一
基于数字孪生技术的视频融合感知态势分析

数字孪生已成为城市数字化提质发展和高效治理的必要手段，更逼真的还原效果、更流畅的视觉体验、更具沉浸感的三维数字孪生城市势在必行。

结合城市实景三维模型，在三维地理信息系统(3D GIS)视频融合平台中接入海量的监控视频资源可实现视频全景拼接，把单一局部独立的视频还原成全局真实场景。同时根据视频的画面内容与三维城市场景进行精准匹配融合，能够实现三维立体城市场景中视频与场景同步展现。

城市三维场景融合可实现三维空间地理坐标体系（经度、纬度、海拔）中的高精视频与城市地理信息时空统一，实现城市真实场景还原，解决视频分散、割裂、频繁手动操控等问题，便于跨越摄像机全景事件在场景中追溯和研判，辅助科学直观指挥。

另外三维城市地理信息场景可实现三维场景与二维场景的统一联动操作，在二三维场景中，可任意在二维或三维场景中操作实现同步视角的浏览。同时支持二维场景作为整体观测画面、三维场景用于具体区域的视角跟随浏览，做到整体宏观和细节场景的协调统一态势感知，高效用于业务指挥。

具象到智慧交通行业领域，视频+GIS的创新应用，将实时动态的摄像机画面与三维场景空间进行融合，可实现在实景孪生场景中对全域全时空交通场景的直观掌控，让交通智慧推演与科学决策更加触手可及。

在“十四五”规划纲要中，我国明确提出要“完善城市信息模型平台，探索建设数字孪生城市”，行业企业将不断以时空大数据、GIS+、CIM等创新技术深入探索智慧城市中“智慧+”的赋能应用，构建现实与虚拟世界之间的桥梁，助力新型智慧城市建设。为地形级、城市级、部件级等实景三维场景建设提供一站式服务支撑，汇聚融合城市多维多尺度空间数据和物联感知数据，构建三维数字空间的城市信息有机综合体，实现城市级二三维数据资产的高效共享及多业务应用支撑。

二
数字孪生在智慧交通的优势作用

智慧交通是民生工程、发展工程，对促进城市经济社会高质量发展、满足人民群众美好生活需要具有十分重要的意义，站在智慧城市的高度审视，数字孪生在智慧交通的应用作用也非同一般。

1.提供丰富的基础地理空间实景视频信息

交通行业是数字孪生落地智慧城市领域应用的主要场景之一，能够为交通管理提供丰富的基础地理空间实景视频信息，通过倾斜摄影建模、激光点云建模、BIM建模等可量测的数据，以高清晰度、高分辨率全景影像的方式直接反映地物要素以及自然环境的原貌，既包含所要量测的目标地物信息，又包括与之相关的各种自然和社会信息，而且作为一种新型地理信息数据源，可与各类地理信息共享服务平台无缝集成，为智慧城市建设各方面提供所需的实景化专题数据。

2.提供决策支持

数字孪生技术是在传统二三维GIS的基础之上增加了连续的实景三维影像，并通过开放的软件与基于GIS的行业应用进行无缝集成，从而为用户可提供具有丰富环境信息和立面信息的实景可视化环境，有效地支持管理和决策等高级应用。数字孪生技术的应用让交通这种传统行业的业务、管理不再依靠抽象的图纸、枯燥的数据、孤立的图像来分析判断运营、养护、应急救援等面临的各种复杂的相关矛盾或冲突。同时借助数字孪生技术可以快速浏览事件现场的实景GIS视频，清楚地了解前后左右道路结构状态、相邻交通结构之间的功能关系及通行能力，通过监控系统、收费系统掌握实时的交通信息，从而可以准确、有效地提出具体的处置决策。

3.提供实时交通数据保障交通安全

数字孪生不是单一技术，而是以积木式组装结合了物联网、大数据、BIM、GIS、人工智能等多项前沿技术的“巨技术”，结合相关技术可实现对公路运输的实时数据的连续性观测，如采用实时GNSS数据、导航数据、摄像头数据、动态天气数据等进行多空间、多领域、多维度的数据支撑，做好交通监测研判、道路安全防控，从而有效保障交通畅通、安全。

三
数字孪生在智慧交通场景中的未来深度应用

数字孪生技术有助于实现交通建设的智能化、信息化和数字化发展，是交通可视化、智慧化的重要技术手段，行业企业将持续发力智慧交通与智能出行领域，探索更广阔的行业应用，致力于让城市更智能、生活更便捷。未来深度应用场景主要体现在以下几方面：

