2024年中國數字孿生在智慧公路應用現狀分析中國各地相繼推動智慧公路大戰略

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本文核心數據：中國數字孿生在智慧公路的區網域應用現狀 ; 中國基于數字孿生的車路協同系統架構設計

1、中國數字孿生在智慧公路應用歷程

物聯網的快速發展促進了數字孿生技術在交通運輸行業中發揮更大的作用。車聯網 ( 例如叉車，貨車，卡車 ) 或運載工具聯網 ( 如火車，輪船，飛機 ) 為數字孿生增加了空間維度。建立物流和運輸解決方案時，數字孿生可以提供地理信息、位置追蹤、軌迹分析、以及其它特定位置的天氣，道路狀況等信息。2022 年底，中國科學院院士、中國工程院院士、武漢大學教授李德仁發表《論數字孿生的智能交通》，指出構建一個數字孿生的交通，要做好道路的科學規劃以合理地實施路網的布局 ; 要做好交通設施的運維工作以保障道路、橋梁、隧道等的安全 ; 還要建設好道路的各種智能信控系統及車路協同系統等，最終實現出行即服務 ( MaaS ) ，支持智能交通的發展。2023 年 3 月底，廣東交通集團聯合百度地圖，正式首發省級超萬公裏公路數字孿生一張圖解決方案。通過高速公路一張圖能力，能夠構建企業時空數據的統一标準規範、集約化的高精地圖引擎、高精地圖服務，以及面向更多生态的二次開發接口，最終形成高速公路圖業融合中心和能力開放中心，為高速公路道路資產管理、機電運維、養護管理、路網管控及出行服務等提供全場景應用支撐。

随着 5G、物聯網、人工智能等信息新技術的加速發展，使交通系統具備了 " 一切可連接、一切被連接 " 的能力，通過數字孿生的構建，" 人—車—路—環境 " 交通四要素從物理世界遷移到數字世界，在 " 物理實體 " 與 " 數字虛體 " 的雙向動态互動中，交通數據得到極大豐富，智慧交通數字化轉型中 " 數字化、網絡化、智能化 " 得以真正落地。

2、中國基于數字孿生的車路協同系統架構設計

數據攣生作為一種實現物理系統向信息空間數字化模型映射的關鍵技術，能近乎實時地呈現物理實體的實際情況，可以完成交通道路的高精度還原，能實現光照、天氣復雜交通流等交通要素的逼真模拟，為車路協同仿真平台的研發提供了新思路。一套車路協同仿真測試平台首先基于真實世界采集的點雲數據，通過地表提取、語義轉換、攣生構建等步驟，塑造真實可靠的高精地圖 ; 其次搭建動靜态場景庫，仿真傳感器數字信号，進而構造攣生可視的數字場景 ; 然後在系統性能仿真場景和幹擾共存仿真場景下，驗證自動駕駛算法可靠性 ; 最後基于仿真平台以攣生場景為依托，以仿真車輛為載體，以融合評估為導向完成車路協同一體化全息仿真、測試和優化。其總體架構如下圖所示：

3、中國數字孿生在智慧公路的區網域應用現狀

交通運輸部、國家鐵路局、中國民用航空局、國家郵政局、中國國家鐵路集團有限公司聯合印發《加快建設交通強國五年行動計劃 ( 2023-2027 年 ) 》，對中國交通發展提出當好中國式現代化的開路先鋒、率先實現交通運輸現代化等具體目标。其要求大數據、互聯網、人工智能、區塊鏈、超級計算等新技術與交通行業應深度融合，為智能交通的發展創造出更多可能性。

目前，廣東、上海、湖南、福建、河北等省市均大力推動數字孿生智慧公路項目，例如廣東交通集團聯合百度地圖，正式首發省級超萬公裏公路數字孿生一張圖解決方案 ; 河北高速集團制定數字化發展三年行動方案，開展數字賦能專項行動，以京雄、延崇、京哈三條智慧高速為示範、以數字平台建設為契機、以數字融合為方向，全面推動智慧交通大戰略。

4、中國智慧公路數字孿生企業系統解決方案對比

從行業内領先企業提供服務内容來看，目前國内數字孿生領先企業已擁有獨立研發數字孿生平台的能力，針對智慧公路領網域數據全面感知、信息精準認知、狀态實時建模以及基準數據集等方面提供綜合解決方案。

5、中國數字孿生在智慧公路應用市場 SWOT 分析

數字孿生是助力我國數字社會建設的重要技術之一，正處于快速發展時期。随着高精地圖、全網域感知、多源動靜态數據匯聚融合等技術的發展，數字孿生技術将為公路場景具體業務應用提供統一的時空計算能力，并支持按需擴展，可以滿足各類智能交通應用場景的需求。但我國數字孿生技術所用到的芯片及傳感器等高端硬體制造水平與發達國家相比較為落後，核心環節仿真建模運用的軟體技術也由國外企業壟斷，相關領網域創新能力亟需提升。外部競争方面，全球範圍内數字孿生行業領先企業以國外企業為主，且國内廣闊的數字孿生市場不斷吸引外資企業進入中國市場，與本土企業形成強有力的競争。