近期，由软通智慧牵头编制的《数字孪生城市仿真推演系统功能要求》(T/ZGCSC 005—2022)，经中关村智慧城市产业技术创新战略联盟批准发布，自2022年11月4日起正式实施。
该标准共联合中国雄安集团数字城市科技有限公司、北京市科学技术研究院资源环境研究所、北京航空航天大学、中国科学院地理科学与资源研究所、太极计算机股份有限公司、中国联合网络通信有限公司智能城市研究院、广联达科技股份有限公司、天津智诚智慧城市运营管理有限公司、复旦大学、北京天耀宏图科技有限公司等20多家数字孪生城市仿真推演、地理信息领域的企业、高校、科研院所共同编制。
标准发布公告
01标准主要内容
本标准依托国家重点研发计划课题《基于全域时空信息的智能城市混合现实及推演技术》，结合数字孪生城市项目实践及仿真推演应用，立足城市多维管控、城市排水防涝、城市通风廊道、城市生态补水等城市规划建设管理业务需求，确立了数字孪生城市仿真推演系统的功能框架，规定了数据管理、分析建模、仿真预测、服务管理、系统管理、安全管理、接口等功能要求，适用于数字孪生城市仿真推演系统功能的设计和开发。
02系统功能框架
仿真推演系统以仿真云环境、高性能计算、ICT基础设施等为支撑，保证流畅度与稳定性，与其他数据资源平台保持互联互通和交互协作，为城市多维管控、城市排水防涝、城市通风廊道、城市生态补水等城市规划建设管理业务应用提供仿真推演服务。
数字孪生城市仿真推演系统功能框架图
03标准核心亮点
1、定义数字孪生城市仿真推演术语
面向城市规划建设管理业务需求，构建仿真推演数据模型和计算模型，实现数字孪生城市仿真对象的模拟复现及其未来运行规律状态的推测演变的方法。
2、提出仿真推演数据模型构建方法
采用要素概化方法，对地理信息要素的几何形状进行简化和平滑处理，保留其属性和拓扑信息，构建以立体、网格、通道、节点及其组合表征的数据模型。
a)体状要素概化
对具有体状特征的地理信息要素(建筑物、构筑物等)分别概化为立体元素，以方体、圆柱体、球体、棱柱或其组合来表征。
b)面状要素概化
对具有面状特征的地理信息要素分别概化为网格元素，以规则或不规则的三边形、四边形和五边形网格来表征;对网格元素进行属性赋值，如网格序号、网格类型(河道型、湖泊型等)、网格内地物高程(地形、下凹式立交桥、地下通道、洼地等)、网格内地物糙率、网格内地物径流系数、网格建筑面积修正率、网格边数等。
c)线状要素概化
对具有线状特征的地理信息要素分别概化为通道元素，以多段线来表征;对通道元素进行属性赋值，如通道序号、通道类型(陆地型、河道型、有堤型等)、通道等级、通道高程和长宽、通道管径管长和底高、通道初始水深等。
d)点状要素概化
对具有点状特征的地理信息要素分别概化为节点元素，以点来表征;对节点元素进行属性赋值，如节点序号、节点类型(泵站、闸门、排水口等)、节点泵站的收水运行规则、节点泵站的收水强度和收水半径、节点闸门的排水能力、节点闸门的排水方向及启闭状态等。
3、明确仿真推演计算模型管理思路
计算模型管理包括计算模型集成、计算模型建立、计算模型验证、计算模型调用。
a)计算模型集成
支持物理驱动模型、数据驱动模型、物理和数据融合模型的集成，如SWMM、EFDC、神经网络模型、多图分级路网表征学习模型、指挥调度机制模型等。
b)计算模型建立
根据数据精度、有效性、覆盖范围等信息建立计算模型;根据物理和数据驱动机制、实践经验等信息确定计算模型结构;根据训练集对计算模型参数进行率定，实现模型建立。
c)计算模型验证
根据验证集对计算模型的稳定性、可靠性等信息进行验证;根据验证结果对计算模型结构、参数进行调整，实现模型优化。
d)计算模型调用
支持计算模型导入、导出、发布和更新;支持主流仿真工具的集成调用，包括但不限于流体仿真软件、OpenFOAM等。
4、确定仿真推演任务执行流程
推演任务管理包括项目管理和任务管理，支撑计算模型管理、参数条件设定、推演结果验证等，实现仿真推演任务执行。
a)项目管理
支持项目新建、删除、修改和查看等;支持同一项目内多个仿真推演任务的管理。
b)任务管理
支持任务新建、删除、修改和查看等;支持任务启动、暂停、终止和编排等;支持数据模型、计算模型加载、参数条件设定、推演结果验证;支持权限范围内的多用户在线协作仿真任务管理;支持物联感知数据、网络在线数据实时驱动仿真任务执行，实现对最新数据信息的快速响应。
04标准实施意义
本标准是城市数字孪生标准体系的重要组成部分。《数字孪生城市仿真推演系统功能要求》的发布与实施，将有助于城市规划建设管理业务仿真推演系统的标准化、快速化研发，丰富仿真推演方法体系，引导行业共识仿真推演内涵，助力数字孪生仿真推演技术落地，提升城市治理服务成效。
05标准引领，推动落地验证
目前正积极推进《数字孪生城市仿真推演系统功能要求》标准的实践验证，已在雄安新区、湖北武汉、北京海淀等地区落地应用。
1、雄安新区容东数字孪生交互沙盘
依托国家重点研发计划课题《基于全域时空信息的智能城市混合现实及推演技术》，利用数字孪生城市级精准映射、物联设备实时接入、数据融合及混合现实交互等技术，融合城市多维时空仿真推演平台，构建雄安新区容东数字孪生交互沙盘系统，为城市规划建设管理提供决策支持。
雄安新区容东数字孪生交互沙盘
2、湖北武汉城市排水防涝仿真推演
通过对武汉排水防涝地理信息要素概化，构建数据模型，采用仿真推演任务执行流程，加载排水防涝计算模型，设定计算区域范围、起止时间、步长等参数，结合降雨量时间序列条件，实现排水防涝动态模拟仿真。基于实际调查、监测成果等数据对仿真推演结果进行验证。系统可对不同排水方案的排水效果进行对比，识别严重内涝、轻微内涝、轻微积水三个等级风险区，辅助排水防涝现状评估、风险预警及设施规划。
湖北武汉城市排水防涝仿真推演
3、北京海淀生态循环补水仿真推演
运用数字孪生技术，构建补水管线及河道沟渠地理信息、物联设备信息等数据模型，根据高效节能的补水调度策略，确定仿真推演边界条件，结合泵站、阀门开关控制、流量计、摄像头的实时监测信息，采用仿真推演任务执行流程，加载补水计算模型，实现智能、安全可控的数字孪生生态循环补水仿真，科技助力水网设施功能提升、生态循环补水降本增效。
北京海淀生态循环补水仿真推演
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