数字孪生城市潜力案例——大兴国机场高速公路数字化智慧管控平台

前言

为促进数字孪生城市领域高质量发展，延续《数字孪生城市应用案例汇编(2024年)》已有研究成果，宣传推广一批创新性强、具有示范效应的优秀案例，为各部委及地方政府推动数字孪生城市建设提供有力支撑，中国信息通信研究院与中国互联网协会数字孪生技术应用工作委员会成立联合项目组，开展全国数字孪生城市典型应用案例征集活动。本文是本次征集活动的潜力案例之一。

案例介绍

北京新机场高速公路（南五环-北京新机场）工程是连接北京市中心城区和北京大兴国际机场的重要道路，被誉为“新国门第一路”。为保障出行安全、提升服务能力，项目坚持场景牵引，推动融合创新，综合运用地理信息、数字孪生、人工智能及视频融合等先进技术，整合高速路段、服务区、收费站等场景下的各业务系统数据，有效利用已有数字基础设施和数据资源，构建了涵盖驾驶舱、运行管理、路产管理、服务区管理、应急管理、能源管理和园区管理的1+6+N智慧化管理体系，实现了电脑端、大屏端、手机端、PAD端的多端部署应用，充分发挥数字技术的放大、叠加、倍增作用，全面提高了公路基础设施的承载能力、通行效率、安全保障和治理水平，实现了降本增效管理。

具体而言，系统整合实现了各业务系统数据自动采集与联动，帮助管理人员直观了解综合运行态势；利用智能识别算法进行智慧化安全巡查管理，自动发现异常交通事件，提高巡查效率并降低成本；结合定位技术实现精准人员车辆监督管理，便于掌握作业人员及车辆位置分布，提升监管能力；采用全景视频融合技术实现重点区域时空一体化掌控，场景化展示现场实景交通状况，强化决策指挥；借助车辆定位技术增强路产作业监督，自动统计清扫保洁完成情况，提供高质量出行环境。此外，基于视频孪生场景深度融合视频监控、人车定位、可视对讲等数据，进一步加强现场态势掌控与指挥调度能力，确保在重大活动或灾害天气下高速公路全线通行顺畅有序，服务区运行秩序良好。

案例详情

01高速运营驾驶舱

运用三维地理信息、视频孪生、大数据技术，汇聚视频监控、收费数据、高速车流数据、运营辅助数据、电力监控数据、路况数据、保障车辆定位信息、人员定位信息、可视对讲定位信息、雾天引导信息、气象信息、泵站信息以及水位监测信息等多源管理数据，构建涵盖大兴机场高速27公里道路及其相关设施的实景数字孪生场景，高度还原高速公路现实环境，实现物理世界与数字世界的联动定位。通过设计针对运行管理、路产管理、服务区管理、应急管理、能源管理和园区管理等多个业务领域的可视化主题，归纳关键指标并支持信息下钻分析，形成直观表达业务状态与趋势的功能。不仅解决了传统高速公路管理中信息孤岛、难以全面掌握实时状况的问题，还能够在一张图上集中展示所有管理要素，便于管理人员快速获取所需信息，高效开展运营管理工作，精准指挥调度资源，并进行科学决策，从而达到提升大兴机场高速整体运营效率、加强风险防控能力的效果。

（高速运营驾驶舱）

02视频孪生实时实景态势研判

运用视频孪生技术，汇聚分布在27km高速路段、收费站、服务区等区域的视频监控数据，基于高速公路实景三维场景直观展示设备分布，实现监控资源的高效查询和快速定位，解决了传统视频监控位置分布不明确、视频调阅效率低的问题，使工作人员无需记忆摄像机安装位置即可轻松调阅现场视频画面并进行云台控制。

同时针对高速立交、收费站、服务区等重点区域，通过三维视频融合技术实现全景拼接融合应用，形成视频与三维场景一体化浏览的功能，同时联动周边球机进行自动细节追视，解决了传统视频监控画面分散不直观、视角独立看不懂的问题，实现了视频监控数据的高效管理和应用，帮助工作人员直观掌控高速环境和实时实景态势，提升对现场态势的掌控和研判能力，提升了工作效率，强化了应急响应能力，全面提升了高速运营管理的智能化水平。

