CCS L 67
团体标准
T/COSOCC 025—2024
城市数字孪生 信息交互要求
City digital twin—Information interaction requirements
2024 - 09 - 20发布2024 - 09 - 20实施
中国基本建设优化研究会 发布
目次
前言 ....................................................................... II
引言 ...................................................................... III
1 范围 ..................................................................... 1
2 规范性引用文件 ........................................................... 1
3 术语和定义 ............................................................... 1
4 交互总体要求 ............................................................. 1
5 交互主体和对象 ........................................................... 2 交互主体 ............................................................. 2
交互对象 ............................................................. 2
6 交互方式和性能 ........................................................... 2 交互方式 ............................................................. 2
交互性能 ............................................................. 3
7 交互框架 ................................................................. 3
8 交互服务内容 ............................................................. 4 数据交互服务 ......................................................... 4
模型交互服务 ......................................................... 4
事件交互服务 ......................................................... 4
应用交互服务 ......................................................... 5
9 交互技术要求 ............................................................. 5 数据采集与处理 ....................................................... 5
数据传输与共享 ....................................................... 5
模型构建与虚拟仿真 ................................................... 5
事件检测与处理 ....................................................... 6
安全与隐私保护 ....................................................... 6
参考文献 .................................................................... 7
T/COSOCC 025—2024
II
前言
本文件按照GB/T 1.1—2020《标准化工作导则 第1部分：标准化文件的结构和起草规则》的规定起草。
请注意本文件的某些内容可能涉及专利。本文件的发布机构不承担识别专利的责任。
T/COSOCC 025《城市数字孪生 信息交互要求》与T/COSOCC 022《城市数字孪生 总体要求》、T/COSOCC 023《城市数字孪生 数据要求》、T/COSOCC 024《城市数字孪生 三维建模要求》、T/COSOCC 026《城市数字孪生 成熟度评价规范》共同构成城市数字孪生规划、建设的基本型标准体系。
本文件由中国基本建设优化研究会提出并归口。
本文件起草单位：中乾思创（北京）科技有限公司、蓝象标准（北京）科技有限公司、浙江大学、中国民航大学、中移（杭州）信息技术有限公司、雄安雄创数字技术有限公司、中国联合网络通信有限公司智能城市研究院、嵩嘉标准化技术服务（北京）有限公司。
本文件主要起草人：孟祥宏、段小莉、李晶、李知艺、冯霞、吴晗、马晓彪、谢继文、冯大刚、金永承、董正浩、张德保、姜冰、邱天、张红艳、王致远、乔华阳。
本文件为首次发布。
T/COSOCC 025—2024
III
引言
当前，智慧城市建设已经成为推动我国经济改革、产业升级、提升城市综合竞争力的重要驱动力，是城市可持续发展的重要方向和途径。城市数字孪生是利用数字孪生技术，以数字化方式创建城市物理实体的虚拟映射，借助历史数据、实时数据、空间数据以及算法模型等，仿真、预测、交互、控制城市物理实体全生命周期过程的技术手段，可以实现城市物理空间和社会空间中物理实体对象以及关系、活动等在数字空间的多维映射和连接。城市数字孪生丰富的内涵和特征决定了它的实现具有高度复杂性，涉及一系列复杂技术。其中，感知互联、实体映射、多维建模、时空计算、仿真推演、可视化、虚实交互等相关技术构成了城市数字孪生关键技术体系。城市数字孪生契合了当前为产业转型升级赋能的战略需求，是城市在物理空间、社会空间、数字空间融合发展的基础技术手段，是智慧城市建设新的创新源和发力点，将成为智慧城市发展新阶段的核心底座。
国家高度重视城市数字孪生发展，出台了一系列相关政策，各地也开始积极贯彻实施。随着技术的不断发展和各地实践的开展，城市数字孪生已经逐步形成以基础、硬件、软件、应用、安全和服务为核心的产业生态。随着城市数字孪生技术的应用实施，亟需对总体要求、数据要求、建模要求、信息交互、成熟度评价等方面制定标准，规范和引导产业健康发展。
本文件是《城市数字孪生》系列文件之一，本系列文件结构如下：
——T/COSOCC 022 《城市数字孪生 总体要求》
——T/COSOCC 023 《城市数字孪生 数据要求》
——T/COSOCC 024 《城市数字孪生 三维建模要求》
——T/COSOCC 025 《城市数字孪生 信息交互要求》
——T/COSOCC 026 《城市数字孪生 成熟度评价规范》
本文件规定了城市数字孪生的信息交互总体要求、交互主体和对象、交互方式和性能、交互框架、交互服务内容、交互技术要求等内容，旨在为设计方、建设方、实施方等主体提高信息的获取和使用提供支撑，有利于数字孪生相关方跨行业协作，提高协同作业效率，促进数字孪生城市中信息交互的规范化和可持续发展，提高智慧城市建设进度。
T/COSOCC 025—2024
1
城市数字孪生 信息交互要求
1 范围
本文件规定了城市数字孪生的信息交互总体要求、交互主体和对象、交互方式和性能、交互框架、交互服务内容、交互技术要求等内容。
本文件适用于城市数字孪生项目中的信息交互规划、设计和建设等活动。
2 规范性引用文件
下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中，注日期的引用文件，仅该日期对应的版本适用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。
GB/T 18976 以人为中心的交互系统设计过程
GB/T 43351 无障碍设计 触摸导引地图的内容、图形和表达方法
T/COSOCC 022 城市数字孪生 总体要求
3 术语和定义
T/COSOCC 022界定的以及下列术语和定义适用于本文件。
