Page 223 - 建筑施工技术与项目管理研究

第五章 建设管理数字化转型

但也面临着诸多挑战。建设管理企业需要充分认识到这些优势和挑战，采取有效
的措施加以应对，以推动大数据辅助决策系统的广泛应用，提高建设管理的数字
化水平。

第五节 数字孪生技术前沿应用

一、数字孪生技术的基本概念

（一）数字孪生的定义
数字孪生（Digital Twin）这一概念最早由美国国家航空航天局（NASA）提出，
用于对航天器进行实时监测和故障预测。简单来说，数字孪生是一种通过数字化
手段创建物理实体的虚拟模型，该模型能够实时映射物理实体的状态、行为和性
能，并与物理实体进行实时交互和反馈的技术。从本质上讲，数字孪生是物理世

界与虚拟世界之间的桥梁，它将物理实体的各种数据（如几何信息、运行状态、
环境参数等）通过传感器、物联网等技术采集到虚拟模型中，使虚拟模型能够准
确反映物理实体的真实情况。同时，虚拟模型也可以对物理实体进行模拟、分析
和预测，为物理实体的优化和决策提供支持。

（二）数字孪生的关键要素
1. 物理实体
物理实体是数字孪生的基础，它可以是任何具有一定物理特征和行为的对象，
如建筑物、机械设备、交通工具等。物理实体通过各种传感器和执行器与虚拟模
型进行数据交互，将自身的状态和行为信息传递给虚拟模型，并接收虚拟模型发

出的指令进行相应的调整。
2. 虚拟模型
虚拟模型是数字孪生的核心，它是物理实体在虚拟世界中的数字化映射。虚
拟模型不仅要具备物理实体的几何形状和结构信息，还要能够模拟物理实体的动

态行为和性能。为了实现这一目标，虚拟模型通常需要结合多种技术，如计算机
辅助设计（CAD）、有限元分析（FEA）、多物理场仿真等。
3. 数据交互
数据交互是数字孪生实现实时映射和反馈的关键。通过传感器和物联网技术，
物理实体的各种数据（如温度、压力、位移等）可以实时采集并传输到虚拟模型

211