数字孪生是推动智慧城市建设的使能技术之一
智慧城市、基础设施建设和数字孪生技术密切相关。数字孪生技术的使用让城市规划、城市设计建设、城市管理等职能的所有利益相关者可以共享关键数据资源，用来 控制、模拟、优化、预测并辅助政府制定数据驱动的科学决策 ，牢牢把握城市的「运行脉搏」。
若要使数字孪生技术在城市管理中发挥最大的作用，5G、物联网（IoT）、云计算等新一代通信和信息技术必须充当连接现实世界的「 数字纽带 」。数字孪生技术和智慧城市能够打造可持续的城市环境，并为市政建设的所有利益相关者提供新的业务机会和收入来源。
北欧智慧城市专家Sitowise公司的行业观察
Sitowise 公司总部位于芬兰，专注于城市建成环境的数字化转型。其三个主营业务覆盖房地产和建筑、基础设施设计和工程建设领域的数字化解决方案。这家被称作「智慧城市专家」的公司，希望通过基于前沿技术打造的数字化解决方案，为人们提供更加美好、可持续发展的城市生活。
根据联合国预测，到 2050 年，全球高达 70% 的人口将居住在城市，目前全球有近 1000 个城市提出智慧化发展，以实现城市状态的实时化和可视化、城市管理决策的协同化和智能化为目标，形成 物理维度的实体城市和数字世界的虚拟城市 可以相互映射、协同交互的 市政建设新范式 。
Sitowise 的专家 Niko Moreira 表示：「我们必须抓住城市规划、设计施工和运营管理智慧化转型当中孕育的巨大的机遇。现在的城市发展模式面临着各类挑战，包括城市化进程加速、环境资源供应紧张、全球气候变暖等。使用数字孪生城市推进智慧城市的建设和协同创新正是应对这些挑战的现代化解决方案，从而打造优化的、可持续且以人为本的城市环境，带给所有市民能感受到的品质生活体验。」
Sitowise用Unity打造智慧城市建设的底座平台
在过去数十年，Sitowise 一直是将实时 3D 引擎引入工程建设行业的先驱。由于可以对各类数字模型在一个 统一的实时 3D 环境 中高效迭代并且分发在 XR 设备上进行 沉浸式的互动评审 ，Sitowise 选择了 Unity 作为平台为数字孪生、虚拟仿真和模型展示等各类应用场景定制开发应用。
Moreira 称：「以前为了实现可视化，我需要使用多个开源的实时图形渲染引擎，其中还涉及一些地理信息系统（GIS）的处理工作，整个过程十分复杂。现在Unity 的实时3D技术为工程建设行业带来了技术革命，我们每周、甚至每天都在使用 Unity 开发实时 3D、AR 或 VR 的项目。」
Sitowise 需要打造一款适用于城市数字孪生应用开发的通用解决方案，该方案需要提供 高度可视化并且直观的用户界面 ，以便观察和分析在城市建成环境中采集的动态和静态数据。
最终 Sitowise 基于 Unity 的实时 3D 开发平台及 Unity 为工程建设行业定制开发的的工具链，创建了一个专门用于 可视化数据管理和协作 的实时 3D 虚拟城市环境 Aura。
Sitowise使用Unity开发数字孪生城市创造价值
Aura 可以将智慧城市建设中的多维度城市数据和信息以集成的实时 3D 视图直观表达出来，包括通过城市新型基础设施采集到的交通路况、人流分布、事故报警、空气质量等。而对视图内数据流进行假设分析和虚拟规划，在虚拟环境中进行城市规划和建设的虚拟预演和评估工作，都可以辅助城市管理者全面地对比城市的设计方案，更好地做出决策。通过 Aura， Sitowise 实现了以下成果 ：
Sitowise使用Unity开发自动驾驶实时仿真和训练的案例
坦佩雷市 Hervanta 区内智慧交通测试区 是未来城市发展的一个例子。Hervanta 的数字孪生应用是一种在 Aura 中开发的多功能市政服务设计工具，用户友好度很高。只需要单击鼠标，用户就可以鸟瞰坦佩雷Hervanta 区的 3D 模型。当用户滚动鼠标到街区近景时，会惊讶于模型的逼真程度。所有交通标志和巴士站都与真实世界的位置一致，天气状况也很真实。再点击一下鼠标，用户就能像玩游戏一样，驾驶汽车查看虚拟模型并和各种相关数据信息。
坦佩雷市将在 2021 年 8 月开启有轨电车交通运营，市政府计划引入无人驾驶车辆将乘客送到电车车站，以完成有轨电车的接驳服务，这些车辆将在 Ahvenisjärvi 湖周围约一平方公里的区域内行驶。在这个案例中，Sitowise 将数字孪生作为平台来 训练无人驾驶汽车 在这个区域内安全行驶。
