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1、民航数字孪生应用行业产销需求与投资预测一、 数字孪生建筑数字孪生建筑是将数字孪生使能技术应用于建筑科技的新技术，简单说就是利用物理建筑模型，使用各种传感器全方位获取数据的仿真过程，在虚拟空间中完成映射，以反映相对应的实体建筑的全生命周期过程。数字孪生建筑具有四大特点：精准映射、虚实交互、软件定义、智能干预。数字孪生建筑通过各层面的传感器布设，实现对建筑的全面数字化建模，以及对建筑运行状态的充分感知、动态监测，形成虚拟建筑在信息维度上对实体建筑的精准信息表达和映射。未来数字孪生建筑中，在建筑实体空间可观察各类痕迹，在建筑虚拟空间可搜索各类信息，建筑规划、建设以及民众的各类活动，不仅在实体空间，而
2、且在虚拟空间得到极大扩充，虚实融合、虚实协同将定义建筑未来发展新模式。数字孪生建筑针对物理建筑建立相对应的虚拟模型，并以软件的方式模拟建筑人、事、物在真实环境下的行为，通过云端和边缘计算，软性指引和操控建筑的电热能源调度等。通过在数字孪生建筑上规划设计、模拟仿真等，将建筑可能产生的不良影响、矛盾冲突、潜在危险进行智能预警，并提供合理可行的对策建议，以未来视角智能干预建筑原有发展轨迹和运行，进而指引和优化实体建筑的规划、管理，改善服务。数字孪生建筑典型应用场景有规划设计、建设实施、运营维护。二、 数字孪生城市架构数字孪生城市的典型应用有城市空间现状可视化、规划方案模拟分析、用地指标过程管控、智慧
3、工地监管、社区风格管理、产业网区运营、生态空间治理。数字孪生城市通过对物理世界的人、物、事件等所有要素数字化，在网络空间再造一个与之对应的虚拟世界，形成物理维度上的实体世界和信息维度上的数字世界同生共存、虚实交融的格局。数字孪生城市不仅赋予了城市政府全局规划和实时治理能力，更带给所有市民能感受到的品质生活体验。数字孪生城市执行快速的假设分析和虚拟规划，可迅速摸清城市家底，把握城市运行脉搏；在规划前期和建设早期了解城市特性、评估规划影响，避免在不切实际的规划设计上浪费时间，防止在验证阶段重新进行设计，以更少的成本、更快的速度，推动创新技术支撑智慧城市顶层设计落地。实现智慧城市建设协同创新。数字孪
4、生城市关注城乡居民出行轨迹、收入水准、家庭结构、日常消费等，对相关数据进行动态监测，并纳入模型，实现协同计算。同时，通过在信息空间上预测人口结构和迁徙轨迹、推演未来的设施布局、评估商业项目影响等。优化智慧城市建设并评估其成效，辅助政府在信息化、智慧化建设中的科学决策，避免走弯路或重复、低效建设。对于践踏草坪、非机动车占用机动车道、非机动车逆行等行为，在线推送到城市监督部门曝光，有效地起到警示作用，提升全民文明风气。智慧城市建设发展已近十年，至今却无一个城市自我标榜已建成了智慧城市。事实上，智慧城市面临技术和非技术两大瓶颈难以突破，可谓举步维艰。基于物联网、大数据、人工智能、区块链、量子通信等技
5、术的原始创新极度缺乏，未出现杀手级应用，各功能模块有机融合的ONEICT架构未能实现，造成创新只停留在表面，城市运行和治理的水平有量的提升，但没有质的改变。近日，由工信部牵头编写的2020年数字孪生应用白皮书正式发布，重点介绍了数字孪生技术在智慧制造、智慧城市、智慧交通、智慧能源、智慧建筑、智慧健康6个领域的应用和发展。数字孪生技术在环保领域的应用，通常作为生态环境治理包括智慧城市建设中。中国以智慧城市和新基建为代表的建设模式虽然起步较晚，但爆发速度前所未有。目前全球近1000个提出智慧化发展的城市中，有近500个中国城市，占全球数量的48%。根据智慧城市行业与市场调研报告，2019年中国新型
