智慧梁场的核心是提高效率，而数字孪生是连接真实物理梁场和数字虚拟世界的最佳纽带，将两者结合对驱动智慧梁场实现全面智能制造具有重要作用。针对目前梁场在三维模型可视化、多软件数据交换、产前和产后应用及智能决策支持等方面所存在的问题，从真实物理梁场、虚拟梁场、梁场管控系统及梁场孪生数据共四个方面对数字孪生智慧梁场的功能需求进行较为全面的分析。在此基础上，提出了数字孪生智慧梁场的系统架构设计，并对该系统所包括的物理实体层、孪生模型层、数据层、协同服务层和应用层进行了研究和阐述，为今后的数字孪生智慧梁场的建设提供参考。

本研究将数字孪生技术引入高速公路施工进度管理，提出了利用BIM参数化建模和实景建模技术构建山岭地区高速公路数字孪生模型的方法，设计了基于蓝牙技术、GPS技术及ZigBee技术的数据采集和映射方案，并在此基础上构建了基于数字孪生的进度推演模型。本文以雷榕高速公路工程项目为依托，利用数字孪生模型和数据采集技术实时获取现场工程量和进度影响信息数据，通过数据驱动的方式构建进度推演模型，使施工过程中的进度安排、资源配置更加合理，减少由于工期延误造成的成本问题或赶工引发的质量问题。

数字孪生技术可建立现实对象与数字模型的精确对应关系, 进而开展基于真实数据的仿真, 以指导现实对象改进。以北京科技大学土木楼为例, 开展了基于数字孪生架构的建筑火灾安全评估与改造的研究。首先, 利用建筑信息建模(BIM)、物联网（IoT）和云技术(cloud technology), 并集成了风速、人数等实时感知数据, 建立了土木楼的数字孪生模型; 其次, 利用数字孪生模型, 开展基于实测数据的火灾蔓延与人员疏散模拟, 并与基于传统估计数据的模拟结果进行了比较; 最后, 根据模拟结果, 提出了建筑火灾安全的改进方案, 并评测了改进方案的效果, 为建筑消防安全改造提供了准确依据。结果表明: 数字孪生架构下的火灾安全评估结果更接近实际, 可以指导建筑火灾安全改造。

在数字乡村建设中，为解决分布广、数量多的乡村生产设施监测数据集成效率低的问题，本文设计研发了一种基于物联网的乡村生产设施数字孪生管控技术并投入了使用。该技术使用MODBUS-RTU（Remote Terminal Units）协议采集各种生产设施监测数据；采用了MQTT(Message Queuing Telemetry Transport)和实时流数据处理技术，解决监测数据传输不稳定的问题；应用了NFC技术，解决传感器与模型自动关联问题，快速构建生产设施数字孪生模型。应用表明，本方法操作简单，可减少90%的数据映射工作量，且数据的稳定性和时效性高，为生产设施远程、智慧化管控奠定了基础。

为促进数字孪生技术在提升建筑工程建造水平中的应用，本文以文献统计分析、计量学分析、文献内容分析等为主要研究手段，对国内外数字孪生技术在建筑工程领域的学术研究论文进行梳理总结。结果表明，数字孪生技术在设计阶段的应用覆盖了规划设计、概念设计、初步设计、深化设计与模拟仿真等方面；在施工阶段主要集中于施工过程监管、质量、安全控制和人材机管理等方面；在运维阶段主要集中在设备设施管理、维修管理、运维监控、能耗监控和结构安全监测等领域。但当前现有多数工作仍然只停留在模型展示、数据可视化等数字孪生初级使用阶段。未来针对面向建筑工程的数字孪生信息模型、数字孪生平台以及数字孪生技术与建筑工程管理模式融合的研究将成为新的热点。

随着国家“新基建”战略对于建设数字孪生城市建设的指引，我国城市轨道交通工程作为城市公共基础设施的重要组成部分进入了新的发展时期，通过构建数字孪生体系将会加快推动城市轨道交通工程全生命周期智能化进程。本文主要研究了城市轨道交通数字孪生标准体系构建的重点方向：首先阐述了城市轨道交通数字孪生标准体系构建的目的与意义以及当前城市轨道交通数字孪生标准化现状，并就标准体系构建的重点原则进行了分析；其次结合目前制造业的数字孪生模型架构和技术体系，建立了城市轨道交通领域的数字孪生标准体系架构；最后结合国内目前城市轨道交通领域技术体系标准制定的现状，详细分析了物理实体、虚拟实体、平台与服务、连接与集成等技术标准的构建基础与思路，以期促进数字孪生技术在我国城市轨道交通领域的全面推广应用。

北京城市副中心站是北京市未来的交通中心和活力核心，建成后将成为亚洲最大的地下综合交通枢纽，其在建造过程中将BIM技术等现代信息新技术与传统的工程建造技术深度融合，解决了建造过程中的各种难题，实现了智能建造技术创新。本文对北京副中心站建造过程中面临的六大重难点问题进行分析，并基于BIM技术提出解决方案，详细介绍了基于BIM技术的智能策划与智能管理，以及基于BIM技术的智能建造创新应用，尤其是以数字孪生为核心理念的智能化建造平台，最后对本项目实现的目标进行归纳总结，为将来的项目建设和智能建造技术应用提供参考和指导。

针对建筑楼宇设备专业繁多、运营管控不直观、能耗高及“数据孤岛”现象严重等问题，本文开展了基于BIM技术、物联网及数字孪生的智慧楼宇综合管控技术研究。利用BIM技术真实还原建筑的全要素虚拟场景，集成各专业设备的海量实时数据，并与物联网数据有效融合，实现对建筑的可视化和智能化管控。本文总结了一套基于数字孪生技术的智慧建筑综合管控解决方案，研究结果表明该方案能够有效提升建筑运营效率，彻底解决“数据孤岛”问题，具有良好的推广应用价值。

桥梁是一个具有一定象征意义的公共建筑，随着城市建设的发展，对桥梁设计的要求也越来越高。采用BIM+GIS技术辅助桥梁设计、可视化表达设计意图、协助领导决策和传递成果信息具有优于传统方式的效果。本文采用无人机倾斜摄影技术获取项目区域的实景模型，创建三维可视化的设计环境，利用3DGIS平台SuperMap GIS将GIS数据和桥梁BIM数据进行融合构建数字孪生，并发布成在线服务方便随时随地查看，对BIM+GIS在桥梁初步设计中的应用和在交通基础设施信息化中的作用进行了有效探索。

装配式建筑因其施工方便、绿色环保等优点被大力推广。吊装作业作为装配式建筑施工过程的关键环节，其涉及的安全管理要素多且关系复杂。目前的吊装安全风险管理方法仍存在智能化水平低、预测精确度无法保证、安全管理要素无法实时控制等问题。针对以上吊装安全风险管理问题，本文将数字孪生概念引入吊装安全风险管理领域，分析了吊装安全风险诱发因素，搭建了面向吊装安全管理的数字孪生框架，阐述了数字孪生模型的运行机制。同时，针对数字孪生建模这一关键问题，提出物理吊装过程、虚拟吊装过程、虚实信息交互的建模方法，并在某项目中进行实际应用，验证了方法的有效性，为数字孪生在吊装安全风险管理方面的应用提供了理论支撑与技术支持。