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    軟通智慧牽頭編制!《數字孿生城市仿真推演系統功能要求》團體標準正式發布!

    近期,由軟通智慧牽頭編制的《數字孿生城市仿真推演系統功能要求》(T/ZGCSC 005—2022),經中關村智慧城市產業技術創新戰略聯盟批準發布,自2022年11月4日起正式實施。


    該標準共聯合中國雄安集團數字城市科技有限公司、北京市科學技術研究院資源環境研究所、北京航空航天大學、中國科學院地理科學與資源研究所、太極計算機股份有限公司、中國聯合網絡通信有限公司智能城市研究院、廣聯達科技股份有限公司、天津智誠智慧城市運營管理有限公司、復旦大學、北京天耀宏圖科技有限公司等20多家數字孿生城市仿真推演、地理信息領域的企業、高校、科研院所共同編制。


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    標準發布公告



    01 標準主要內容



    本標準依托國家重點研發計劃課題《基于全域時空信息的智能城市混合現實及推演技術》,結合數字孿生城市項目實踐及仿真推演應用,立足城市多維管控、城市排水防澇、城市通風廊道、城市生態補水等城市規劃建設管理業務需求,確立了數字孿生城市仿真推演系統的功能框架,規定了數據管理、分析建模、仿真預測、服務管理、系統管理、安全管理、接口等功能要求,適用于數字孿生城市仿真推演系統功能的設計和開發。



    02 系統功能框架



    仿真推演系統以仿真云環境、高性能計算、ICT基礎設施等為支撐,保證流暢度與穩定性,與其他數據資源平臺保持互聯互通和交互協作,為城市多維管控、城市排水防澇、城市通風廊道、城市生態補水等城市規劃建設管理業務應用提供仿真推演服務。


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    數字孿生城市仿真推演系統功能框架圖



    03 標準核心亮點


    1、定義數字孿生城市仿真推演術語


    面向城市規劃建設管理業務需求,構建仿真推演數據模型和計算模型,實現數字孿生城市仿真對象的模擬復現及其未來運行規律狀態的推測演變的方法。


    2、提出仿真推演數據模型構建方法


    采用要素概化方法,對地理信息要素的幾何形狀進行簡化和平滑處理,保留其屬性和拓撲信息,構建以立體、網格、通道、節點及其組合表征的數據模型。


    a)體狀要素概化


    對具有體狀特征的地理信息要素(建筑物、構筑物等)分別概化為立體元素,以方體、圓柱體、球體、棱柱或其組合來表征。


    b)面狀要素概化


    對具有面狀特征的地理信息要素分別概化為網格元素,以規則或不規則的三邊形、四邊形和五邊形網格來表征;對網格元素進行屬性賦值,如網格序號、網格類型(河道型、湖泊型等)、網格內地物高程(地形、下凹式立交橋、地下通道、洼地等)、網格內地物糙率、網格內地物徑流系數、網格建筑面積修正率、網格邊數等。


    c)線狀要素概化


    對具有線狀特征的地理信息要素分別概化為通道元素,以多段線來表征;對通道元素進行屬性賦值,如通道序號、通道類型(陸地型、河道型、有堤型等)、通道等級、通道高程和長寬、通道管徑管長和底高、通道初始水深等。


    d)點狀要素概化


    對具有點狀特征的地理信息要素分別概化為節點元素,以點來表征;對節點元素進行屬性賦值,如節點序號、節點類型(泵站、閘門、排水口等)、節點泵站的收水運行規則、節點泵站的收水強度和收水半徑、節點閘門的排水能力、節點閘門的排水方向及啟閉狀態等。


    3、明確仿真推演計算模型管理思路


    計算模型管理包括計算模型集成、計算模型建立、計算模型驗證、計算模型調用。


    a)計算模型集成


    支持物理驅動模型、數據驅動模型、物理和數據融合模型的集成,如SWMM、EFDC、神經網絡模型、多圖分級路網表征學習模型、指揮調度機制模型等。


    b)計算模型建立


    根據數據精度、有效性、覆蓋范圍等信息建立計算模型;根據物理和數據驅動機制、實踐經驗等信息確定計算模型結構;根據訓練集對計算模型參數進行率定,實現模型建立。


    c)計算模型驗證


    根據驗證集對計算模型的穩定性、可靠性等信息進行驗證;根據驗證結果對計算模型結構、參數進行調整,實現模型優化。


    d)計算模型調用


    支持計算模型導入、導出、發布和更新;支持主流仿真工具的集成調用,包括但不限于流體仿真軟件、OpenFOAM等。


    4、確定仿真推演任務執行流程


    推演任務管理包括項目管理和任務管理,支撐計算模型管理、參數條件設定、推演結果驗證等,實現仿真推演任務執行。


    a)項目管理


    支持項目新建、刪除、修改和查看等;支持同一項目內多個仿真推演任務的管理。


    b)任務管理


    支持任務新建、刪除、修改和查看等;支持任務啟動、暫停、終止和編排等;支持數據模型、計算模型加載、參數條件設定、推演結果驗證;支持權限范圍內的多用戶在線協作仿真任務管理;支持物聯感知數據、網絡在線數據實時驅動仿真任務執行,實現對最新數據信息的快速響應。


    04 標準實施意義


    本標準是城市數字孿生標準體系的重要組成部分?!稊底謱\生城市仿真推演系統功能要求》的發布與實施,將有助于城市規劃建設管理業務仿真推演系統的標準化、快速化研發,豐富仿真推演方法體系,引導行業共識仿真推演內涵,助力數字孿生仿真推演技術落地,提升城市治理服務成效。


    05 標準引領,推動落地驗證


    目前正積極推進《數字孿生城市仿真推演系統功能要求》標準的實踐驗證,已在雄安新區、湖北武漢、北京海淀等地區落地應用。


    1、雄安新區容東數字孿生交互沙盤


    依托國家重點研發計劃課題《基于全域時空信息的智能城市混合現實及推演技術》,利用數字孿生城市級精準映射、物聯設備實時接入、數據融合及混合現實交互等技術,融合城市多維時空仿真推演平臺,構建雄安新區容東數字孿生交互沙盤系統,為城市規劃建設管理提供決策支持。

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     雄安新區容東數字孿生交互沙盤


    2、湖北武漢城市排水防澇仿真推演


    通過對武漢排水防澇地理信息要素概化,構建數據模型,采用仿真推演任務執行流程,加載排水防澇計算模型,設定計算區域范圍、起止時間、步長等參數,結合降雨量時間序列條件,實現排水防澇動態模擬仿真?;趯嶋H調查、監測成果等數據對仿真推演結果進行驗證。系統可對不同排水方案的排水效果進行對比,識別嚴重內澇、輕微內澇、輕微積水三個等級風險區,輔助排水防澇現狀評估、風險預警及設施規劃。


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    湖北武漢城市排水防澇仿真推演


    3、北京海淀生態循環補水仿真推演


    運用數字孿生技術,構建補水管線及河道溝渠地理信息、物聯設備信息等數據模型,根據高效節能的補水調度策略,確定仿真推演邊界條件,結合泵站、閥門開關控制、流量計、攝像頭的實時監測信息,采用仿真推演任務執行流程,加載補水計算模型,實現智能、安全可控的數字孿生生態循環補水仿真,科技助力水網設施功能提升、生態循環補水降本增效。


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    北京海淀生態循環補水仿真推演


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