數字孿生圖書館智慧應用場景建設研究

中圖分類號：G250 文獻標識碼：A 文章編號：1003-1588（2025）04-0128-04

在數字化轉型發展過程中，數字孿生（DigitalTwin，簡稱DT）技術應運而生并廣受關注。數字孿生是物理實體與數字虛擬空間的融合，在工業互聯網和管理領域具有廣泛而深遠的應用前景。數字孿生技術是智慧管理的基礎技術之一，指通過數字化和虛擬化的手段和物理模型，基于管理全生命周期全過程，在虛擬數字空間中構建一個模擬實體空間，實現對管理過程和全要素的檢測、分析、判斷和優化的一種新興技術形態，并能預測潛在風險，合理有效地規劃或對相關資源和設備進行有效維護。

1數字孿生在構建圖書館智慧場景應用中的價值

1.1整合圖書館多源數據資源

圖書館是知識管理和服務的重要部門，硬件設備和知識文獻資源信息存量大、結構復雜、數據多源，需要將多源數據資源都分門別類地加以存儲和處理，推動圖書館虛實空間的融合，實現圖書館全要素、全生命周期的協調服務。數字孿生將圖書館信息數據進行深度融合，增強了實體世界與信息世界的一致性。

1.2 滿足用戶個性化場景服務需求

數字孿生帶動圖書館的技術升級，通過二維碼、傳感器等射頻識別數據方式對實體世界的整體感知，為用戶構建更適宜的閱讀學習場景，并通過跟蹤記錄用戶的個人瀏覽、使用的信息記錄等，為用戶提供更精準的服務。圖書館根據用戶檢索的內容、數據庫的選擇及虛擬空間的訪問等歷史數據的分析，呈現用戶需求。

1.3提升圖書館智慧科研服務水平

智慧科研為用戶提供不同情境下的資源使用，使用戶在安全、直觀和可視化的方式下改善用戶的智慧科研體驗界面，實現了高品質的智慧科研體驗。數字孿生結合基礎設備和服務，通過數據的輸入輸出映射，實現對圖書館的擴展，提供具有高仿真動態交互的學習體驗，不僅強化了圖書館在科研服務中的角色定位，而且也提升了圖書館的綜合能力[1]。數字孿生圖書館實現智能交互融合精準化管理，促進數字資源共享、會議互動直播等業務的開展，提升圖書館作為科研中心的核心數據主體地位，對于圖書館場景服務變革具有重要的現實意義[2]。圖書館應積極與高校內外各院系及研究機構加強合作，高效整合不同學科的科研信息與數據，對物理空間進行建模，將科研所需的各種資源動態呈現出來，嵌入科研全過程，實現智慧科研服務的落地[3]

1.4打造圖書館智慧空間服務

圖書館利用智能檢測數據實現對圖書館空間規劃與服務項目的完善，優化其服務資源供給，對圖書館軟硬件設施支持及數據庫資源管理等各類服務進行重新優化，為用戶提供更優質的服務。在數字孿生的助力下，圖書館的實時運行數據被全方位記錄，實現對用戶情景數據等的全時段采集[4]，通過虛實互聯與集成的物聯網在虛實空間同步舉辦學術會議，全景視頻同步傳輸、實時監控等技術的支撐強化對事物的認知和理解[5]。

2數字孿生圖書館智慧場景應用系統的構建

2.1數字孿生圖書館智慧場景建設理念

數字孿生技術應用相關理念包括虛實共生、虛擬仿真、實時交互、深刻洞察等，數字孿生圖書館建設要將這些技術的相關理念融人圖書館智慧場景全過程。數字孿生圖書館是智慧文化建設的主陣地，也是智慧文化建設的重要中心，因此數字孿生圖書館的建設理念和目標應在技術指標、生態標準、設施建設等方面均有較高要求，涉及圖書館實體規劃、數字資源整合、管理運維、智慧化服務等方面，覆蓋圖書館全要素、全生命周期的數據和感知，通過營造高水準、高品質、高效能的創新智慧服務環境，構建先進、數字化、智慧化的公共文化創新服務陣地，為建設智慧城市提供重要的基礎設施支撐。

