GB/T 45109.1-2024 智慧城市 城市数字孪生 第1部分：技术参考架构

　　ICS 35.240. 01 CCS L 70

　　中 华 人 民 共 和 国 国 家 标 准

　　GB/T 45109. 1—2024

　　智慧城市 城市数字孪生

　　第 1 部分:技术参考架构

　　Smartcity—Citydigitaltwin—Part1: Technicalreferencearchitecture

　　2024-12-31发布 2025-07-01实施

　　国家市场监督管理总局国家标准化管理委员会

　　

　　发

　　

　　布

　　GB/T 45109. 1—2024

　　目 次

　　前言 Ⅲ

　　引言 Ⅳ

　　1 范围 1

　　2 规范性引用文件 1

　　3 术语和定义 1

　　4 缩略语 1

　　5 概述 2

　　6 技术参考架构 2

　　7 智能基础设施 3

　　7. 1 感知基础设施 3

　　7. 2 网络基础设施 4

　　7. 3 存储基础设施 4

　　7. 4 计算基础设施 4

　　8 数据资源 4

　　9 数字引擎 5

　　9. 1 数字建模 5

　　9. 2 虚实映射 6

　　9. 3 对象标识 6

　　9. 4 时空计算 6

　　9. 5 仿真推演 7

　　9. 6 孪生可视 7

　　9. 7 交互控制 7

　　10 数字孪生服务 8

　　10. 1 数据基础服务 8

　　10. 2 数据分析服务 8

　　10. 3 应用服务 8

　　10. 4 其他服务 9

　　11 安全管理 9

　　12 运营管理 9

　　参考文献 10

　　Ⅰ

　　GB/T 45109. 1—2024

　　前 言

　　本文件按照 GB/T 1. 1—2020《标准化工作导则 第 1部分 :标准化文件的结构和起草规则》的规定起草 。

　　本文件是 GB/T 45109《智 慧 城 市 城 市 数 字 孪 生》的 第 1 部 分 。 GB/T 45109 已 经 发 布 了以 下部分 :

　　— 第 1部分 :技术参考架构 。

　　请注意本文件的某些内容可能涉及专利 。本文件的发布机构不承担识别专利的责任 。

　　本文件由全国信息技术标准化技术委员会(SAC/TC28)提出 。

　　本文件由全国信息技术标准化技术委员会(SAC/TC 28) 和全国城市可持续发展标准化技术委员会(SAC/TC567)共同归 口 。

　　本文件起草单位 :腾讯云计算(北京)有限责任公司 、中国电子技术标准化研究院 、中国信息通信研究院 、软通智慧科技有限公司 、中国人民大学 、华为技术有限公司 、深圳市城市交通规划设计研究中心股份有限公司 、中移雄安信息通信科技有限公司 、北京五一视界数字孪生科技股份有限公司 、成都秦川物联网科技股份有限公司 、北 京 市 建 筑 设 计 研 究 院 股 份 有 限 公 司 、泰 瑞 数 创 科 技(北 京) 股 份 有 限 公 司 、四川见山科技有限责任公司 、中电系统建设工程有限公司 、中移(杭州) 信息技术有限公司 、中冶武勘工程技术有限公司 、中铁七 局 集 团 武 汉 工 程 有 限 公 司 、西 安 电 子 科 技 大 学 、上 海 市 政 工 程 设 计 研 究 总 院 (集团) 有限公司 、深圳市易图资讯股份有限公司 、天津大学 、深圳优立全息科技有限公司 、园测信息科技股份有限公司 、河南省政务大数据中心 、中国电建集团华东勘测设计研究院有限公司 、中科星图数字地球合肥有限公司 、以萨技术股份有限公司 、深圳原世界科技有限公司 、广东新禾道信息科技有限公司 、深圳市勘察测绘院(集团)有限公司 、诺比侃人工智能科技(成都)股份有限公司 、八维通科技有限公司 、上海建科工程咨询有限公司 、山东奔流信息科技有限公司 、中信建设有限责任公司 、天津万峰环保科技有限公司 、摩根(浙江)智能芯片有限公司 、上海城建信息科技有限公司 。