6、智慧城市规模超过9000亿元，未来几年将保持较快速度增长，预计到2023年市场规模将超过13万亿元。中国城市智慧化中安全综治占比最大，占了37%；其次是慧园区、智慧交通，各占17%；智慧校园占6%；城市级平台占了3%；服务机器人占1%。三、 中国数字孪生行业产业链数字孪生是充分利用物理模型、传感器更新、运行历史等数据，集成多学科、多物理量、多尺度、多概率的仿真过程，在虚拟空间中完成映射，从而反映相对应的实体装备的全生命周期过程。数字孪生可应用于工业生产、智慧城市、大数据医疗等领域。四、 数字孪生产业链上下游情况（一）数字孪生行业与行业上下游关系本行业的上游行业为计算机、网络设备、操作系统及通用
7、软件行业；本行业的下游为各民用机场。（二）数字孪生行业与行业上下游关系说明1、数字孪生上游行业的影响本行业的上游行业为计算机、网络设备、操作系统及通用软件行业，其产业特点为：上游市场为开放市场，计算机、网络设备等硬件产品供应充足，厂商间竞争充分，产品替代性强；技术更新快，产品生命周期短，价格变动大；高端设备、操作系统、数据库等主要由外商提供，且价格较高。上游行业的技术进步、新产品的价格下降均将对主营业务产生积极的促进作用，有利于改进技术研发手段、完善产品性能、提高工程实施效率。2、数字孪生下游行业的影响本行业的下游为各民用机场。近年来，随着国民经济的迅速增长，人们可支配收入的增长，飞机出行因其
8、所具备的便捷性、舒适性和安全性成为人们的首选。根据国家民航局预测，我国民航业将保持105-135%的年增长率。民航业的快速发展，极大刺激了民用机场的建设需求，机场地理信息系统从机场的改扩建到开始运营都发挥着举足轻重的作用。五、 数字孪生市场规模2021年12月，中国民用航空局、国家发展和改革委员会、交通运输部印发十四五民用航空发展规划提出，十三五以来，国家综合机场体系更加完善，颁证运输机场241个，增加跑道41条，地级市覆盖率达到917%，以机场为核心的综合交通枢纽加快形成，在册通用机场339个。同时，民航发展不平衡不充分问题依然突出，民航业依旧面临关键资源不足，基础设施保障能力面临容量和效率
9、双瓶颈。人民出行新需求要求民航全方位优化提升服务水平。我国已转向高质量发展阶段，经济长期向好，中等收入群体规模和比例提升，航空市场潜力巨大，民航发展仍处于成长期。人民对航空服务的便捷性、公平性和多样化、品质化有更高期待，要求民航进一步提高保障能力、扩大覆盖范围、提升服务质量。预计到2025年，全国民用机场数量将达到770个，运输总周转量达到2020年的两倍以上，旅客运输量达到93亿人次。十四五民用航空发展规划提出，民航十四五发展将分为两个阶段把握，2021-2022年是恢复期和积蓄期，抓紧推动改革，促进行业恢复增长；2023年2025年是增长期和释放期，重点要扩大国内市场、恢复国际市场，释放改
10、革成效，加快提升容量规模和质量效率，全方位推进民航高质量发展。未来将继续加大建设投入力度，扩大优质增量供给，突破枢纽容量瓶颈。预计十四五时期运输机场重点建设项目包括新建、迁建、改扩建在内，将有34个续建机场，39个新开工机场，以及67个前期工作项目。根据2016-2020年5月期间国家发改委批复民用机场新建、改扩建和迁建的投资规模计算，新建机场的平均投资5682亿元，改扩建机场平均投资25488亿元，迁建机场平均投资196亿元。根据前瞻研究院假设，若按照在十三五期间，用于机场投资的30%用于智慧机场的建设及改造；在十四五期间，我国新建和改造的机场均往智慧化方向发展，占总投资金额的99%推算，在
