引用格式：[1]王芬旗,柳婷,宗二凯.数字孪生城市轨道交通规划选线应用[J].测绘通报,2023,(05):158-163.DOI:10.13474/j.cnki.11-2246.2023.0154.
数字孪生城市轨道交通规划选线应用
摘要：数字孪生城市为保障城市现代化建设顺利进行发挥了重要作用。本文以宁波市轨道交通第三轮建设规划为例，论证了现阶段静态、多时态的数字孪生城市能够很好地适应城市规划建设需求，阐述了数字孪生城市统一大场景建设方法。集成二维数据、地形地貌、实景三维、轨道交通信息模型、地下管线模型等多源、多尺度数据，在数字孪生城市中进行轨道交通二三维选线。贯通规划选线后，连接设计、施工和运维，轨道交通全生命周期管理在数字孪生城市中构成完美闭环。在未来的时代，数字孪生城市将加速拓展其他应用，具有广阔前景。
关键词：数字孪生城市;轨道交通;全生命周期管理;远程会议;规划选线;
DOI：10.13474/j.cnki.11-2246.2023.0154
专辑：基础科学;工程科技Ⅱ辑;
信息科技专题：铁路运输;计算机软件及计算机应用
分类号：TP399;U239.5
概述：本文探讨了数字孪生城市技术在轨道交通规划选线中的应用，以宁波市轨道交通第三轮建设规划为例，展示了数字孪生技术在城市规划建设中的实际应用和潜力。文章首先介绍了数字孪生城市的背景和理论基础，随后详细阐述了其在轨道交通规划选线中的具体应用流程和方法，并对未来的发展趋势进行了展望。
数字孪生城市技术起源于美国空军研究实验室和NASA的合作，它通过物理模型和物联网传感器数据，集成多物理量、多尺度、多概率的仿真过程，在虚拟空间映射实体的功能、实时状态和演变趋势。这一技术已从航天领域迅速扩展到制造业、城市规划建设等，成为城市数字化转型的重要路径。在中国，数字孪生城市理念已被纳入国家“十四五”规划纲要，与GIS、BIM、CIM等多种信息技术交叉融合，推动智慧城市的发展。
在轨道交通领域，数字孪生技术的应用是革命性的，它在设计、施工和运维管理中发挥着重要作用。设计阶段，通过建立BIM模型和利用IFC规则提升信息模型协同效率；施工阶段，结合激光扫描和测量机器人实现精准施工；运维阶段，利用BIM和GIS技术实现智能化运维管理。然而，BIM技术在规划选线阶段存在局限，尚未实现轨道交通全生命周期管理，因此，研究利用数字孪生城市进行轨道交通规划选线显得尤为重要。
宁波市轨道交通第三轮建设规划包括6号线一期、7号线和8号线等，主要分布于中心城区。规划选线流程包括明确功能定位、落实项目用地和稳定线站位方案。选线方法主要分为定性、定量和空间模型分析，其中空间模型分析利用高分辨率航空影像和实景三维模型展示整体城市布局和周边真实三维场景。
基础数据的收集是数字孪生城市建设的关键，包括调查数据、测绘遥感数据、线路方案、国土空间规划数据和大数据等。数学基础方面，采用统一的坐标系统、投影和高程基准，以实现数据的统一存储、管理和调用。
数字孪生城市的大场景构建包括地形地貌建模和实景三维建模与更新。地形地貌模型直观展示地形地貌空间分布和城市形态，而实景三维模型则真实反映规划选线作业区内地物的主要特征和结构。通过航空影像监测变化图斑，进行实景三维模型的定期更新，保证现势性。
在数字孪生城市中进行轨道交通二三维选线，可以全面采集信息、简化选线流程、提高设计效率，并有效避免设计缺陷。二维数据库的制作和整体落图于数字孪生城市统一大场景中，包括站台、站点结构边线、轨道中心线等图层。同时，整理出沿线两侧各500米范围内规划路网、河道、地名地址等数据，转换成矢量文件。
数字孪生城市轨道交通三维选线包括轨道交通信息模型和地下管线建模。轨道交通信息模型参照《城市地下空间三维建模技术规范》构建，发布至数字孪生城市统一大场景。地下管线建模则根据地下管线测绘数据库、管线BIM模型、管线图纸构建，展示至数字孪生城市统一大场景中，辅助轨道交通选线。
大数据支撑选线决策，利用实时人口大数据直观了解城区实时人口密度分布情况及一天内的人口流动变化，为轨道交通前期规划提供决策支撑。基于大数据的区域出行信息，可以判断区域交通流量是否平衡，辅助交通站点进行选址、选线及线路调整。
录制视频巡航适用于汇报、评审和报批等多种服务场景，由数字孪生城市轨道交通选线场景、解说配音和全局同步地图导航组成。视频巡航设置参数为巡航高度250米、巡航速度25米/秒及俯视角度45°，以保证视频清晰度和会议流畅性。
评价和展望部分指出，在数字孪生城市中，各相关方可以全方位、多角度地了解轨道交通选线与周边环境，通过鼠标放大、缩小切换，实现全要素展示，辅助从宏观到微观的全过程选线决策。数字孪生城市全景式和全要素特点，在规划选线阶段全面审视方案，提前发现问题，提高选线科学性；在设计阶段，辅助各专业进行地铁站内管线综合，协同优化设计；在施工阶段，进行构件级别的虚拟建造提升施工精细管理水平和地下管线改迁；在运维阶段，模型构件信息与真实资产一一对应，实现运营维护的可视化。数字孪生城市实现了轨道交通规划选线、设计、施工和运维的全生命周期管理，为数字孪生城市拓展其他应用提供了宝贵的经验。
知网地址：
https://kns.cnki.net/kcms2/article/abstract?v=rA1vgdEcKkpkX4MfBcc9Z03wCmi37wS0GuhDcF5whNXhWXyFPhkbBf4unEjM9gFCft6Hqm0FTijnsEZQOsTw2OQg6DcjIDrJ_EXWlLJcj65wBRcCfNbewmRYoDdNcWtsLgUq9WLuG9TeKBePUzx83Ke4ZyR5AxTHVYJE-lS9Pfs=&uniplatform=NZKPT