　　本文件主要起草人 : 张红卫 、王涛 、安小 米 、王 瑶 瑶 、彭 革 非 、梅 述 家 、李 建 慧 、董 南 、张 晓 春 、崔 昊 、郑庆国、张育雄、刘文、冯晓蒙、林涛、王辰康、姚新新、蒋力俭、李庆、邵泽华、田晶、高旻、卓鹏飞、刘俊伟 、王雪强 、汤莉 、浦贵阳 、李瑞 、相福民 、李腾 、臧中海 、姚巍 、顾晓光 、隆颢 、张培 、钱程扬 、楼晓雷 、王彦生 、唐德可 、霍春望 、吴顺民 、贾海 鹏 、廖 峪 、杨 宏 旭 、卢 志 超 、黄 科 锋 、周 鹏 、王 冠 男 、战 树 岩 、张 珣 、耿 信 财 、蒋志平 、周哲峰 。

　　Ⅲ

　　GB/T 45109. 1—2024

　　引 言

　　GB/T 45109《智慧城市 城市数字孪生》旨在规范城市数字孪生的内涵 ,指导数字孪生技术在城市中的应用 ,拟由三个部分构成 。

　　— 第 1部分 :技术参考架构 。 目的在于确立城市数字孪生的技术参考架构 ,规范城市数字孪生智能基础设施 、数据资源 、数字引擎 、数字孪生服务 、安全管理以及运营管理等组成要素的要求 。

　　— 第 2部分 :数据参考架构 。 目的在于确立城市数字孪生的数据参考架构 , 围绕城市数字孪生技术参考架构中的数据资源 ,给出有关数据汇聚 、数据处理 、数据共享 、数据服务等要求 。

　　— 第 3部分 :业务参考架构 。 目的在于确立城市数字孪生的业务参考架构 , 围绕技术参考架构中数字孪生服务及应用 ,从业务角度给出相关业务应用场景和业务组织关系的参考架构 。

　　其中 ,技术参考架构决定了数据参考架构和业务参考架构的组织模式与内在关联关系 。

　　Ⅳ

　　GB/T 45109. 1—2024

　　智慧城市 城市数字孪生

　　第 1 部分:技术参考架构

　　1 范围

　　本文件给出了城市数字孪生的技术参考架构 ,规定了智能基础设施 、数据资源 、数字引擎 、数字孪生服务 、安全管理以及运营管理等要求 。

　　本文件 适 用 于 指 导 数 字 孪 生 在 城 市 中 应 用 部 署 , 支 撑 智 慧 城 市 的 规 划 、建 设 、管 理 、运 营 、更 新 、服务 。

　　2 规范性引用文件

　　下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款 。其中 , 注 日期的引用文件 ,仅该日期对应的版本适用于本文件 ;不注日期的引用文件 ,其最新版本(包括所有的修改单) 适用于本文件 。

　　GB/T 37971 信息安全技术 智慧城市安全体系框架

　　3 术语和定义

　　下列术语和定义适用于本文件 。

　　3. 1

　　城市数字孪生 citydigitaltwin

　　对城市物理空间和社会空间中的物理实体 、关系及活动等在数字空间进行映射 、同步 、交互 、演进的数字化表示技术 。

　　注 : 城市数字孪生能够以数据 、模型 、算法为载体 ,完成城市仿真 、预测 、交互和控制 。

　　4 缩略语

　　下列缩略语适用于本文件 。

　　AI:人工智能(ArtificialIntelligence)

　　API:应用程序接口(Application Programming Interface)

　　AR:增强现实(Augmented Reality)

　　BIM :建筑信息模型(Building Information Modeling)

　　CAD:计算机辅助设计(Computer-Aided Design)

　　CIM :城市信息模型(City Information Modeling)

　　DDoS:分布式拒绝服务(Distributed Denialof Service)

　　GIS:地理信息系统(Geographic Information System)

　　GPU : 图形处理器(Graphics Processing Unit)

　　1

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　　IPv6:互联网协议第 6 版(InternetProtocolVersion6)

　　MR:混合现实(Mixed Reality)

　　VR:虚拟现实(VirtualReality)

　　XR:延展现实(eXtended Reality)

　　5G:第五代移动通信技术(5th Generation Mobile Networks)

