CIM是智慧城市和数字孪生城市的重要模型基础，在“新基建”背景下，其重要性愈发突出。本文以国内外研究文献为基础，梳理了CIM的发展过程，总结了CIM的主要研究方向和技术实现平台，并介绍了其典型应用，为开展CIM相关研究提供了重要参考。

数字孪生是数字化转型的重要落脚点, 数据治理是数字孪生物理实体与虚拟实体交互融合的核心, 城市信息模型CIM平台是面向数字孪生的数据治理的重要支撑平台。本文分析了面向数字孪生数据治理的范围与内容, 基于CIM平台提出了数据治理框架, 对基于工作流的数据治理与基于分层分级的多源数据可视化等技术进行了研究, 提炼出上海市CIM平台数据治理建设成果。通过研究与实践证明, 本文提出的数据治理框架具有可行性、扩展性和开放性, 可为数字孪生背景下数据治理研究与应用实践提供参考。

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。

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。

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。

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。

随着基础设施建设的发展，桥梁养护管理面临巨大挑战。基于数字孪生的桥梁养护管理平台，本文结合数字孪生、BIM、GIS及物联网等技术，提出该平台总体架构及技术架构，研究了包括三维环境性能优化与设备数字孪生映射的平台关键技术，实现了平台各类具体功能。该平台已在江苏省泰州市引江河大桥及其他类似桥梁进行了应用，优化了管理手段，提高了养护效率，并推动了养护管理手段的数字化转型。

轨道交通作为城市重要基础设施，其数字化发展在我国城市治理工作中推动诸多领域变革。本文结合轨道交通资产的种类多、分布广、周期长等特征，剖析当前上海轨道交通资产数据管理现状和可视化功能不足以及固资数据不匹配等情况，明确资产管理数字孪生需求和应用。提出以BIM模型为基础，从数据层、应用层、平台层和展示层四个层面对资产管理数字孪生应用的总体思路，并应用于固资移动盘点、可视化盘点等业务。结合GIS系统探索轨道交通房地资源管理，加强房屋台账动态管理、房屋土地信息可视化查看，实现了GIS数据和BIM数据全面整合，提升资产数字化管理水平，进一步提高交通轨道建设的质量与水平，助力智慧城市轨道交通建设。

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。

为解决传统运维中设备机房巡检低效问题，本文研发了基于BIM的建筑机房数字化巡检系统。该系统运用IFC数据标准，完成了设施运维系统异构数据与BIM模型的无缝融合，实现了全生命期运维阶段的BIM三维可视化应用，并在某办公楼设备机房中得到应用。应用系统后设备机房巡检效率提升了4倍，故障预测和响应时间缩短了50%，设备运行能耗下降了约4%~5%，最终提升了该试点项目设备机房高效运维能力。