数字孪生

近年来，国内外专家学者对智慧城市、灾害管理、智慧工业等典型应用场景进行了大量研究。使用的技术包括物联网、大数据和人工智能。与GIS的结合显示了GIS作为基础技术在数字孪生技术未来发展中的重要性。

GIS空间信息技术地理信息科学是一种广泛应用于管理规划的技术国内外数字孪生技术发展与应用调研报告，可为复杂地理环境下的“建设、管理、运营”提供科学有效的技术支持。GIS空间信息技术是在传统二维地理系统的基础上发展起来的新一代三维空间信息技术（3D GIS）。以数据、无人机倾斜摄影、地面传感器等多源数据为载体，构建基于地理坐标的桥址高还原虚拟环境，具有极佳的可视化效果和地理空间分析基础。

GIS 多年来一直用于对现实世界系统进行高精度模拟。GIS 中公用设施网络、法定地块边界和交通网络的表示用于资产管理、维护和规划。计算机信息技术，包括数据仓库、联邦系统、面向对象的数据模型，结合虚拟现实、交互式用户体验、资产和系统的高精度 3D 和 4D 模型，其之上是 数字孪生 概念.

数字孪生 是现实世界中实体、流程、关系和行为的虚拟表示。在现实世界中提到 数字孪生 时，我们通常指的是现实世界中的固定资产或自然系统、相关信息模型、数字报告和分析，以及捕获状态、监控性能和预测未来结果体验的性能和用户. 将有关资产本身及其环境的 GIS 数据合并到 数字孪生 中，对于为任何固定资产或实际系统创建 数字孪生 具有直接的好处。

GIS 可用于创建自然和人造环境数字孪生工厂 ，也可用于合成现实世界的各种不同数字表示。当前用于解决业务问题或实现关键任务的现实世界资产或系统的数字孪生 也证明了不断优化以构建和维护它的地理信息系统 (GIS) 的巨大价值。

01 数字孪生不是3D GIS，两者有本质区别 1.1 建立目标不同

空间分析VS“融合计算、模拟推演”

传统的 3D GIS 应用程序通常将各种空间数据整合在一个统一的坐标系和投影方法中，然后在同一空间范围内进行分层堆叠，并提供一系列基于静态空间数据的空间分析方法，例如视野分析。、淹没分析、天际线分析等。

数字孪生应用不仅仅是静态三维空间的构建，更重要的是空间场景中实时设备数据的感知，智能算法的应用国内外数字孪生技术发展与应用调研报告，业务数据管理和空间融合，以及组合后计算未来的能力。

1.2 不同的用户体验

抽象静态空间与真实物理世界映射

传统的 3D GIS 只提供业务所需的空间元素国内外数字孪生技术发展与应用调研报告，而没有提供丰富视觉的山脉、植被、城市部分等细节场景元素；缺乏对视觉效果的要求和实现，只提供基本的光照模型；仅提供静态场景，缺乏逼真模拟的真实感。

而数字孪生除了与业务直接相关的空间元素外，其他现实世界元素（如植被、光线、风等）也得到了充分的再现；空间数据细节远高于传统GIS应用，采用高精度地图修复道路国内外数字孪生技术发展与应用调研报告，使用BIM模型修复建筑物；访问实时数据（车辆、人群、天气状况等）以创建动态空间并映射真实的物理世界。

1.3 不同精度的空间数据要求

数字孪生场景空间数据要求高于GIS

由于数字孪生场景需要复制现实世界，很多传统GIS应用场景中可选的空间数据成为数字孪生场景场景必备的基本前提，如高精度地图、BIM、精细的LOD模型等

数字孪生与传统的GIS应用相比，场景对手工模型的准确性和艺术表现力有更多的要求，包括几何的精细度、模型表面材料的金属特性、粗糙度特性、表面凹凸细节。要求，让“基于物理的渲染”的3D引擎能够进行真实的还原，并尽量再现真实的空间场景。

1.4 空间数据的不同应用形式

叠加模式 VS 融合模式

3D GIS“千层蛋糕”叠加模式：通常对3D空间数据进行切片、分块，作为地理数据层进行流式传输。

数字孪生“鸡尾酒”融合模式：整合各种空间数据生成场景元素，如结合卫星图像和地形数据计算生成植被。与3D GIS相比，增加了更多的数据处理步骤。

02 数字孪生基于GIS获取精准地理位置

GIS经过几十年的发展，逐渐衍生出资源信息系统、环境信息系统、土地信息系统、地籍信息系统等多种子系统。GIS在计算机软硬件的支持下，可以采集、存储和管理空间实体的位置信息和相关属性数据，并通过数据检索和分析，帮助人们实现从社会空间到信息空间的映射。因此，GIS可以用来建立城市三维空间的关系，这将是数字孪生城市建设的基础。

城市基础时空地理数据是智慧城市的数字地板，是信息空间中真实空间中城市环境的重构。要想利用数字孪生技术实现对城市环境的全面、透彻的高保真视觉表达，一方面需要在信息空间中建立与现实世界相一致的3D GIS框架，所以以达到对整个城市三维空间的统一描述。另一方面，需要对建筑、交通、水系、植被、管线、场地、地质、城市构件等各类要素的3D数据进行整合整合，并在3D模型的综合展示环境中进行直观、可视化的可视化，实现多尺度的城市表达。全空间可视化。

数字孪生面向城市的GIS是一个将城市三维空间有机结合的数字孪生城市操作系统。基于上述数字孪生城市建设的基本工程逻辑，将城市物理空间和社会空间映射到信息空间中VR ，对城市多源数据进行整合、整合和高效处理，建立统一的城市数据平台。在城市统一数据平台的基础上，通过可视化技术、空间智能技术和开放式开发框架，为城市运营管理的各项业务提供应用开发环境。

数字孪生城市GIS可以实现城市信息的实时获取、高效处理和快速响应，促进城市信息大规模、全方位、深层次的智能应用，满足问题发现的需求，问题分析和问题解决，实现城市的智能化运行。

综上所述，数字孪生 和 GIS 有本质的区别。在建立目标、用户体验、空间数据需求、空间数据应用形式等方面存在明显差异，但同时也密切相关。，GIS可以将城市三维空间有机结合，实现城市信息的实时获取、高效处理和快速响应，是数字孪生城市建设的基础。