　　5 概述

　　城市数字孪生结合城市业务场景 ,通过数字空间对城市物理空间 、社会空间进行映射 ,实现城市物理状态和虚拟状态的同 步 连 接 、实 时 交 互 和 迭 代 演 进 , 助 力 智 慧 城 市 的 规 划 、建 设 、管 理 、运 营 、更 新 、服务 。

　　城市数字空间以数据 、模型 、算法为载体 ,通过对城市物理空间和社会空间进行仿真 、预测 、交互 、控制 ,实现城市目标实体与数字实体的全周期可溯和动态迭代 ,具体如下 。

　　a) 城市物理空间包含时空要素 、环境要素 、设施要素 ,是实现城市数字孪生的重要支撑 ,其中 :

　　1) 时空要素是城市地理时空信息 ,如城市范围内的空间坐标信息 、时间信息 ;

　　2) 环境要素是城市物理对象所处的自然条件信息 ,如地形地貌 、地质结构 、水系 、气候环境 、植被覆盖情况等 ;

　　3) 设施要素是构成物理城市所需的各类对象 ,如基础设施 、建筑 、景观 、能源 、工业化等物理实体及其功能或形态的约束边界 。设施要素所处 空 间 可 分 为 地 上 、地 下 、室 内 、室 外 、空域 、水域以及特定区间 。

　　b) 城市社会空间包含组织要素 、活动要素 、关系要素 :

　　1) 组织要素是城市数字孪生的多元主体及其组成部分或系统 ;

　　2) 活动要素是多元主体及组织为实现城市数字孪生而采取的具体行动或过程 ;

　　3) 关系要素是多元主体及组织相互作用构成的多层次关系 。

　　6 技术参考架构

　　城市数字孪生技术参考架构主要围绕城市数字空间的实现 、应用服务等进行构建 , 由智能基础设施 、数据资源 、数字引擎 、数字孪生服务 、安全管理和运营管理等构成 ,应用于城市规划 、建设 、管理 、运营 、更新 、服务等 ,见图 1。

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　　注 : 图中实线部分对应本文件相关规定 ,虚线部分仅为表明城市数字孪生技术参考架构的系统组成 ,不属于本文件规定 。

　　图 1 城市数字孪生技术参考架构

　　城市数字孪生技术参考架构具体如下 :

　　a) 智能基础设施是为城市数字孪生建设和发展提供感知 、网络 、存储 、计算等能力的各类设备的总称 ;

　　b) 数据资源是城市实体的形式 、约束 、规则等属性数据和城市各类信息化系统数据的汇聚 ,包括城市规划数据 、时空基础数据 、设施属性数据 、社会基础数据 、物联感知数据 、资源调查数据 、业务应用数据 、运行评估数据等 ;

　　c) 数字引擎是实现 城 市 物 理 空 间 、社 会 空 间 与 数 字 空 间 映 射 与 交 互 的 主 要 数 字 孪 生 技 术 的 集合 ,包括数字建模 、虚实映射 、对象标识 、时空计算 、仿真推演 、孪生可视 、交互控制等 ;

　　d) 数字孪生服务是基于智能基础设施 、数据资源 ,通过数字引擎提供的城市数字孪生通用服务的总称 ,包括数据基础服务 、数据分析服务 、应用服务 、其他服务 等 , 为 城 市 规 划 、建 设 、管 理 、运营 、更新 、服务等提供决策支持 ;

　　e) 安全管理是根据城市安全管理制度 ,开展安全运维管理 、安全风险管理 、安全检测 、安全预警 ;

　　f) 运营管理是为城市对象建立数据资产管理模式 ,提供城市运行状态数字化交互 , 以数据模拟和性能监控维护管理城市的设施设备 。

　　7 智能基础设施

　　7. 1 感知基础设施

　　感知基础设施包括传感器 、传感设备设施以及空天地测量测绘设施等 ,具体如下 :

　　a) 应通过感知设施或感知设施组合进行城市数字孪生数据的采集 ;

　　b) 应具备物与物 、物与人泛在联接能力 ,对城市进行智能化识别 、感知与控制 ;