信息交互 information interaction
在信息发送方和接收方之间进行的双向交流过程，涉及信息的发送、传递和接收。
注：
在数字孪生城市中，指物理城市与数字城市之间，以及数字城市内部各系统之间的信息交流与传递。
虚拟仿真 virtual simulation
基于真实的城市数据和信息，构建一个与真实城市相对应的虚拟模型，并支持通过算法模拟城市的各种动态过程和复杂系统。
模型 model
利用数字技术对城市实体空间进行抽象和模拟，形成的数字化模型。
注：
包括但不限于三维模型、仿真模型等。
事件 event
在城市数字孪生系统中发生的影响城市运行和管理的各种事项。
注：
包括但不限于突发事件、灾害事件等。
4 交互总体要求
信息交互应符合T/COSOCC 022的要求。
城市数字孪生系统的信息交互应遵循以下原则：
a)
实时性：能及时传递和处理最新信息，反映城市实时运行状态；
b)
准确性：确保数据和处理结果准确反映物理城市的实际情况；
c)
安全性：确保数据的安全性和隐私保护，采取必要的安全措施，防止信息泄露和篡改；
d)
一致性：信息交互遵循统一的标准和规范，确保系统内外数据和接口的一致；
e)
可扩展性：能适应城市数字孪生系统规模的扩大和复杂性的增加。
T/COSOCC 025—2024
2
5 交互主体和对象 交互主体
5.1.1
交互主体由在城市数字孪生系统中参与信息交互的个体或组织组成，包括不限于以下主体：
a)
政府机构：负责城市管理和政策制定、规划、服务提供；
b)
企业与组织：参与城市服务提供、技术创新与应用开发；
c)
市民：城市服务的消费者与信息反馈者；
d)
智能设备与系统：如传感器、监控、无人机、自动驾驶车辆，负责自动数据收集与执行。
5.1.2
交互主体通常具备以下特征：
a)
多样性：交互主体可以是政府机构、企业、研究机构、市民以及智能系统等；
b)
角色定义：每个交互主体在系统中都有明确的角色和职责，这些角色定义了它们在信息交互过程中的权限和功能；
c)
接入能力：交互主体应具备与城市数字孪生系统交互的技术能力和权限。 交互对象
5.2.1
交互对象指的是交互主体所操作或接收的数据、信息、平台、实体或服务等，包括不限于以下对象：
a)
物理实体：包含山水林田湖草沙、城市基础设施（道路、桥梁、地下管线等）、公共服务设施、建筑、车辆、人等；
b)
数字实体：物理世界和业务孪生映射的数字资产，包括三维模型、遥感影像、电子地图、城市规划、城市建设、城市运营等数据；
c)
基础数据平台：包括不限于云平台、区块链平台、数据湖、数据仓、数据管理平台等；
d)
应用服务：包括不限于智能交通、环境监控、应急响应系统、城市规划工具等，是数据交互服务的具体应用；
e)
应用程序接口（API）：包括不限于服务接口、数据交换、功能接口、应用编程接口，是数据交互的技术桥梁。
5.2.2
交互对象应符合下列要求：
a)
标准化：应遵循统一的数据标准和格式，以确保信息的一致性和可理解性；
b)
安全性：交互对象的传输和存储必须符合数据安全和隐私保护的要求；
c)
实时性：能反映城市运行的实时状态，以支持及时的决策和响应。
6 交互方式和性能 交互方式
交互方式指交互主体与对象之间信息交换的方法和渠道，包括直接交互和间接交互等，应符合下列要求：
a)
直接交互：通过用户界面直接输入或查询信息
1)
用户界面交互：提供直观、易用的用户界面（UI），允许用户通过点击、拖动、选择等操作与系统进行交互，执行数据查询、模型浏览、事件处理等操作，并考虑无障碍交互设计，确保符合Web无障碍指南（WCAG）以及GB/T 18976、GB/T 43351的要求，以确保用户界面直观、易用；
2)
沉浸式体验：集成增强现实/虚拟现实/扩展现实/混合现实（AR/VR/XR/MR）技术，提供沉浸式场景体验，如虚拟导览、环境模拟、应急演练等；
3)
自动化交互：利用物联网设备和传感器网络自动收集和分发数据，支持与物联网设备的通信和交互，如通过消息队列遥测传输（MQTT）、CoAP（一种计算机协议）等协议接收物联网设备发送的数据，或将控制指令发送给物联网设备；
b)
间接交互：通过智能代理或中间件进行信息的自动处理和反馈
1)
API交互：提供标准化的API接口，允许第三方应用程序或系统集成与系统进行数据交换、模型调用和事件处理；
