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出版者:浙江大学出版社

作者:林祖藻

出品人:

页数:0

译者:

出版时间:2005-9

价格:28.00元

装帧:

isbn号码:9787894900746

丛书系列:

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• 数字化
• 信息技术
• 建筑工程
• 设备管理
• 网络通信

《城市数字孪生与智慧交通系统构建》 图书简介 本书深入探讨了在当代城市化进程加速的背景下，如何有效融合前沿信息技术，构建高精度、高动态的城市数字孪生体（Digital Twin），并以此为基础，发展和优化智慧交通系统（Intelligent Transportation Systems, ITS）。全书内容聚焦于数据采集、模型构建、仿真模拟与实时决策支持等核心环节，旨在为城市规划者、交通工程师以及信息技术专业人士提供一套系统化、可操作的技术框架和实践指南。 第一部分：城市数字孪生理论与技术基石 本书的第一部分奠定了城市数字孪生的理论基础和关键技术支撑。我们首先界定了城市数字孪生的概念、层次结构以及其在城市管理中的核心价值。不同于传统静态的三维建模，数字孪生强调的是实体的实时映射、双向交互与生命周期管理。 1.1 城市多源异构数据的融合与治理： 城市运行数据来源广泛，包括物联网（IoT）传感器数据、地理信息系统（GIS）数据、卫星遥感影像、社会经济统计数据以及移动通信信令数据。本章详细阐述了如何设计高效的数据管道（Data Pipeline），实现这些海量、异构、时空属性各异的数据的清洗、标准化与集成。重点介绍了基于时间序列分析和空间插值技术的异构数据融合算法，确保孪生模型的数据基础具备高保真度和实时性。 1.2 城市物理模型的构建与表征： 成功的数字孪生依赖于精确的物理实体模型。本书详细介绍了基于BIM（建筑信息模型）、CIM（城市信息模型）及点云数据的多尺度建模技术。我们不仅关注静态的基础设施（如道路、建筑、地下管网）的几何建模，更侧重于动态要素的建模，例如植被、水文过程以及城市热岛效应的参数化表征。特别地，我们引入了本体论（Ontology）驱动的方法，用于定义城市要素间的语义关系，提升模型的认知能力。 1.3 实时同步与交互机制： 孪生的核心在于“活的”模型。本章深入分析了实现物理世界与虚拟模型实时同步的关键技术，包括低延迟数据传输协议（如MQTT、Kafka）、事件驱动架构（EDA）的应用，以及如何构建高效的反馈回路，确保虚拟环境的修改能够快速、安全地映射回物理系统。 第二部分：智慧交通系统的核心支撑 第二部分将数字孪生技术应用于解决城市交通领域的复杂挑战，构建新一代的智慧交通系统。 2.1 交通流的数字映射与行为仿真： 传统的交通流模型往往依赖宏观或微观的简化假设。本书提出了一种基于多智能体（Multi-Agent）的城市交通仿真框架。每个交通参与者（车辆、行人、非机动车）都被建模为一个具有决策逻辑的智能体，其行为受环境、交通信号、与其他实体的交互影响。我们详细阐述了如何将实测交通数据（如线圈、卡口、浮动车数据）校准和校正仿真模型的参数，实现高度逼真的交通流复现与预测。 2.2 信号控制与配时优化： 基于数字孪生环境，我们能够进行“沙盘推演”式的信号优化。本章介绍了先进的自适应信号控制算法，包括基于强化学习（Reinforcement Learning, RL）的区域协调控制策略。在孪生环境中，RL智能体可以在不干扰真实交通的前提下，探索数以万计的信号配时组合，寻找最优的延误最小化或通行能力最大化的方案，并将最优策略安全地部署到现场控制器。 2.3 自动驾驶与车路协同（V2X）的仿真验证： 自动驾驶技术的部署对交通基础设施提出了新的要求。本书详细分析了如何利用高精度数字孪生环境（包含厘米级道路几何信息、动态障碍物和恶劣天气模拟）来测试和验证自动驾驶决策算法和V2X通信协议的鲁棒性。我们讨论了传感器模型的精度要求，以及如何模拟信号衰减、多径效应等复杂的无线通信环境，确保测试结果的可靠性。 第三部分：基础设施的智能运维与未来展望 第三部分关注数字孪生技术在城市基础设施生命周期管理中的应用，并展望了未来的发展方向。 3.1 基础设施健康监测与预测性维护： 对于桥梁、隧道、高架道路等关键交通基础设施，本书介绍了如何集成结构健康监测（SHM）系统的数据到数字孪生体中。通过对振动、应力、材料疲劳等数据的实时分析，结合有限元模型（FEM），可以实现对结构损伤的早期预警和精确溯源。预测性维护模型能够在孪生环境中预估设备或构件的剩余使用寿命（RUL），指导运维资源的合理分配。 3.2 城市韧性与应急响应： 在面对自然灾害（如洪水、地震）或突发事故（如大型交通事故）时，城市交通系统的快速恢复能力至关重要。本书展示了如何利用数字孪生体进行情景推演（Scenario Planning），模拟不同应急措施（如临时交通管制、救援资源部署）对城市交通的影响，从而制定出最优化的应急疏散路径和资源调度方案。 3.3 边缘计算与联邦学习在城市交通中的应用： 随着数据量的爆炸式增长，将所有数据汇集到中心云端进行处理的模式面临延迟和隐私挑战。本章探讨了边缘计算（Edge Computing）在加速实时决策（如局部路口控制）中的作用，并介绍了联邦学习（Federated Learning）在保护交通数据隐私的前提下，实现跨区域交通模型协同优化的技术路径。 本书结构严谨，理论与实践紧密结合，辅以大量的案例分析和技术路线图，旨在为构建一个更加高效、安全、可持续的未来智慧城市提供坚实的技术支撑。