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　　c) 应支持设置数据采集频率 、时间间隔 ,在安全的前提下满足应用在空间尺度 、事件频次等方面的数据采集需求 ;

　　d) 宜具备终端设备侧的感知数据智能化分析处理能力 。

　　7.2 网络基础设施

　　网络基础设施包括 IP 网络 、全光网络 、移动通信网 、窄带物联网 、卫星通信网等有线 、无线的网络连接设备 、设施以及系统 ,具体如下 :

　　a) 根据业务需求和空间要求的变化 ,应具备及时优化和调整网络结构的能力 ;

　　b) 面向下一代连接和扩容需求 ,应具备网络资源监控 、动态编排和配置能力 ;

　　c) 应满足数据传输的实时性 、传输速率和质量的要求 ;

　　d) 宜采用切片技术 构 建 虚 拟 专 用 网 络 , 满 足 定 制 组 网 、资 源 弹 性 分 配 、网 络 调 度 和 故 障 隔 离 等要求 ;

　　e) 宜具备设备与设备间 自连接 、自组网的能力 ;

　　f) 宜进行 IPv6适配改造 。

　　7.3 存储基础设施

　　存储基础设施主要指多级数据存储中心以及云数据中心 ,包括块存储 、文件存储 、对象存储 、列式存储 、云存储 、分布式存储等 ,应符合下列要求 :

　　a) 支持多源异构数据的统一归集 ;

　　b) 按需弹性分配存储资源 ,支持软件定义存储 ;

　　c) 根据数据读取性能 ,优化存储架构 、存储方式和检索方法等 ;

　　d) 具备高吞吐数据读取能力 。

　　7.4 计算基础设施

　　计算基础设施是以各类数据中心为载体 ,提供城市数字孪生数据计算能力的基础设施 ,包括通用计算 、超级计算 、智能计算及边缘计算等能力 ,应符合下列要求 :

　　a) 支持城市建立虚拟一体化计算资源池 ,支持异构算力的调度与管控 ;

　　b) 支持计算资源的灵活部署 ,支持视频图像全时段调阅 、多要素一次解析比对 、多方位智能关联和多维度预测分析功能实现 ;

　　c) 支持二维和三维的数据渲染 、仿真计算 ,保障应用的流畅运行 ;

　　d) 具备边缘计算能力 ,支持数据清洗 、目标检测 、数据同步功能 ,支持高速率 、高可靠和低时延的应用场景 。

　　8 数据资源

　　数据资源具体如下 :

　　a) 城市规划数据应包括但不限于国土空间规划数据(总体规划 、详细规划 、村庄规划等)和专项规划数据(自然资源行业专项规划 、环保规划 、水利规划 、交通规划 、历史文化名城保护规划等) ;

　　b) 时空基础数据应包括但不限于矢量数据 、栅格数据 、高程模型数据 、地质结构数据 、地名地域数据 、三维模型数据等 ;

　　c) 设施属性数据应包括但不限于城市物理设施对象的材质 、结构 、设计使用年限 、可靠度指标 、安全设防标准 、关联物理量等 ;

　　d) 社会基础数据应包括但不限于人口基础数据 、综合法人库 、信用信息数据库 、宏观经济数据库 、

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　　电子证照数据库等 ;

　　e) 物联感知数据是通过感知设备采集的各类感知数据以及状态数据 ,宜包括但不限于城市运行与安防数据(城市设施运行状态 、治安视频数据 、三防监测数据) 、生态环境监测数据(水 、土壤 、空气等环境监测) 、市政设施监测数据(城市道路桥梁 、轨道交通 、城市管网 、园林绿化 、环境卫生 、道路照明 、垃圾处理设施等) 、建筑监测数据(设备运行监测 、能耗监测) 、气象监测数据(雨量 、气温 、气压 、湿度等) 、交通监测数据(交通视频监控信息 、电子监控信息) 及空间感 知 数 据 (测绘遥感 、卫星遥感等) ;

　　f) 资源调查数据宜包括但不限于地质调查数据(基础地质 、地质环境 、地质灾害等) 、土地资源调查数据(耕地资源 、基本农田等)及水资源调查数据(水系水文 、水利工程 、防汛抗旱 、城市供排水等) ;

　　g) 业务应用数据涉及城市运行管理的各领域各业务的信息资源 、业务流程 、处理输出等动静态数据 ,宜包括但不限于业务属性 、实施数据集 、业务信息系统 、行业领域信息系统 、第三方社会机构信息系统等多源业务应用数据 ;