2.2數字孿生圖書館關鍵技術應用

數字孿生應用全息仿真、人工智能、擴展現實、邊云協同認知計算、多源異構數字孿生模型構建等多元信息技術進行深層次數據加工，創建科學高效的圖書館智慧場景服務。一是全息仿真。數字孿生運用全息仿真技術，模擬物理世界的實體狀態，實現數據模型間的虛實映射與融合和對物理實體全域、全生命周期的感知，加強對數字圖書館的協同管理和運行控制。數字孿生模型表征與事實信息的匹配度越高，虛擬服務場景的仿真性就越強，數字孿生對圖書館的數字化賦能可實現數字圖書館向智慧圖書館的升級[6]。二是人工智能。數字孿生技術融人了人工智能實現模擬、延伸、擴展人類智能的理論、技術、方法及應用，提高了數字孿生虛擬模型的精準度，并能與海量物理實體世界交互聯通，保障了數字孿生圖書館數據全程留痕，并且可追瀕。三是擴展現實（XR）。數字孿生采用擴展現實技術，將明顯降低數字終端設備的計算負荷和能耗，擴展現實的終端設備可變得更輕便、更智能化。圖書館員可借助擴展現實設備控制巡查機器人的檢測維護，在虛擬空間中以遠程控制方式檢查和解決圖書館實體設施設備的故障問題。四是邊云協同。數字孿生圖書館采用的邊云協同技術，可以將邊緣計算多硬件部署和應用場景需要的邊緣側與中心云構建協同，實現本地智能決策、及時回應和快速執行，對圖書館的海量數據進行高效運算和處理，保障數字孿生圖書館的實時性、動態數據的檢測、研判和預處理，實現風險故障的精準預測和有效預防。五是多源異構。數字孿生圖書館采用多源異構數據管理方式，多源異構指一個整體由多個不同來源的數據單元構成，既有混合型數據又有離散型數據，數字孿生圖書館能夠實現多源異構數據的共享和管理，為圖書館全域、全生命周期的多源、多類型數據融合提供技術保障。

2.3構建數字孿生圖書館生態支持系統

數字孿生圖書館的關鍵是構建數字孿生圖書館生態系統，對圖書館各要素進行數字化建模，依據虛實空間的相互協同、相輔相成，按照生態系統邏輯關系，構建數字孿生圖書館生態支持系統的四個層次。見下頁圖1。

2.3.1數據保障層。數據保障層是驅動數字孿生圖書館生態體系科學運行的基礎，支撐圖書館物理實體和虛擬空間的上層體系運作。數據保障層通過對數據進行采集、清洗、儲存、加工及建模等，在虛擬空間對圖書館物理實體進行實時交互及雙向反饋，滿足數字孿生圖書館全新業務模式中感知、分析、模擬、管控及管理和服務的需求。

2.3.2孿生技術應用層。孿生技術應用層是圖書館生態體系構建的關鍵和核心層，該層采用多種數字孿生技術，并可應用于信息可視化、場景互動、人工智能、用戶情景模擬等多種應用情景。數字孿生原始數據模型可以進行管理和服務需求分析，預測并優化服務提供，全面提升圖書館整體管理和服務的一體化、協同化水平，促進智慧場景服務協同運行和多元化應用情境的整合優化，對圖書館整體規劃及協同管控提供技術支撐，提高了數據傳輸的處理效率，既能滿足用戶高效獲取信息的需求，又能支撐圖書館作為智慧圖書館綜合體的實現。

2.3.3智慧應用層。智慧應用層基于數據特征與標簽識別為用戶提供個性化、精準化的推送服務，主要提供圖書館每日借閱實時數據、數據庫資源調度等信息服務，針對不同用戶群體提供精準的文獻資料查閱服務，實現數據與模型的雙驅動。圖書館依托先進的智能物聯網系統，采用多元模型算法，基于用戶的需求分析和使用軌跡數據，分析并畫出用戶畫像，判斷用戶的使用需求和使用特點，基于多維個性標簽對用戶進行知識資源的精準推送，輔助用戶對文獻資源進行加工創新，提高智慧應用水平。

2.3.4用戶感知層。用戶感知層的運行效果對持續優化數字孿生圖書館智慧場景管理具有重要參考意義。在用戶感知層，數字孿生通過智能感知技術不斷擴展視覺與聽覺范圍，為用戶提供全息多感官沉浸式場景體驗，直接面向用戶提供便捷、可視化的服務操作，尤其要重視用戶使用感和界面的友好設計。在新興多元信息技術應用的支持下，多場景智慧服務設備升級為用戶帶來身臨其境的感官體驗，實現了多主體間的實時高效協同，使用戶在數字仿真的圖書館全景服務環境中實現全沉浸式知識獲取體驗，提升其獲取知識和服務的數字四維空間視覺舒適感。

