未来”多时态运行场景，实现县域电网多时态、高保真、 准实时的运行推演，为决策者提供清晰准确的参考运行状态，并为 快速应对随机性多目标运行管理提供决策支撑。

2．应用场景

场景 1：源荷储设备级数字孪生体构建

通过结合设备运行机理及多元数据，构建风机、光伏、储能等 源、荷、储各分布式资源设备对象的数字化孪生模型，通过搭建各 类型设备机理模型与海量分布式设备间关联，实现数字孪生体对电 网物理实体运行工况的精准映射。考虑分布式资源运行不确定性， 基于“知识+数据”联合驱动挖掘各类型分布式资源设备运行特征， 以分布式源荷单体的功率特性、天气特性、地理特性等特征数据， 构建数据驱动的源荷时空耦合特性分析模型，挖掘分布式源荷的空 间相似性、空间互补性、日间重复性、日内互补性、以及时空交叉 耦合性等特征；基于县域能源互联网风光水荷等分布式源荷多维数 据，采用源荷时空耦合特性模型，挖掘台区-馈线-变电供区-县域全 网等多空间尺度的源荷耦合运行规律，以数字化表征方式实现对海 量源荷设备实时同步评估，实现能源网全属性多元异构设备的孪生 体完整建设。

场景 2：县域能源互联网全要素数字化再造

打造孪生系统数据采集管理模块，整合分散在各业务系统的电 网设备、拓扑等数据，通过数据镜像和转换，实现电源、电网到用 户全网数据的统一模型和集中管理。实时汇聚电网各环节电、非电 采集量测数据并准确对应至源荷储设备孪生模型，有效融合动态采 集量测数据与静态网架数据，实现物理电网在数字空间的实时动态 呈现。同时，采用标准化模型搭建体系，实现高效的数据调用与运场景 2：县域能源互联网全要素数字化再造 打造孪生系统数据采集管理模块，整合分散在各业务系统的电 网设备、拓扑等数据，通过数据镜像和转换，实现电源、电网到用 户全网数据的统一模型和集中管理。实时汇聚电网各环节电、非电 采集量测数据并准确对应至源荷储设备孪生模型，有效融合动态采 集量测数据与静态网架数据，实现物理电网在数字空间的实时动态 呈现。同时，采用标准化模型搭建体系，实现高效的数据调用与运

3．案例总结

兰考县域电网数字化改造和孪生化管理项目目前已构建风电、 光伏电站孪生体 20 个、10MW 储能电站孪生体 1 个、电动汽车充 电站孪生体 16 个、低压分布式光伏孪生体 3686 个、虚拟电厂孪生 聚合体 304 个，完成数字孪生体对电网物理实体运行工况的精准映 射，实现实时发电机组出力、累计发电量以及单台发电机组运行情 况的实时监测，支撑全县能源协调优化运行，通过孪生体注册机制 实现县域电网孪生化管理。

依托数字孪生系统实现能源互联网包括电网经济运行、新能源 消纳、削峰填谷等目标下的优化运行，在兰考电网新能源渗透率超 过 275%的情况下，通过控制各分布式资源出力特性与动作策略、 准确预测新能源出力及不确定性达到全局协调运行，提高电网复杂 运行场景的应对能力。通过调节储能和充电站，可以消除间歇性新 能源电力上翻，年上翻小时数减少至 67 小时（优化前为 283 小时）， 可消除 95%以上尖峰负荷（累计 10 小时），平均峰谷差降至 29.1 兆瓦（优化前为 33.1 兆瓦）。

4.水利水务类

苏州工业园区防汛排涝决策指挥系统

申报单位：苏州工业园区测绘地理信息有限公司、苏州工业园 区数字孪生创新坊

1．案例概述

上世纪苏州工业园区按照百年一遇（黄海 2.62 米）防洪标准对 地面进行抬高处理，形成了地面填高敞开与低洼圩区治理格局，为 园区开发建设提供了主要安全保障。但在 2021 年 7 月 25 日 8 时至 28 日 9 时园区迎来了“烟花”台风，降水 176.9 毫米，金鸡湖水位 达 4.27 米，超警戒水位 54 厘米，持续时间达 8 天。2021 年 10 月10 日晚园区遭遇罕见特大暴雨，局部地区降雨量超过 50 毫米，部 分道路、小区遭遇了严重的积水。突发降雨事件虽未造成人员伤亡， 生产生活和交通秩序较快恢复正常，但积水造成的社会影响较大， 暴露出目前防汛排涝工作在监测、感知、指挥等方面的问题。

本案例基于 GIS、物联网、数字孪生、AI 智能等创新技术，以 构建“全景态势感知、监测预警、指挥调度”为一体的防汛排涝决 策指挥信息系统为核心，解决苏州工业园区防汛工作体系中形势掌 握滞后、监测缺失、指挥调度方式传统等短板问题，通过全面汇聚 防汛相关的气象、监测、监控多维度数据资源，绘制多领域的“防 汛排涝全景图”，建成一套集防汛感知、防汛管理、指挥调度、监 测预警于一体的防汛排涝决策指挥信息化体系，实现风险隐患“能 监测”、防汛形势“看得见”、人员物资“能指挥”。

2．应用场景

场景 1：基于数字孪生技术构建“防汛排涝全景图”

平台围绕防汛排涝场景重要指标，充分整合防汛排涝数据资源， 将气象、水情、积水点、污水管网、事件、人员物资、视频监控等 防汛排涝全要素信息进行多维度、全方位、可视化展示，形成全面、 实时的“防汛排涝全景图”，实现园区防汛排涝全景态势的数字孪 生，为汛情态势感知、决策分析、指挥调度提供支撑。

场景 2：实时气象信息预警提醒

掌握实时气象对防汛排涝具有至关重要的作用，基于三维地图 和物联技术，实时掌握园区及周边重要天气、降雨量、风速、风向、 温度等各项气象数据，同时基于 GIS 地图查看实时雷达图、云图、 台风路径。可进行园区逐 10 分钟、1 小时、3 小时、6 小时、24 小 时等维度点雨量、面雨量分析，以及了解园区下属 5 个街道的降雨 情况。

当接收到苏州市范围内将出现台风、暴雨、暴雪、高温、冷空 气、霜冻、雾、霾、道路结冰、大风、雷暴、冰雹等灾害性天气时， 通过图标在 GIS 地图上突出闪烁方式进行预警提醒，同时给相关人 员发送短信。

3．案例总结

本案例围绕防汛排涝业务，基于充分利旧原则、服务便捷原则、 可复用原则和安全性原则，以“资源共享、力量整合、手段集约” 为设计理念，通过整合资源、完善功能、优化调度等方式进行“沉 浸式”“一体化”“集约型”平台建设，不断增强园区防汛排涝数 字化、可视化能力，切实改变防汛工作体系中常见的监测缺失、形 势掌握滞后、指挥调度陈旧等短板问题，实现风险隐患“能监测”、 防汛形势“看得见”、人员物资“能指挥”，全面提升园区防汛排 涝数字化能力，具备一定参考和推广价值。