　　h) 运行评估数据宜包括但不限于城市规划 、城市管理 、经济发展 、气象环境 、能源储备 、能耗 、交通等领域运行成效以及评估数据 。

　　9 数字引擎

　　9. 1 数字建模

　　9. 1. 1 空间建模

　　空间建模是通过多源数据对物理实体的几何和色彩进行建模的技术 ,具体如下 :

　　a) 应精确描述物理实体的形状以及长 、宽 、高等几何信息 ;

　　b) 应描述物理实体的经度 、纬度 、高程 、时间等时空信息 ;

　　c) 应在满足使用方需求的条件下 ,建模区域内根据使用场景构建不同等级精度模型 ,能够支持多种格式模型衔接 ;

　　d) 应描述物理世界地形地貌 、城市建筑 、基础设施等物理实体 ;

　　e) 应支持基于航拍数据 、街景数据 、激光点云数据 、倾斜摄影数据 、物联感知数据 、地质勘探数据 、二维图纸等数据构建三维模型 ;

　　f) 宜支持使用程序化自动生成或人工智能技术生成空间模型 。

　　9. 1.2 语义建模

　　语义建模是对场景中三维模型赋予语义 、GIS等关联信息的技术 ,具体如下 :

　　a) 应支持输出带几何信息 、语义信息(建筑 、道路 、植被 、水体等) 的三维模型信息 ,可被机器识别并参与计算 、仿真 ;

　　b) 应具有统一分类和唯一编码标识 ,如基于时间以及空间位置的时空网格编码 ;

　　c) 应支持并集成多源异构的语义信息来源 ,如航拍数据 、街景数据 、倾斜摄影 、激光点云 、文本 、图像 、BIM、CIM、CAD、GIS、二维图纸等 ,应支持不同细节粒度建模 ;

　　d) 应支持构件级别精度为最小单元 ,并在此基础上支持程序化自动生成模型 ;

　　e) 宜采用统一元数据格式描述数字实体及对象 ;

　　f) 宜采用人工智能技术根据数据语义实现自动化单体建模 。

　　9. 1.3 事件建模

　　事件建模是将真实世界的事件或过程抽象为模型 ,并描述各要素 、关系及其机理的技术 , 应符合下

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　　列要求 :

　　a) 具有物理实体运行规则 、规范的信息 ;

　　b) 针对目标实体建立经实践验证可行的数学 、物理 、化学 、逻辑关系等机理模型 ;

　　c) 自定义扩展和链接多领域数据 ,如社会经济信息 、实时大数据等 ;

　　d) 支持基于场景 、事件的活动建模 ,包含主体 、过程 、输出等要素 ;

　　e) 支持将描述目标实体运行规律的内在机理转化为建模语言 。

　　9.2 虚实映射

　　虚实映射技术是基于测绘和物联网等技术 ,在统一时空基底下实现对物理空间和社会空间的数字化表达 、交互以及协同的技术 ,应符合下列要求 :

　　a) 具备智能匹配能力 ,为数字实体映射提供标准属性模板以及关键指标记录 ,实现城市实体的全域标识以及信息动态实时更新 , 同时提供相应的设备安全防护 , 可信可控 , 实现对虚拟空间中数据资源的有效管理和利用 ;

　　b) 具备对象管理能力 ,实现对数字实体以及数据资源共享共用 ;通过对虚拟对象的管理实现城市物理对象以及社会对象在实体空间的连接与关系 ,确保数字对象在数据采集 、处理 、分析 、推演等一系列过程中的可溯性 ;

　　c) 具备属性关联以及特征提取能力 ,帮助城市数字孪生获取完整性好 、现势性强 、精准度高的全域全要素数据关联 ,通过融合时空大数据 ,构建与包含天空地等时空基础数据的一体化的 、信息一体化的数字信息底座 ,保证城市全息数据的完整采集以及关联挂接 ;

　　d) 具备测绘能力 ,包含对地理位置 、几何结构 、状态等多角度特征提取的数字化功能 ,使物理实体与虚拟实体在不同尺度上一一对应 ;

