国际资讯 | [日]建立城市模型，实现数字孪生/《铁路行业的碳中和倡议》(2023.8)

PLATEAU计划将在2023年度继续推进日本各地3D城市模型的开发、利用和开放数据

PLATEAU计划是国土交通省为促进数字孪生城市* 于2020年度开始主导的项目。PLATEAU一词取自法国哲学家吉尔·德勒兹（Gilles Deleuze）和菲利克斯·加塔利（Félix Guattari）合著的《千高原》（Mille Plateaux），PLATEAU代表着去中心化以及对交互多样且自律的追求。

* 数字孪生最早由美国国防部提出，用于航空航天飞行器维护保障。数字孪生城市是在建筑信息模型（BIM）和城市三维地理信息系统（GIS）的基础上，利用物联网技术把物理城市的人、物、事件和水、电、气等所有要素进行数字化，然后在网络空间上构造一个与之完全对应的“虚拟城市”，形成物理维度上的实体城市和信息维度上的数字城市同生共存、虚实交融的局面。

计划的主要内容是将城市活动的平台数据用于3D城市模型的开发，并以开放数据的形式发布，这样每个人都可以自由提取和利用城市数据。

在2022年度，3D城市模型的开发范围已扩大到全日本约130个城市，政府和民营的各领域也已开发出大量实例，其社会价值正在逐步显现。

今年这些工作将得到进一步发展。国家政府、地方政府、民营企业和研究机构等各种实体将合作构建一个共创的生态系统，推动3D城市模型的开发、利用和开放数据转化。

具体来说，PLATEAU计划在2023年度的主要目标有以下五方面。

（1）建立多领域协作的生态系统

• 为实现能够协作的生态系统，制定中长期愿景和战略路线；

• 促进PLATEAU计划相关成果的国际影响力，包括在开源地理信息大会（FOSS4G: Free and Open Source Software for Geospatial）和各类展览中的展示与介绍；

• 针对3D城市模型，优化WebGIS引擎开发（图1）。

图1  WebGIS引擎

（2）数据开发的高效化与简化

• 根据3D城市模型的需求和使用情况更新标准产品规格；

• 完善“建筑物LOD2模型自动生成工具”（图2），进一步开发LOD1-2道路模型自动生成工具；

• 开发以3D城市模型为素材，能够创建高质量数字孪生数据的AI。

图2  建筑物LOD2模型自动生成工具

（3）打造未来的优秀开发案例

• 利用SAR卫星数据开发雨洪灾害侦测模拟系统，可用于估算损失，为出具自‎然灾害‎证明提供便利，加快保险索赔的支付；

• 建立高效的地下埋藏物模型创建方式以及与BIM模型的协同系统，以支持埋设结构查询等。连接地下通道和BIM模型的3D导航系统，提高游客的便利性；

• 利用扩展现实（XR: Extended Reality）技术开发会议辅助工具，推动公民参与的社区发展；

• 通过官民协作开发树木数据收集系统和树木管理数据库，以提高公园管理效率；

• 针对3D城市模型优化视觉定位系统（VPS: Visual Positioning System），并推动此技术的实施；

• 无人机路线模拟器，减少无人机自主飞行的工时；

• 根据点云数据自动生成桥梁模型等的系统，推进城市高速公路的高效管理（图3）。

图3  点云数据自动生成桥梁模型

（4）推动开放的创新模式

• 计划推广方面：更新网站和概念片，制定整个项目的沟通计划、艺术指导等相关内容；采访各领域专家，了解数字孪生、元宇宙、DX等最新知识，并体现在PLATEAU计划的推广中；

• 技术分享方面：为不同技术领域制作开发教程，分享利用3D城市模型开发应用的知识；

• 技术支持方面：支持地方政府和工程界等当地实体主办方开展各类开发活动，包括PLATEAU AWARD、黑客马拉松等。为政府部门制定以GIS为核心（包括3D城市模型）的培训计划，以提高地方政府的数字化能力；

• 扩展3D城市模型的可视化数据平台PLATEAU VIEW 2.0的功能，开发PLATEAU VIEW 3.0。包括改进用户界面，改善用户体验，提高渲染质量和性能，增强搜索功能，增加绘图功能等（图4）；

