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出版者:浙江少年儿童出版社

作者:陆昌然

出品人:

页数:196

译者:

出版时间:2000-6-1

价格:8.90元

装帧:平装(无盘)

isbn号码:9787534222047

丛书系列:

图书标签:

• 应用题
• 小学数学
• 数学辅导
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• 课后辅导

科技前沿探索：数字孪生与智慧城市构建 图书简介 本书深入剖析了当前信息技术领域最为活跃和最具变革潜力的两大核心议题：数字孪生（Digital Twin）技术的原理、应用及其在城市管理中的集成，以及智慧城市（Smart City）的顶层设计、关键技术栈与未来发展趋势。本书旨在为工程技术人员、城市规划者、信息技术研究者以及对未来城市形态抱有浓厚兴趣的读者，提供一个全面、深入且具有实践指导意义的知识框架。 第一部分：数字孪生的理论基石与技术架构 数字孪生并非一个孤立的技术概念，而是物联网（IoT）、云计算、大数据分析、人工智能（AI）与仿真建模等多种先进技术的有机融合。本书首先从理论层面界定了数字孪生的概念演进，区分了传统的仿真模型、虚拟化模型与实时映射的数字孪生体之间的本质差异。 1.1 数字孪生的核心要素与层次结构 我们详细阐述了数字孪生体的三大核心支柱：物理实体、虚拟模型和连接机制。虚拟模型不再是静态的CAD图纸，而是具备多尺度、多物理场耦合能力的动态数字表达。本书引入了“孪生生命周期管理”的视角，探讨了从概念设计、建造、运营到最终退役的全过程中，数字孪生如何贯穿并优化每一个阶段。 在技术架构上，本书构建了一个分层的数字孪生模型： 感知层（Data Acquisition Layer）： 重点分析高精度传感器网络、边缘计算（Edge Computing）在实时数据采集与预处理中的作用。讨论了激光雷达（LiDAR）、高光谱成像以及5G/6G通信网络对海量异构数据的低延迟传输保障。 模型层（Modeling & Simulation Layer）： 涵盖了从几何建模到行为建模的复杂过程。深入探讨了基于物理原理的建模（First-Principles Modeling）、基于数据的知识图谱建模以及混合建模方法在处理复杂系统（如交通流、能源网络）时的优势与挑战。 服务与应用层（Service & Application Layer）： 关注数字孪生如何转化为实际的决策支持工具。这包括预测性维护、实时性能优化、以及在虚拟环境中进行“假设分析”（What-if Scenarios）的能力。 1.2 关键技术挑战与数据治理 实现高保真度的数字孪生面临严峻的数据挑战。本书专门开辟章节讨论数据质量、数据集成与互操作性。如何统一不同系统、不同厂商的数据标准，确保模型输入数据的准确性和时效性，是本书着重分析的难点。此外，数据安全与隐私保护，特别是在涉及城市级敏感信息时，采用了何种加密和访问控制机制，也进行了详尽的论述。 第二部分：智慧城市：从概念到落地实践 智慧城市是数字孪生技术最宏大、最具影响力的应用场景之一。本书将智慧城市视为一个复杂的、自我调节的巨型系统，其目标是提升资源利用效率、优化公共服务并增强城市韧性。 2.1 智慧城市顶层设计与规划框架 我们摒弃了以往碎片化的智慧城市建设模式，提倡采用“系统工程”方法论进行顶层设计。本书提出了一个包含基础设施数字化、治理智能化、生活便捷化的“三维一体”智慧城市框架。重点分析了城市信息模型（CIM）在规划、审批和运营中的核心地位，强调CIM是构建城市级数字孪生的基础数据底座。 2.2 关键垂直领域的深度应用 本书通过多个案例研究，展示了数字孪生在城市关键领域的实战应用： 智慧交通： 探讨如何通过孪生交通网络，实时模拟信号配时优化、应急疏导策略，并预测高峰期拥堵的传播效应，实现全域交通的动态平衡。 能源与公用事业： 聚焦于城市电网、水网的数字化映射。讨论了如何利用孪生体进行负荷预测、管网泄漏的早期诊断以及新能源接入的稳定性评估。 城市应急管理与韧性： 这是当前研究的热点。本书分析了在自然灾害（如洪水、地震）发生时，数字孪生如何快速模拟灾害扩散路径、评估基础设施受损程度，并为救援队伍提供最优行动路径建议，从而显著缩短响应时间，增强城市抵御突发事件的能力。 环境质量监控与治理： 讨论了空气质量、噪音污染的实时建模与溯源分析。通过集成气象数据与排放源数据，构建环境数字孪生，实现精准的污染源控制。 第三部分：未来展望与跨界融合 本书的最后部分将目光投向未来，探讨推动智慧城市和数字孪生技术发展的关键驱动力。 3.1 人工智能在孪生体中的角色深化 随着生成式AI和强化学习（Reinforcement Learning）的成熟，数字孪生将从“描述性”和“预测性”进化到“自主决策性”。讨论了如何训练AI代理（Agent）在孪生环境中进行策略学习，使其能够自主管理城市子系统，减少对人工干预的依赖。 3.2 跨域协同与开放生态构建 真正的智慧城市需要打破部门壁垒。本书强调了数据共享平台（Data Exchange Platforms）的重要性，以及如何在法律和技术层面建立信任机制，促使不同利益主体（政府、企业、市民）自愿贡献和使用数据。此外，还探讨了元宇宙（Metaverse）概念与数字孪生的融合潜力，即如何通过沉浸式技术，增强公众参与城市治理的体验。 3.3 可持续发展与社会效益衡量 最终，本书落脚于技术应用的社会价值。如何量化数字孪生和智慧化投入对城市可持续发展（如碳排放减少、能耗优化、居民幸福感提升）的具体贡献，是本书留给读者的思考：技术革新的目标，始终是构建一个更高效、更宜居的未来家园。 本书内容翔实，逻辑清晰，理论联系实际，是致力于推动下一代城市基础设施智能化转型的专业人士不可或缺的参考读物。

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