　　e) 支持实体的语义化描述 ,包括实体唯一标识 、几何语义 、时空语义 、状态语义 、能力语义 、关系语义等 ;

　　f) 支持语义扩展 ,构建实体-业务知识图谱 ,方便各种业务应用场景 。

　　9.3 对象标识

　　对象标识是对城市物理空间和社会空间中的城市基础设施 、建筑 、个体 、物体等目标实体 ,分配唯一的身份标志编码 。对象标识应包括但不限于客体标识 、主体标识 、关联关系标识等 ,并符合下列要求 :

　　a) 客体标识 :应支持唯一标识客体在物理空间及其在城市数字空间的统一编码 ,如建筑物时空位置编码 、管理网格归属编码等 ;

　　b) 主体标识 :应支持唯一标识主体在物理空间及其在城市数字空间的统一编码 ,如 自然人 、法人和社会团体等编码 ;

　　c) 关联关系标识 :应 支 持 对 主 体 和 客 体 、主 体 和 主 体 、客 体 和 客 体 之 间 的 关 联 关 系 进 行 统 一 编码 ,如产权证编码是主体和房产实体之间权属编码 ,户 口编码是家庭成员之间关系编码等 。

　　9.4 时空计算

　　时空计算是基于时间以及空间坐标的多维计算技术 ,包含但不限于空间解析 、空间计算 、空间查询 、时空搜索 、时空分析 ,应符合下列要求 :

　　a) 空间解析 :通过空间抽壳等技术 , 自动提取三维空间数据 ,构建空间实体和拓扑关系 ,实现空间实体识别 、语义解析等 ;

　　b) 空间计算 :基于统一时空基准 ,对空间中的人 、事 、物等动态要素及空间实体等静态要素进行离线或实时计算 ;

　　c) 空间查询 :构建统 一 、高 效 的 空 间 索 引 体 系 , 实 现 时 空 要 素 查 询 、实 体 位 置 查 询 、空 间 关 系 查

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　　询等 ;

　　d) 时空搜索 :基于照 片 或 视 频 , 自 动 判 读 拍 摄 照 片 或 视 频 的 传 感 器 所 在 经 纬 度 、高 程 和 姿 态 信息 ,并搜索出照片或视频中城市关键对象的单体编号 、经纬度和高程信息 ;

　　e) 时空分析 :基于时间尺度 ,对空间实体时空交汇 、实体碰撞 、拓扑关系等进行分析和预测 。

　　9.5 仿真推演

　　仿真推演是实现仿真对象的模拟复现及其未来运行规律状态推测演变的技术 ,包含但不限于仿真推演任务管理 、仿真数据模型构建 、仿真计算模型构建 、仿真推演结果管理 ,符合下列要求 :

　　a) 应支持仿真推演任务管理 ,包括仿真任务启动 、暂停 、终止和编排 、多用户在线协作仿真任务管理 、动态数据实时驱动仿真任务管理 、算力基础设施资源配置管理等 ;

　　b) 应支持仿真数据模型构建 ,包括地理信息要素概化 、网格划分 、拓扑关系构建 、参数调整等 ,实现仿真对象时空特征的表达 ,提供仿真计算单元 ;

　　c) 应支持仿真计算模型构建 ,根据物理和数据驱动机制 、运行规律 、求解算法等信息实现模型建立 ,从模型结构 、参数调整 、计算效能等方面实现仿真计算优化 ,提供仿真计算模型 ;

　　d) 应支持仿真推演结果管理 ,实现过程文件和结果文件的格式解析 、内容解析 ,仿真推演结果验证和评价 。

　　9.6 孪生可视

　　孪生可视是实现物理城市到数字城市映射的技术 ,包含但不限于全要素表达 、全动态编辑 、实时云渲染 ,具体如下 。

　　a) 全要素表达 :

　　1) 应支持基于矢量数据 、栅格数据 、瓦片数据 、三维模型数据等多源数据 ,对地形 、建筑 、道路 、水系 、植被等的几何 、颜色 、纹理属性进行表达 ;

　　2) 应支持业务专题表达 ,包含但不限于规划 、建设 、安全 、应急 、能源 、工业 、交通 、水务 、水利 。

　　b) 全动态编辑 :