• 改进3D城市模型开源数据库PLATEAU SDK 2.0的用户界面，改善用户体验，增加素材编辑功能。同时开发一系列组件以提高渲染质量，支持GIS和增强现实（AR: Augmented Reality）应用程序的开发（图5）。

图4  PLATEAU VIEW 2.0

图5  PLATEAU SDK 2.0

（5）鼓励本地社会实践

• 全国地方政府在实施PLATEAU计划的同时，参与“城市空间信息数字基础设施建设支援项目”。该项目由PLATEAU计划补贴，旨在促进3D城市模型的开发、利用和开放数据的转化；

• 为PLATEAU的商业化举办配套的推广活动；

• 为支持地方政府引入3D城市模型提供各种技术支持，包括案例研究、开发指南、3D城市模型导入指南、常见问题和成本估算工具等。

图1—图5及资讯来源：https://www.mlit.go.jp/report/press/toshi03_hh_000101.html

铁路部门加速碳中和研究小组发布《铁路行业的碳中和倡议》

自2022年3月起，为实现2050年碳中和、去碳化社会，国土交通省成立的“铁路部门加速碳中和研究小组”针对加快减少铁路部门的二氧化碳排放展开了多次讨论与研究。2023年5月26日，该小组发布了《铁路行业的碳中和倡议》，内容包括具体目标值的设定和战略路线。

倡议分为7章，1—3章主要阐述目前日本铁路业的现状，4—7章说明了推进未来铁路部门碳中和的方向与内容。下文将对以上两部分进行整理和概述。

（1）目前日本铁路业的现状

• 日本铁路业的特征：日本是世界上铁路客运量最高的国家之一，其在公共交通工具中所占份额也高于其他国家（根据2019年统计结果显示，日本铁路客运量占全部交通工具的30%，英国占比9%，美国占比1%）；与其他运输方式相比，铁路在环境友好方面处于领先地位，其能源效率高，单位运量的二氧化碳排放量低。

• 铁路业的二氧化碳排放现状：铁路运行中的二氧化碳排放量约占铁道业碳排放总量的四分之三（76%），减少这一排放是最有效的。

• 铁路资产的特性：与其他交通资产相比，铁路资产包含着支撑全国各地社会经济活动的铁路站点和大面积辐射的铁路网，具有得天独厚的优势。铁路资产的特点体现为：站台、车库、线路铺设地区等不同种类；车站成为地区内的枢纽；已形成区域交通网络（图6）。

图6  铁路资产总体概念图

（2）推进未来铁道部门碳中和的方向与内容

• 铁路业本身的脱碳：加快引进高效车辆（如搭载碳化硅功率器件*的车辆等）；将车辆减速时产生的再生电力用再生蓄电装置储蓄起来并加以再利用；通过蓄电池车辆和柴油混合动力车辆实现非电气化路段的大幅电气化；使用非化石柴油，开发和引进氢燃料电池列车。

* 碳化硅功率器件可显著降低电子设备的能耗，被誉为带动新能源革命的“绿色能源器件”。

• 活用铁路资产：利用铁路固定资产安装太阳能发电设施，实现能源部分自产；安装大型蓄电池，促进能源再利用；建设微电网或氢枢纽，实现更环保的能源运输方式（图7）。

图7  活用铁路资产，实现更高效的能源利用

• 使用更环保的铁路：铁路减排放效果更加可视化，以引导公司、运输单位、普通消费者的选择；对货运铁路而言，通过提高设施弹性，提供实时信息以及安装转运站等方式加强运输能力，从而促进转变。

依托以上三种主要的脱碳方式，近期目标是在2030年后将铁路部门的二氧化碳排放量（以2013年的1177万吨为基数）减少至46%（约540万吨）。远期则力图在2050年让铁路继续成为交通运输领域的环保领导者并实现铁路本身的碳中和（绿色铁路），作为最基本和最普遍的交通基础设施推进碳中和社会。UPI 

图6—图7及资讯来源：https://www.mlit.go.jp/report/press/tetsudo01_hh_000190.html

以上资讯由本刊日本站 邵帅 邓奕 供稿

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编辑 | 张祎娴

排版 | 顾春雪

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