T/COSOCC 025—2024
3
2)
命令行交互：支持通过命令行界面（CLI）进行交互，为高级用户提供灵活、强大的操作和控制能力；
3)
智能体交互：集成智能体（Agent）技术，支持智能代理与系统之间的交互，实现复杂任务的自动化处理和决策。例如，智能体可以在后台持续监控数据变化，自动触发预定义的操作或警报，提供个性化建议和优化方案，提升系统的自主性和智能化水平。 交互性能
交互性能包括实时性、并发处理、稳定性与安全、性能监控与优化。
a)
实时性
1)
延迟：交互响应时间不应超过2000毫秒，关键交互如应急响应时间更短，确保即时反馈；
2)
数据刷新：关键数据更新频率应至少分钟级，紧急响应场景需秒级更新，确保实时决策。
b)
并发处理
1)
并发承载：系统设计应至少支持百万级并发连接，确保高流量下不崩溃，关键事件应对需更高承载；
2)
资源优化：动态资源分配，应按需自动扩展，高峰时增容，低谷时减，降低成本。
c)
稳定性与安全
1)
服务级别协议（SLA）：服务可用性应不低于99%，关键服务99%，确保高可靠性，故障快速恢复；
2)
安全传输：应加密传输，数据存储加密，符合欧盟通用数据保护条例，防窃听、防篡改。
d)
性能监控与优化
1)
实时监控：系统、网络、数据流、应用层应全方位监控，应具备预警机制，能及时响应；
2)
持续优化：应进行性能分析，定期评估，瓶颈识别，技术升级，持续迭代优化，提升效率。
7 交互框架
城市数字孪生系统的信息交互框架应包括以下层次：
a) 数据层：负责数据的采集、处理、存储、查询和可视化等，为上层提供统一的数据接口；
b) 模型层：负责模型的构建、渲染、分析和共享等，为上层提供统一的模型接口；
c) 事件层：负责事件的监测、预警、处理、记录和发布等，为上层提供统一的事件接口；
d) 应用层：负责实现各种城市数字孪生应用功能，包括但不限于可视化、仿真、决策支持、集成扩展等。
城市数字孪生信息交互框架见图1。
T/COSOCC 025—2024
4
图
1 城市数字孪生信息交互框架
8 交互服务内容 数据交互服务
数据交互服务应符合下列要求：
a)
数据采集与接入：支持各种数据源采集和接入数据，如传感器、摄像头、历史数据等；
b)
数据处理与分析：支持对采集的数据进行清洗、融合、分析等处理，提取有用的信息；
c)
数据存储与管理：具备数据存储和管理机制，确保数据的可靠性和可访问性；
d)
数据查询与检索：具备数据查询和检索功能，方便用户获取所需的数据信息；
e)
数据可视化与展示：支持将数据以图形、图像、报表等形式展示给用户，提供直观的数据洞察。 模型交互服务
模型交互服务应符合下列要求：
a)
模型构建与更新：支持根据城市数字孪生系统需求，建立和更新各种数字模型；
b)
模型渲染与展示：利用图形和图像技术对数字模型进行渲染和展示，提供逼真的城市数字孪生环境；
c)
模型分析与仿真：支持对数字模型进行分析和仿真，具备决策支持和预测功能；
d)
模型共享与交换：支持数字模型的共享和交换，促进城市数字孪生技术的合作与创新。 事件交互服务
事件交互服务应符合下列要求：
a)
事件监测与预警：支持通过各种传感器和监控系统，实时监测城市运行状态，及时发现和预警潜在事件；
b)
事件处理与响应：支持针对发生的事件，采取相应的处理措施，及时响应和处置事件；
c)
事件记录与追溯：支持记录事件的发生和处理过程，具备事件追溯和分析功能；
d)
事件信息发布与通知：支持将事件信息及时发布给相关人员，提醒他们注意安全和应对措施。
T/COSOCC 025—2024
5
应用交互服务
应用交互服务应符合下列要求：
a)
仿真模拟：
1)
支持基于城市数字孪生模型的实时仿真与预测，模拟不同场景下城市运行的状态和趋势；
2)
允许用户调整模拟参数，如交通流量、人口分布、环境条件等，以评估不同策略和政策的效果；
3)
提供模拟结果的量化分析和可视化展示，帮助用户直观理解模拟结果及其影响；
b)
可视化展示：
1)
支持利用三维建模、VR、AR等先进技术，构建高保真度的城市数字孪生可视化平台；
2)
支持多种视图切换，如全景视图、细节视图、动态轨迹追踪等，满足不同用户的观察需求；
3)
能实现关键指标和数据的实时动态展示，如交通拥堵情况、环境监测数据、公共安全事件等，便于用户快速掌握城市运行状态；
c)
决策支持：
1)