　　1) 应 支 持 对 城 市 场 景 的 动 态 编 辑 , 包 含 但 不 限 于 模 型 导 入 、材 质 替 换 、构 件 取 点 、事 件 模拟等 ;

　　2) 宜支持场景内各类要素的增 、删 、改 、查 。

　　c) 实时云渲染 :

　　1) 应支持对城市三维场景多尺度 、多层次实时图像渲染 , 实现城市宏观/中观/微观一体化 、地上/地下一体化 、静态/动态一体化 ;

　　2) 应支持基于 GPU+5G云网资源的数字孪生内容展示 、分发和共享 。

　　9.7 交互控制

　　交互控制是支持人员对数字实体的交互和控制 ,且能实时反馈到目标实体 ,实现城市物理实体与数字实体的虚实融合的技术 ,包含但不限于系统交互 、终端交互 、人机交互 ,具体如下 。

　　a) 系统交互 :

　　1) 应支持多种组件交互查询 ,包含但不限于主题切换 、图层筛选 、区域上卷下钻 、目标画像 、图表联动 ;

　　2) 应支持多要素交互 、控制 , 包含但不限于地形 、地质 、行政区 、建筑 、水系 、植被 、城市基础设施等要素及主要构件 。

　　b) 终端交互 :应支持对不同终端的交互 、控制 ,包含但不限于城市数字孪生场景内的虚拟要素的形态 、数据库的增删改 、实体设备的状态 。

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　　c) 人机交互 :

　　1) 宜支持多模态的识别与交互 ,包括但不限于语音 、图像 、视频 、手势 、眼球跟踪等 ;

　　2) 宜支持 VR/AR/MR/XR智能交互设备 ;

　　3) 宜支持 AI大模型对数字孪生场景 、开发和应用进行实时交互 ,实现数字孪生场景的 自动化构建和业务内容的开发 。

　　10 数字孪生服务

　　10. 1 数据基础服务

　　数据基础服务是提供数据访问 ,支撑应用层的快速编排 ,发挥数据资源价值的能力 ,包括但不限于数据接口 、数据编排 、数据模型 、数据共享 ,应符合下列要求 :

　　a) 支持通过 API等方式共享数据 ,支持标准化的 API快速开发和封装应用 ;

　　b) 支持拖拽配置式的数据编排服务 ,支持数据集成 、批处理 、策略编排等数据处理场景 ,快速支撑应用 ;

　　c) 构建数据模型 ,对物理目标实体数据进行结构化描述 ,对数字空间对象进行统一编码 ,对信息进行处理 ,确定对象唯一身份的数字标识 ,并使信息具有可追溯性 ;

　　d) 支持数据共享 ,通过对城市基础设施 、音视频 、三维信息 、物联网 、业务数据流等实体及虚拟的各类数据进行数据标识 、过滤 、去重 、映射 、融合 、校验等操作能力 ,按要求生成满足城市数字孪生共享和交换的数据集 。

　　10.2 数据分析服务

　　数据分析服务是基于不同的数据类型 , 提供多样化的数据分析服务的能力 ,包括但不限于时空分析 、时空搜索 、指标计算分析 、专题分析 ,应符合下列要求 :

　　a) 提供时空分析算法服务 ,算法包括但不限于管网拓扑分析 、气体泄漏扩散分析 、建筑及建筑群日照分析 、建筑及建筑群气流组织模拟 、桥梁限高分析 、城市部件破损识别 、城市剖面线分析 、出行规律 、大客流疏散分析等 ;

　　b) 提供时空搜索服务 ,基于城市中任一图片或视频 ,搜索其中城市对象经纬度 、高程和单体编码信息 ,如楼宇搜索 、摄像头搜索 、低空飞行器搜索 、事件搜索等 ;

　　c) 支持城市任意空间范围内的指标计算分析 ,如建筑面积 、容积率 、人口密度 、车辆密度 、能源储备 、能源消耗等 ;

　　d) 支持基于多维数据 、数字引擎 ,面向应用层提供专题分析服务能力 ,如城市基础设施及建筑群运行分析 、轨道交通分析 、城市居民画像分析 、灾害事件分析等 。

　　10.3 应用服务

　　应用服务是提供保障应用层的通用服务能力 ,提供面向政府 、市场 、企业的多组织协同服务 ,包括但不限于应用引擎 、应用集成 、应用开发 ,应符合下列要求 :