（视频孪生实时实景态势研判（收费站））

（视频孪生实时实景态势研判（服务区））

（视频孪生实时实景态势研判（五环立交））

03交通事件智能分析预警及决策支持

运用智能识别算法和视频孪生技术，汇聚高速道路上的摄像机数据，形成对交通事故、行人、拥堵、非机动车、逆行等异常事件的自动识别与报警功能，显著提升了高速运营的多方面价值。通过实时监测和自动识别异常事件，迅速发现并报警，提高交通安全；通过弹窗、声音等方式直观提醒并快速定位事件位置，提升响应速度和应急处理效率。通过对交通流量和拥堵情况的实时监控和分析，优化交通管理，缓解拥堵，提高道路通行效率。基于全景融合场景提供详细的现场态势信息，增强决策支持，提高处置准确性。通过联动事件上报模块记录处置过程和结果，形成交通事件热力图，为后续分析和改进提供数据支持，持续优化管理策略。

（交通事件智能分析预警及决策支持）

04视频孪生路产作业监督管理

运用定位技术、三维可视化技术和对讲系统，汇聚车辆定位、人员定位、赔补偿数据等业务管理数据，构建综合路产管理模型，形成实时监控、历史数据分析、作业规则执行及自动台账管理等功能，解决传统路产管理中信息孤岛、监督效率低下、任务完成情况难以准确判断等问题，实现对工作人员、作业车辆、清扫保洁、赔补偿事件和遗撒事件的精准监督与高效管理，提升道路维护工作的可视化、智能化和精细化管理水平，确保道路维护工作的高效与安全。

（实景三维一张图路产作业管理）

05除雪保障精准调度管理

综合运用视频孪生、车辆定位、数据集成和视频监控等技术，汇聚高速降雪监测数据、车辆定位数据以及融雪剂精准撒布数据等多源数据，搭建除雪保障一张图，提供三维可视化集成、定制化数据分析与展现、移动监测与精准控制、应急物资信息化管理、车辆可视化管理与调度、周边视频联动机制等功能，解决了传统除雪管理中信息不透明、指挥调度效率低、作业精度不足等问题，实现对降雪量情况、除雪作业车辆分布、人员配置、物资管理等方面的精准监督和对现场作业情况的实景态势掌控与可视化对讲指挥，实现高效指挥调度，提升了除雪工作的可视化、智能化和精细化管理水平，确保道路在降雪天气下的安全畅通。

（除雪保障精准调度管理）

应用价值

本项目基于3D-GIS+BIM+Video+AI+IOT+LI的技术路线，以三维地理信息引擎为核心，应用创新性的视频孪生技术，打造1+6+N的高速公路智慧化管控平台，实现运行管理、路产管理、服务区管理、应急管理、能源管理和园区管理的可视化、智慧化、科学化。本案例注重数据要素价值释放，以数字手段赋能交通基础设施管理服务水平提升，更通过多元技术融合创新，以应用场景规模化落地促进产业协同创新水平显著提高。

本案例通过构建大兴机场高速实景三维场景，深度融合视频监控、智能识别、人车定位、可视对讲、气象监测、能源监测等业务管理数据，打通各业务系统数据孤岛，帮助监控员调阅视频监控效率提升一倍；结合路线规划和车辆定位数据，校核作业车辆路线和作业速度，自动统计作业完成情况，监督清扫保洁质量，日常清扫保洁完成度达到100%，提升清扫保洁完成质量20%；结合智能识别算法，利用固定相机识别+遥控相机巡视相结合的方式，实现交通事件的全天候智能识别，异常事件发现效率提升95%，巡查工作量减轻30%；同时通过对多元业务系统的集成整合，自动生成多维度数据报表，节省监控员80%查询数据的时间，实现了降本增效管理，强化了高速运营与安全保障能力。

本案例紧密围绕高速行业管理提升，对基础设施安全监测、运行管控和应急指挥调度体系进行数字化改造，应用新一代信息采集、智慧分析与处理系统等，推进实施数字化管养系统、运行监测预警平台、应急指挥调度系统等建设，推动开展业务流程和运行机制优化重构，有效提高了安全风险识别预警、快速响应和联动处置能力，全面提升公共服务和行业治理水平。

内容转自：中国互联网协会数字孪生委员会