1.公路运行管理

充分利用数字孪生技术提供可视化以及数据分析的便利优势对模型进行立体优化，从而形成更能够真正指导智慧公路运行的算法模型，在此基础上，通过不断地对算法进行迭代来满足实际运行的要求。例如在路网服务方面，通过实时掌握路网通行状态、车流量、事件、天气等，实现公路网运行态势精细化监测，辅助路网应急指挥和公众出行；在交通仿真方面，结合仿真引擎能力，对实时或未来交通运行状况进行复现或预演，仿真模拟不同流量状态及道路条件下的交通运行效果，以及交通管控方案实施后的道路运行情况，辅助最优管控方案的选定。

2.道路资产管理

利用高精度地图构建数字孪生的公路三维模型场景，通过收集数据、整理数据等，汇聚静态资产、动态资产等公路基础数据资源。

针对公路资产盘点不清问题，通过数字孪生技术可将公路周边地形地貌以及公路、桥梁、隧道、收费站、服务区、标志标线等公路资产进行三维复刻呈现，形成公路资产三维数字化档案，实现资产全面盘点、设施精准定位。

3.道路养护管理

数字孪生可解决公路病害伤损发现难、上报难等问题，解决巡检工作完全依靠人工肉眼监测的现状，提供基于人工智能各项工具化解决方案。随着路网改造升级对养护的技术标准、质量要求、规范操作越来越严格，用机器视觉分析辅助人工肉眼检测可减轻一线道路职工重复冗余的工作，既能提高效率又能保证人员安全。帮助道路的建设方、运营方、执法方实现道路病害信息化全网可视可控。此外基于每日巡检数据，生成统计分析和预警报告，实现道路病害趋势预测，为制定科学的道路养护计划、巡检计划提供重要支撑。

4.公路隧道管理

公路隧道多建设于山岭区域，所处环境复杂且内部空间狭窄、近似封闭，当车辆驶入时，光照的变化、环境空气的变化、危险驾驶行为等极易引发安全事故。同时由于传统隧道信息化建设不足而导致的隐患排查难、应急效率低、交通事故频发等问题也日益凸显。面对当前公路隧道问题，构建隧道数字孪生系统可实现对隧道环境的高精度场景化还原、隧道交通运行监测、事件监测、风险隐患监测等，实现从感知、监测到决策、控制的全流程隧道安全监管，为隧道安全预警、应急指挥、分析决策及管理养护提供基础支撑。

5.公路应急管理

因台风、暴雨、洪水、暴雪等自然灾害侵害常常会引发公路及其沿线附属基础设施的损坏，导致公路无法正常运行的情况。基于数字孪生技术构建的公路应急系统能够有效地对相关情况进行及时的处理。例如可以对地貌、路网、设施、人员、危险源、风险源等实现可视化，使交通管理者、公路运营单位等能够快速地针对信息进行综合决策，有效提升处理应急状况的及时性和有效性。

6.道路指挥调度管理

关联融合多源警情信息，通过警情发生位置、交通态势研判与态势预测对警情进行判定，自动识别警情级别并预警，融合多源事件信息后自动生成警情多媒体处置流程，实现接处警全流程可视化，提升工作效率。

四
结束语

数字孪生技术的快速发展极大地助力了智慧城市的建设，数字孪生赋能智慧交通产业升级是具有创新意义的智慧城市应用场景样例。产品技术可面向城市、高速、国省道等场景应用，通过融合路网、路况、天气、道路事故等多源数据，提供全息画像、隐患排查、事故研判、风险预警等核心功能，赋能道路交通安全科学管控、隐患排查、主动预防等业务场景。例如结合高精度地图数据及“视觉+Al+边缘计算”提供的智能感知数据，可全面剖析人、车、路等交通要素在城市路网中的运行状态及规律，支撑城市交通精细化管理和车路协同场景。

展望未来，智慧城市中几乎所有的要素都可以经由智慧交通连接起来，即交通将不再只是解决人的出行和物的移动的手段，而是能够打通城市中的人流、物流、信息流、贸易流等，保障城市运转、支撑社会经济活动高效运行的重要载体，深挖车城数据价值可实现数字孪生城市感知基座性能大幅度提升，助力智慧城市建设进一步走实向深，无疑数字孪生未来必然是智慧城市进阶发展的必要手段。