　　a) 提供各类基础引擎 ,如流程引擎 、规则引擎 、渲染引擎等 ;

　　b) 支持使用工具快速实现系统间数据 、服务 、消息流通与融合 ,如服务集成 、消息集成 、设备集成 、数据集成等 ;

　　c) 支持应用 服 务 的 快 速 开 发 、部 署 和 管 理 。 包 括 入 口 管 理 、身 份 管 理 、应 用 开 发 环 境 、组 件 管理等 ;

　　d) 支持用少量代码扩展实现数字孪生场景搭建和可视化应用开发 ,提供二三维组件库并支持定制化组件 。

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　　10.4 其他服务

　　其他服务是依托 AI技 术 , 为 应 用 层 提 供 智 能 化 能 力 的 服 务 , 包 括 但 不 限 于 城 市 知 识 图 谱 、数 字人 ,应符合下列要求 :

　　a) 支持孪生数据的宏观或微观分析 、统计和推理 , 构建结构化的展示显性和隐形关系的知识图谱 ,支撑应用的分析和预测功能 ;

　　b) 支持卡通化到超写实等多种类型的数字人的建模 、制作 、训练 ,支持采用跨模态数字人交互技术 ,通过语音 、文字 、音乐提供对话问答 、智能交互的能力 ,如数字客服 、展厅虚拟讲解员 、政务服务数字引导员等场景 。

　　11 安全管理

　　安全管理应符合 GB/T 37971的相关要求 ,并应符合下列要求 :

　　a) 设立安全管理机构和配置安全管理人员 ,具体实施安全运维管理 ,确保城市数字孪生的基础设施 、数据资源 、数字引擎 、数字孪生服务 、运营管理的安全可控 ;

　　b) 建立数据分类分级体系 ,并依据数据开放和共享范围 ,通过权限管控执行数据安全访问机制 ;

　　c) 根据数据重要程度和数据披露可能造成的影响 ,针对数据采集 、存储 、传输 、处理 、交换 、销毁各阶段制定数据安全管理细则 ,划分数据风险级别 ,采取加密 、脱敏 、水印 、备份等数据措施 ,实现数据对象的保密性 、隐私性 、可恢复等重要安全属性 ;

　　d) 支持通过拓扑安全检测 、访问边界控制 、协议验证 、恶意代码防范 、介质管理等措施实现网络安全 ,从终端安全保护 、网络入侵检测 、漏洞扫描巡检 、证书保护 、应用防护 、DDoS防护 、数据库审计进行安全保护 ;

　　e) 具备安全预警和应急处理能力 ,包括安全事件监测 、识别 、溯源 、报警和分析 , 同时通过应急处理流程 、系统恢复流程 、事件评估流程和日常安全教育和培训等内容 ,加强应急处理能力 ,并定期组织安全演练 。

　　12 运营管理

　　运营管理包含但不限于数据资产管理 、城市运行管理 、系统维护管理 ,符合下列要求 。

　　a) 数字资产管理 :

　　1) 应支持对全生命周期数据的存储和统一管理 、分类管理 、数据资产版本管理 ;

　　2) 应建立数据资产存取 、标记与管理机制 、安全权限管理机制 ;

　　3) 应支持对模型进行定义 、删除 、更新和配置 。

　　b) 城市运行管理 :应支持基于数字模型 、标识体系 、感知体系 、各类智能设施和软件系统 ,实现城市基础设施 、公共空间 、建筑群 、园林景观 、能源系统 、生态环境 、市政交通等运行状况的实时监测 、统一呈现 、快速响应 、仿真推演 、决策管理 、应急处理 。

　　c) 系统维护管理 :应支持通过数字模型和软硬件系统 ,定期检查和维护各类智能设施和设备 ,如传感器 、服务器 、网络设备等 , 同时通过监控城市数字孪生系统性能 ,如响应时间 、并发能力 、可用性等 ,实现设备和系统的运行 、维护和运营 。

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　　GB/T 45109. 1—2024

　　参 考 文 献

　　[1] GB/T 43441. 1—2023 信息技术 数字孪生 第 1 部分 :通用要求

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