11、十四五期间，我国智慧机场投资规模将达到14，947亿元。由于机场基础设施建设智能化标准不断提高，智慧机场行业将进入一个全新、高速的发展阶段。六、 数字孪生产业链结构现阶段，全球范围内，数字孪生技术发展时间短，尚处于起步阶段。欧美等发达国家虽然发展起步早，但技术成熟度也不高，未来还有较大的提升空间。受中国国情需要以及数字孪生技术发展时间较短等因素影响，中国数字孪生技术主要应用领域主要是围绕机械制造领域、航空航天与国防领域、能源与公用事业领域，在国家政策及下游需求的带动下，中国数字孪生技术市场规模出现了较快增长。2014年中国数字孪生技术市场规模约为27亿元，2020年增长到约137亿元，复合增长
12、率311%。七、 数字孪生的意义数字孪生的概念逐步扩展到了模拟仿真、虚拟装配和3D打印这些领域，2014年以后，随着物联网技术、人工智能和虚拟现实技术的不断发展，更多的工业产品、工业设备具备了智能的特征，而数字孪生也逐步扩展到了包括制造和服务在内的完整的产品周期阶段，并不断丰富着数字孪生的形态和概念。随着物联网与5G的快速发展，物理世界与信息世界的联系逐渐增强，而数字孪生则是实现物理域和虚拟域互联互通的有效手段。数字孪生的意义有更便捷，更适合创新；更全面的分析和预测能力；经验的数字化。八、 数字孪生行业壁垒（一）数字孪生品牌壁垒机场数字孪生平台及应用可为机场规划、机场建设、机场维护、机场安全管
13、理提供专业地理信息、实时定位、全生命周期管理等服务，因此其系统的安全性、精准性和稳定性尤为重要，更高的品牌知名度意味着更加成熟的产品和更为完善的服务体系，过往成功案例和品牌影响力对于机场方购买决策影响较大。而树立一个一流品牌又需要长期的资金、技术投入和积累，并反复接受市场考验。因此，新进入者很难快速建立并维持稳定的业务渠道。（二）数字孪生人才壁垒数字孪生软件及应用，对专业技术人才的要求高。要求软件开发人员既能综合运用时空数据、BIM、物联网、云计算、模拟仿真、人工智能等技术，还能针对特定场景进行独有的特征定制研发，一般企业很难同时具备技术。同时，机场、航司、水利等重要设施环境的位置定位精准性要
14、求非常高，但实际上的地理形态差别比较大，信号传输的稳定性又比较容易受到气候和周围电磁场的影响，这对软件开发团队的技术实力要求比较高。若依靠自身研究开发，需要较长时间的积累，并需要对核心技术的研发进行大规模、长时间的持续投入，因此形成了人才壁垒。（三）数字孪生技术壁垒作为知识密集型行业，需满足不同学科的交叉融合和重点基础设施不断发展更新的需要，技术壁垒较高。机场、水利等基础设施建设需求多样性进一步加大了产品开发的技术难度和创新要求。同时，由于人们对飞机出行普遍具有较高的时效性要求，但涉及公共交通安全，如何在客户对时间紧迫性的要求和确保出行安全上作出权衡是机场建设中面对的一个非常棘手的问题，因此机场数字孪生平台及应用对稳定性和安全性要求也相对较高。产品成熟度、系统完善性、定制开发效率、系统可扩展性与技术服务水平作为客户购买的重要考虑因素，也使得拥有全面成熟的产品体系和领先研发技术的服务厂商在该领域内具有明显的竞争优势，也对潜在的市场进入者形成较高的技术壁垒。
民航数字孪生应用行业产销需求与投资预测