对用户而言，由 Sitowise 创建的Hervanta 数字双胞胎看起来像是几个可视化数据流和美观图形的结合。在此之前，Sitowise 还为坦佩雷市开发了城市空间的 3D 模拟器来为电车司机提供 虚拟培训 。
为了对无人驾驶汽车培训等项目提供可靠的支持，数字孪生必须满足高质量标准并尽可能准确地描述真实世界。芬兰 VTT 技术研究中心在该项目中发挥了关键作用。VTT 对不起眼但重要的对象（例如交通标志和公交车站）进行了建模，并测量了该地区5G测试网络的覆盖范围。
在Hervanta项目中，模型的准确性最多只能达到10厘米。VTT 的自动车辆科学家Kimmo Kauvo说，这有助于我们确保模型的交通标志和公共交通站点占用的空间量与它们在现实生活中占用的空间量完全相同。
Sitowise使用Unity开发基础设施数字孪生应用案例：芬兰Oulu城市港口数字孪生
芬兰的Oulu港管理局希望构建一个 港口基础设施的数字孪生体 ，并连接港口多个物联网传感器采集的数据。他们希望借助数字孪生技术来管理和优化港口的运营工作，实时管理和监测作业安全性，并提供一个所有利益相关者都能实时沟通协作的平台。
Moreira 表示：「数字孪生技术非常适合用于港口环境。随着利益相关者和日常运营工作的增加，我们必须优化效率、提高作业安全性，只有这样才能实现成功且可持续的运维。」
货物装卸是港口最重要的运营功能之一，即便是轻微的延误或差错，都可能对港口运营效率产生巨大影响。数字孪生技术可以提供一个平台来观察和分析相关运营数据，并监测需要重点关注的工作场景，从而提升运营效率，实现持续稳定的效益。
Sitowise 在 Aura 中构建了一个视效逼真的 Oulu 港的数字孪生体并使用 Unity定制 XR 互动应用，在需要时增加动态天气和粒子模拟。未来，Oulu 港的交互式动态数字孪生应用将有助于突破港口运营效率难以监测和优化的瓶颈，减少因为交通和物流此类客观环境的影响，提高作业安全性，改善港口运营的效率和可靠性，同时降低成本。
Moreira 表示：「Oulu 港正在规划未来的数字化港口将如何运营，Sitowise 很荣幸能够为使用 Unity 实现这一愿景。我们在智慧城市、数字孪生、基础设施、物流规划和市政工程方面的专业知识，将帮助我们为港口的利益相关者和进出口公司提供与时俱进的数字化服务和竞争优势。」
Sitowise使用Unity开发的其他数字孪生城市应用案例
除 Aura 以外，Sitowise 还使用 Unity 为市政工程项目和智慧城市建设的规划、建设、运营全生命周期提供全面的数字孪生解决方案，这包括对城市照明环境、5G信号、资产管理等的模拟。
比如 Espoo 市 Aalto 大学需要一款城市照明模拟器来研究城市建筑设备布局模型。这个模拟器通过使将行业标准照明工程学会（IES）的城市照明配置规划图导入 Unity 构建实时 3D 模型轻松实现。这个应用能够准确模拟城市照明效果，帮助城规和工程师能够在虚拟环境中测试不同的照明布局方案，这个应用还可以对不同厂商的光源进行虚拟测试，并将光源和不同的照明器具和灯杆搭配。
在香港，Sitowise 构建了一个 5G 信号传播模拟器来模拟和原型化城市环境中的 5G 信号的特征和传播行为。城市规划师和工程师可以在和物理环境精确映射的「数字香港」虚拟环境中定制开发 5G 基站和天线的数字资产并设置位置，从而模拟在不同信号技术、场景、环境因素等变量条件下 5G 信号的传播规律。比如建筑物或植物遮挡对信号强度的影响。
另一个案例是 Sitowie 基于 Unity 构建建筑运营维护的孪生案例。Sitowise 将建筑信息模型（BIM）数据、楼宇自控和暖通空调（HVAC）系统的施工图纸（IFC格式）信息相结合，并将物联网传感器和HVAC系统数据与其专用算法联系起来，来监控系统和控制点的最佳运行状态。如果出现异常，系统会向楼宇自控专家发送通知，提醒其检查受影响的组件。在这个案例中，数字孪生技术为已建成建筑的运营维护提供了一个实时监测的可视化平台，并确建筑内的水、电、风等各个系统都可以持续正常运作。
