闭环式数字孪生智慧交通管理系统平台应用及分析

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本年 8月份交通运输部和科学技术部印发的《关于科技创新驱动加快建设交通强国的意见》对交通强国建设提出了新的目标。为解决交通领域行车拥堵、停车难、行车乱等现象，保障人民的交通出行便利性、安全性、稳定性问题，大数据、物联网、人工智能、区块链、云计算并结合着无线通讯、北斗导航、遥感卫星等技术结合，将智慧交通建设突破综合交通网运营服务、健全部门间协同监管、数据共享、系统互联机制，构建“陆海空天”一体化交通运输安全保障与监管服务体系。数字孪生技术是上述多项技术融合的最新产物，是智慧交通系统建设近期技术热点，将成为智慧交通系统建设的有力武器之一。

数字孪生技术简介

数字孪生是物理对象的数字模型，该模型可以通过接收来自物理对象的数据采集，实现精准的可视化渲染而实时演化，从而与物理对象在全生命周期保持一致。通过数字孪生可进行数据（含历史数据）采集，综合多学科、多物理量、多尺度、多概率进行分析、预测、诊断、训练等仿真技术，在虚拟空间中完成数字映射，从而反映相对应实体的全生命周期过程，帮助对物理对象进行优化、决策及反馈（控制）。

智慧交通重要架构

智慧交通系统建设是建立在数字孪生技术的基础上的，充分利用数字孪生技术的特性搭建数字孪生智慧交通管理系统，基于数字孪生技术实现了一个“实时感知—虚拟空间映射—仿真推演—智能决策—实时控制—再感知”的闭环智慧交通管理系统。将所有全息数据信息充分的采集到数字孪生系统中，搭建智慧交通管理数字化仿真模型，并进行预测、分析和自动化控制系统，在高精度（ztmapinfo）3DGIS可视化与交互系统“一张图”上展示。最终完成对交通路网实时全息感知、态势展示、拥堵研判、指挥调度、路网评价等功能。

系统组成

通过数字孪生技术将感知设备采集的数据结合智慧交通系统上的高精度地图，在统一的标准坐标系和结构化数据下，实现空间上、逻辑上的关联，实现目标信息互补，完成实际物理空间目标向数字空间虚拟目标的映射。构建了车路协同、自动驾驶等领域应用建设，交通路口是城市交通事故发生的集中地，汇聚了很多交通参与者和城市交通问题。在具体的业务部门和技术之间搭建起一个灵活度高、效率高、可复用的组件化平台，既可面向不同业务部门，快速提供数据服务支持，调取所需数据高效完成数据分析挖掘，辅助业务部门针对性了解问题、解决问题，又可在不影响后台运转的前提下协调前台与后台，使其更灵活、更高效，提高系统效率和服务水平质量并节约资源与成本。

交通仿真系统

交通仿真系统是数字孪生系统的核心。在虚拟空间推演各种可能的控制方案，从中选择最优的结果，对于交通控制系统，实时交通仿真就是虚拟空间推演的核心工具。根据仿真对象的范围、精度不同，根据任务目标要求不同、工具选择不同分别达到微观仿真、中观仿真和宏观仿真的效果。通过不同工具的结合使用，特别是人工智能辅助决策方法、深度学习算法的引用，实现对事件的影响范围、趋势、程度等的有效响应，从而达到可计算、可优选的目标。同时也可通过模拟路网管控措施的落地，对事后交通事件进行后评价，使方案更趋于优选。

交通业务控制及发布系统

交通业务控制及发布系统包含交通业务控制平台和交通信息发布系统。交通业务控制平台是系统操作人员、用户和整套数字孪生系统的交互手段，是一个集成各种业务应用场景的综合管控平台，目前典型的应用功能包括：高精度 3DGIS及地图呈现、交通流量、AR监控展示、交通控制、交通态势分析、交通事件管理、系统管理与运维等。交通信息发布系统是实现交通管控的辅助手段，通常包括可变情报板、交通诱导屏、停车诱导信息屏、广播、公众号、精准信息推送等，其目的是将数字孪生系统的输出“成果”信息有效及时地传递到交通管理者和使用者（包括车辆、设备），并按照相关信息内容执行各自任务。