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这本书的语言风格自成一派，既有学术著作的精准和严谨，又不乏工程实践者的接地气。它没有过度使用晦涩难懂的术语堆砌，即使是面对那些涉及到深层协议和标准的部分，作者也能用一种近乎于讲故事的方式进行阐述，仿佛一位经验丰富的工程师在午茶时间与你分享他的心得体会。我尤其欣赏作者在描述那些冗长枯燥的技术规范时，所穿插的那些富有哲理性的思考。比如，他对“信息安全”的定义，就超越了单纯的技术防御，上升到了对知识产权保护和读者隐私尊重的伦理高度。这种文笔上的张弛有度，使得阅读过程充满了发现的乐趣，完全没有一般技术手册那种令人望而却步的枯燥感。读起来，你会感觉作者不仅是某个领域的专家，更是一位善于沟通和启发思考的导师。

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初读这本书的章节结构，我立刻被其严谨的逻辑链条所吸引。作者似乎采取了一种“由表及里，由宏观到微观”的叙事策略，从宏大的战略规划层面切入，逐步深入到具体的硬件选型、软件集成乃至最后的运维管理。这种层层递进的讲解方式，极大地降低了理解复杂工程的认知门槛。例如，在探讨云计算平台的弹性伸缩机制时，作者并没有直接抛出复杂的算法，而是先从图书馆日常借阅高峰期的实际业务需求出发进行案例分析，然后才引出背后的技术原理，使得理论不再是空中楼阁，而是紧密服务于现实场景的解决方案。其中对不同厂商技术标准的对比分析部分，更是体现了作者深厚的行业洞察力，没有偏袒任何一方，而是客观地指出了各自的优劣和适用场景，这种中立且深刻的分析，对于正在做采购决策的专业人士来说，无疑是极具参考价值的宝贵信息。

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这本书的深度和广度，完全超出了我对一本“基础设施建设”主题书籍的预期。我原本以为它会集中火力于服务器和存储阵列等硬性指标的罗列，但惊喜地发现，作者将大量的篇幅用于探讨信息服务的“软基石”。特别是关于元数据管理和知识组织体系构建的那几章，简直是本领域的教科书级别范例。作者对本体论和分类学的深刻理解，清晰地体现在如何设计一个能够适应未来十年知识增长的柔性信息架构中。这种前瞻性思维，着实让人佩服，它促使读者跳出当前技术的限制，去思考十年后读者需要什么样的信息获取体验。书中对数字人文研究如何反哺信息系统设计的一些探讨，更是令人耳目一新，成功地搭建起了技术构建者与最终用户之间的桥梁。

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这本书的装帧设计着实令人眼前一亮，那种沉稳中带着一丝现代气息的封面，让人一看就知道这不是一本泛泛而谈的科普读物，而是对一个特定领域有着深入钻研的专业之作。内页的排版也十分考究，字体大小和行间距都拿捏得恰到好处，即便是长时间阅读，眼睛也不会感到明显的疲劳。我特别欣赏作者在图表和示意图上的用心，那些复杂的系统架构图，绘制得逻辑清晰，层次分明，即便是初次接触信息工程领域的读者，也能通过这些视觉辅助工具，迅速把握住核心概念的脉络。尤其是关于数据流向和网络拓扑的部分，用色和线条的粗细变化，精准地传达了信息传输的优先级和重要性，这在很多同类书籍中是难得一见的细致。这本书的纸张质感也相当不错，拿在手里有一种厚重且踏实的感觉，完全符合其探讨“基础设施建设”这一宏大主题应有的分量。翻阅的每一个瞬间，都能感受到出版方在工艺上的精益求精，让人有种物超所值的满足感。

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我向几位从事图书馆自动化工作的朋友推荐了这本书，他们的反馈都非常一致：这是一本可以“带着问题去读，读完带着答案走”的书。它不仅系统地梳理了建设过程中可能遇到的所有技术挑战，更关键的是，它提供了一套解决问题的思维框架。书中列举的多个国内外经典项目的实施案例，详略得当，没有停留在表面，而是深入剖析了项目失败或成功的关键节点，尤其是一些在跨部门协作、预算控制和技术选型冲突中的决策过程，写得非常真实和坦诚。对于我们这些处于信息技术与传统服务交叉口的工作人员来说，这本书提供的不仅仅是技术蓝图，更是一份实战指南和一份职业发展的路线图。它教会的不是如何“搭建”系统，而是如何“持续优化”一个面向未来的知识服务生态。

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