3建設數字孿生圖書館智慧場景應用的具體對策

3.1保障用戶信息安全

數字孿生圖書館提升圖書館資源使用率，成為提高質量、減少損耗、降低成本、優化資源、提升效率、保障安全的關鍵技術，針對復雜系統、復雜過程的數字孿生構建需求，需要相關的集成工具與平臺支撐。與所有的信息技術應用一樣，數字孿生圖書館建設的信息安全是關鍵保障。圖書館應從法律的角度出發，按照監管部門的要求，保障個人信息安全，不過度搜集個人信息，不強制個人提供信息，包括人臉識別信息、個人隱私信息、用戶的使用信息和瀏覽記錄等，對用戶需求進行分析預測，保障個人信息的安全管理和保存，維護信息系統安全。

3.2充分發揮個性化推薦作用

新興技術的強化應用加強了人與人之間情感或關系的連接，數字孿生圖書館通過感知系統對用戶、場館、館員、文獻等諸要素進行實時感知，促進館員在線平臺與用戶進行互動，精準推送服務信息和服務數據，分享知識，提高資源適配效率，提升用戶使用體驗，支持用戶在服務場景或具體情境中的個性化學習和沉浸式學習[7]數字孿生技術強大的數據追蹤與分析引擎功能，可實時追蹤用戶的查閱記錄并進行專業的測算分析，為用戶提供更為精準、高效的個性化知識推送服務，增強用戶黏性，為他們提供不受時空限制的虛擬空間個性化服務，確保其及時輸入學習需求并反饋學習效果。傳統圖書館的場景服務提供方式已無法滿足日益復雜化和個性化的情景操作模式，亟須引入數字孿生新技術以滿足用戶個性化需求[8]

3.3 強化資源優化管理

數字孿生在虛擬空間中呈現用戶與仿真環境的交互，對虛實資源和主體在全生命周期內的數據進行整合，構建數字孿生體與物理實體融合共生的智慧管理服務模式，實現了空間智慧化管理與智能終端設備一體化的整合[9]，形成循環互促的虛實映射體系，共享知識和學習空間。目前，數字孿生需要更高的標準與技術支持，強化數據共享交互，采用跨機構、多平臺、高速存取的數據管理模式，高效處理圖書館和用戶的結構化數據及非結構化數據，實現信息資源的優化和匹配。圖書館數字孿生智能場館建設是一個高度復雜的高科技智能生態系統，實時呈現圖書館場景空間的超清晰視頻，在數據采集、存儲處理、分析應用、精準預測等方面提高圖書館數字信息資源的整合度和匹配率[10]。

3.4重視專業技術人才培養

數據治理策略和模型通常非常接近人類思維習慣，數字孿生幫助館員打開思路，呈現多視角分析問題方式，輔助館員做好智能創新服務和管理工作。數字孿生系統的運行是人工智能無法實現的，館員的情商與智商在運作過程中起著至關重要的作用，貫穿于整個系統運行全流程，小到設備的維護，大到管控方案的實施與調整，皆依賴于館員的間接或直接參與。館員不僅應具備傳統圖書館專業知識，還要具備新技術操作能力，推動數字孿生圖書館智慧管控系統的建設和運維能夠順利推進，保證數字孿生全生命周期循環順利運行[11]。圖書館服務質量受圖書館員服務能力的影響，館員服務能力是圖書館核心競爭力的體現，對用戶與圖書館之間構建長期穩定和諧的關系至關重要[12]。數字孿生圖書館多場景智慧服務系統的搭建需要專業高效的智慧服務團隊的支持，圖書館應重點篩選優秀人才，通過建立完善的智慧服務考核體系、優化團隊崗位設置等方式，充分發揮專業人才的作用，并加強技術人才培養，提升館員的服務意識和服務精神，積極主動響應用戶需求，提升數字孿生圖書館智慧場景的整體管理和服務效能。

4結語

面向未來的數字孿生技術對圖書館事業發展具有重要價值與意義。數字孿生為圖書館場景服務建設提供了虛實空間的連接，為用戶帶來可視化呈現與沉浸式學習體驗，將圖書館的空間、知識、用戶緊密連接起來，為智慧圖書館建設帶來了新機遇，其應用將推動圖書館智慧服務質量的整體躍升。

參考文獻：

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[9]董同強，馬秀峰.數據驅動下的新一代學習支持服務模型：新需求與新突破[J].圖書館學研究，2019（22）：28-33.

[10]馬曉亭.大數據時代圖書館數據整合系統構建研究[J].圖書館建設，2014（6）：83-87.

（編校：周雪芹）