閉環(huán)式數(shù)字孿生智慧交通管理系統(tǒng)平臺應(yīng)用及分析

    本年 8月份交通運輸部和科學(xué)技術(shù)部印發(fā)的《關(guān)于科技創(chuàng)新驅(qū)動加快建設(shè)交通強國的意見》對交通強國建設(shè)提出了新的目標(biāo)。為解決交通領(lǐng)域行車擁堵、停車難、行車亂等現(xiàn)象，保障人民的交通出行便利性、安全性、穩(wěn)定性問題，大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)、人工智能、區(qū)塊鏈、云計算并結(jié)合著無線通訊、北斗導(dǎo)航、遙感衛(wèi)星等技術(shù)結(jié)合，將智慧交通建設(shè)突破綜合交通網(wǎng)運營服務(wù)、健全部門間協(xié)同監(jiān)管、數(shù)據(jù)共享、系統(tǒng)互聯(lián)機制，構(gòu)建“陸�？仗臁币惑w化交通運輸安全保障與監(jiān)管服務(wù)體系。數(shù)字孿生技術(shù)是上述多項技術(shù)融合的最新產(chǎn)物，是智慧交通系統(tǒng)建設(shè)近期技術(shù)熱點，將成為智慧交通系統(tǒng)建設(shè)的有力武器之一。

    數(shù)字孿生技術(shù)簡介

    數(shù)字孿生是物理對象的數(shù)字模型，該模型可以通過接收來自物理對象的數(shù)據(jù)采集，實現(xiàn)精準(zhǔn)的可視化渲染而實時演化，從而與物理對象在全生命周期保持一致。通過數(shù)字孿生可進(jìn)行數(shù)據(jù)（含歷史數(shù)據(jù)）采集，綜合多學(xué)科、多物理量、多尺度、多概率進(jìn)行分析、預(yù)測、診斷、訓(xùn)練等仿真技術(shù)，在虛擬空間中完成數(shù)字映射，從而反映相對應(yīng)實體的全生命周期過程，幫助對物理對象進(jìn)行優(yōu)化、決策及反饋（控制）。

    智慧交通重要架構(gòu)

    智慧交通系統(tǒng)建設(shè)是建立在數(shù)字孿生技術(shù)的基礎(chǔ)上的，充分利用數(shù)字孿生技術(shù)的特性搭建數(shù)字孿生智慧交通管理系統(tǒng)，基于數(shù)字孿生技術(shù)實現(xiàn)了一個“實時感知—虛擬空間映射—仿真推演—智能決策—實時控制—再感知”的閉環(huán)智慧交通管理系統(tǒng)。將所有全息數(shù)據(jù)信息充分的采集到數(shù)字孿生系統(tǒng)中，搭建智慧交通管理數(shù)字化仿真模型，并進(jìn)行預(yù)測、分析和自動化控制系統(tǒng)，在高精度（ztmapinfo）3DGIS可視化與交互系統(tǒng)“一張圖”上展示。最終完成對交通路網(wǎng)實時全息感知、態(tài)勢展示、擁堵研判、指揮調(diào)度、路網(wǎng)評價等功能。

    系統(tǒng)組成

    通過數(shù)字孿生技術(shù)將感知設(shè)備采集的數(shù)據(jù)結(jié)合智慧交通系統(tǒng)上的高精度地圖，在統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)坐標(biāo)系和結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)下，實現(xiàn)空間上、邏輯上的關(guān)聯(lián)，實現(xiàn)目標(biāo)信息互補，完成實際物理空間目標(biāo)向數(shù)字空間虛擬目標(biāo)的映射。構(gòu)建了車路協(xié)同、自動駕駛等領(lǐng)域應(yīng)用建設(shè)，交通路口是城市交通事故發(fā)生的集中地，匯聚了很多交通參與者和城市交通問題。在具體的業(yè)務(wù)部門和技術(shù)之間搭建起一個靈活度高、效率高、可復(fù)用的組件化平臺，既可面向不同業(yè)務(wù)部門，快速提供數(shù)據(jù)服務(wù)支持，調(diào)取所需數(shù)據(jù)高效完成數(shù)據(jù)分析挖掘，輔助業(yè)務(wù)部門針對性了解問題、解決問題，又可在不影響后臺運轉(zhuǎn)的前提下協(xié)調(diào)前臺與后臺，使其更靈活、更高效，提高系統(tǒng)效率和服務(wù)水平質(zhì)量并節(jié)約資源與成本。

    交通仿真系統(tǒng)

    交通仿真系統(tǒng)是數(shù)字孿生系統(tǒng)的核心。在虛擬空間推演各種可能的控制方案，從中選擇最優(yōu)的結(jié)果，對于交通控制系統(tǒng)，實時交通仿真就是虛擬空間推演的核心工具。根據(jù)仿真對象的范圍、精度不同，根據(jù)任務(wù)目標(biāo)要求不同、工具選擇不同分別達(dá)到微觀仿真、中觀仿真和宏觀仿真的效果。通過不同工具的結(jié)合使用，特別是人工智能輔助決策方法、深度學(xué)習(xí)算法的引用，實現(xiàn)對事件的影響范圍、趨勢、程度等的有效響應(yīng)，從而達(dá)到可計算、可優(yōu)選的目標(biāo)。同時也可通過模擬路網(wǎng)管控措施的落地，對事后交通事件進(jìn)行后評價，使方案更趨于優(yōu)選。

    交通業(yè)務(wù)控制及發(fā)布系統(tǒng)

    交通業(yè)務(wù)控制及發(fā)布系統(tǒng)包含交通業(yè)務(wù)控制平臺和交通信息發(fā)布系統(tǒng)。交通業(yè)務(wù)控制平臺是系統(tǒng)操作人員、用戶和整套數(shù)字孿生系統(tǒng)的交互手段，是一個集成各種業(yè)務(wù)應(yīng)用場景的綜合管控平臺，目前典型的應(yīng)用功能包括：高精度 3DGIS及地圖呈現(xiàn)、交通流量、AR監(jiān)控展示、交通控制、交通態(tài)勢分析、交通事件管理、系統(tǒng)管理與運維等。交通信息發(fā)布系統(tǒng)是實現(xiàn)交通管控的輔助手段，通常包括可變情報板、交通誘導(dǎo)屏、停車誘導(dǎo)信息屏、廣播、公眾號、精準(zhǔn)信息推送等，其目的是將數(shù)字孿生系統(tǒng)的輸出“成果”信息有效及時地傳遞到交通管理者和使用者（包括車輛、設(shè)備），并按照相關(guān)信息內(nèi)容執(zhí)行各自任務(wù)。

    結(jié)束語

    隨著數(shù)字孿生的發(fā)展，數(shù)字孿生不再僅僅是一種技術(shù)，更是新的發(fā)展模式、新的發(fā)展動力，滿足數(shù)字交通時代下，交通行業(yè)發(fā)展的新目標(biāo)和新需求。數(shù)字孿生技術(shù)動態(tài)實時感知現(xiàn)實世界，打通現(xiàn)實世界與虛擬世界屏障，未來市場空間充滿想象。將會在智慧交通領(lǐng)域發(fā)揮重要作用，為交通參與者帶來更佳的服務(wù)體驗。