集成数据分析、数据挖掘和人工智能算法，为决策者提供基于大数据和模型仿真的智能决策支持。
2)
支持基于历史数据和实时数据的对比分析，发现潜在问题和趋势，为决策提供科学依据。
3)
提供决策建议和优化方案，帮助决策者制定更加合理和有效的政策和管理措施。
d)
集成与扩展：
1)
支持与其他城市管理系统和平台的无缝集成，如交通管理系统、环境监测系统、应急指挥系统等，实现数据共享和协同工作；
2)
提供开放的API接口和开发文档，支持第三方应用的接入和定制开发，满足不同用户的个性化需求；
3)
具备良好的可扩展性，能适应未来技术和业务发展的需求，为城市数字孪生系统的持续升级和演进提供基础。
9 交互技术要求 数据采集与处理
数据采集与处理应符合下列要求：
a)
数据采集协议：采用MQTT、CoAP等物联网通信协议，确保数据采集的实时性和准确性。同时，制定数据格式和标准，进行数据的处理和交换；
b)
数据预处理：应用数据清洗、去噪、融合等技术，利用滤波、插值、异常检测等方法提高数据质量和可用性；
c)
数据存储技术：采用分布式数据库或数据仓库，结合云存储技术实现大规模数据的高效存储、管理和备份，确保交互数据和交互过程数据的可靠性、可访问性和可追溯性。 数据传输与共享
数据传输与共享应符合下列要求：
a)
传输协议：使用标准的网络通信协议、物联网通信协议，如传输控制协议（TCP）、网际互连协议（IP）、用户数据报协议（UDP）、lora（一种远距离低功耗无线电技术标准）等，以确保数据在传输过程中的稳定性和可靠性；
b)
数据压缩与加密：采用高效的数据压缩技术减少传输所需带宽，同时使用加密技术确保数据传输的安全性，防止数据泄露或被篡改；
c)
数据同步机制：建立高效的数据同步机制，确保数字孪生平台与物理城市之间的数据保持一致；
d)
数据共享接口：提供标准化的数据共享接口，支持跨系统、跨平台的数据共享与交换。 模型构建与虚拟仿真
模型构建与虚拟仿真应符合下列要求：
T/COSOCC 025—2024
6
a)
三维模型构建：利用地理信息系统（GIS）和建筑信息模型（BIM）技术，构建城市的基础设施模型，如建筑、道路和绿化，确保模型的精细度满足需求；
b)
虚拟环境生成：使用引擎渲染技术，创建逼真的城市环境模拟。引入动态光源和阴影效果，实现光照和天气系统的模拟；
c)
仿真算法设计：采用计算流体力学（CFD）、离散事件模拟（DES）、Agent-based模型等算法，模拟城市动态过程和复杂系统行为，支持人流、车流、能源供应等多方面仿真；
d)
实时数据驱动：通过应用程序编程接口（API）或数据抓取技术，引入实时数据源，如交通流量、气象数据等，实现虚拟环境的实时动态仿真；
e)
模型渲染与可视化：采用图形处理器（GPU）加速渲染技术，提高模型渲染的速度和质量。利用VR/AR技术，提供沉浸式的城市数字孪生环境体验。 事件检测与处理
事件检测与处理应符合下列要求：
a)
事件检测算法：应用深度学习、时序模型、图神经网络等算法实现事件的快速检测和识别；
b)
事件预警机制：根据事件的性质和影响范围，设定相应的预警级别。利用告警系统或推送通知技术，及时向相关人员发送预警信息；
c)
事件处理策略：针对不同的事件类型和规模，制定应急预案和处理流程。采用自动化决策支持系统，辅助决策者进行事件应对和处置；
d)
事件管理系统：建立事件管理系统，实现事件的全生命周期管理。利用大数据分析技术，对事件数据进行挖掘和分析。 安全与隐私保护
安全与隐私保护应符合下列要求：
a)
数据加密技术：采用对称加密算法（如AES）或非对称加密算法（如RSA），对敏感数据进行加密存储和传输，确保数据在传输和存储过程中的安全性；
b)
身份认证与访问控制：建立多层次的身份认证机制，如用户名密码、动态令牌等。利用OAuth等开放授权协议，实现细粒度的访问控制；；
c)
隐私保护策略：制定数据采集、处理和共享的隐私保护策略，确保用户数据匿名化、去标识化，并遵守相关法规；
d)
安全审计与监控：建立日志监控、异常检测系统，实施安全审计，发现并阻止潜在的安全威胁，确保系统的安全性和稳定性。
T/COSOCC 025—2024
7
参考文献
[1]
GB/T 25069 信息安全技术 术语
[2]
T/ISC 0022 数字孪生城市平台技术要求
[3]
T/ZGCSC 002 数字孪生城市软件人机交互技术总体要求
评论