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1 引言

2021年10月，国家体育总局发布的《“十四五”体育发展规划》明确提出：“推进智慧健身路径、智慧健身步道、智慧体育公园建设；同时，要加快体育场地设施数字化改造，推动不少于1000个体育场馆进行数字化升级改造，打造一批具有示范效应的智慧体育场馆。”2021年，《全民健身计划（2021—2025年）》中指出，“推进体育产业数字化转型，推动数据赋能全产业链协同转型”。推动数字技术与体育产业深度融合，已成为国家战略层面的重要部署。数字技术的崛起为体育场馆转型提供了全新解决方案，通过数字孪生、物联网、大数据等技术的集成应用，体育场馆正从单一物理空间向“虚实融合、智能高效”的智慧服务平台升级。本研究系统梳理数字孪生技术在体育场馆中的应用，深入剖析转型过程中的现实障碍，并提出针对性优化策略，可为体育场馆智慧化建设提供全面且具操作性的理论支撑。

2 数字孪生技术赋能体育场馆的赋能应用

2.1 规划建设阶段：数字化管控施工，优化成本与建设周期

在体育场馆规划设计阶段，可依托数字孪生技术开展三维空间数据感知，收集整理场馆基础信息并构建建筑信息模型库，借助智能感知传感装置将海量数据汇集至数字孪生大数据平台，对场馆建筑结构、服务设施等进行优化[1]。同时，数字孪生技术还通过1∶1还原数字场馆，构建场馆虚拟模型，实现全流程数字化管控，对产品进行虚拟加工与验证，大幅优化了生产流程，缩短生产周期与降低建设成本。在体育场馆建设阶段，可依托数字孪生技术搭建包含传感器网络、操作历史数据库的技术平台，实现施工数据的实时采集与分析，对建设过程进行可视化监测与管理[2]。数字模型可对产品进行实时跟踪与监测，保障产品处于良好状态。同时，通过数字孪生技术，可以对建设过程中的突发情况进行提前预测，并给予及时的信息反馈，迅速制定应对措施，保障建设过程高效推进。例如，2022年北京冬奥会短道速滑馆采用建筑信息模型（BIM）与数字孪生技术，实现全过程、高精度的仿真与智能模拟，对线路进行最优化排布，优化了建筑设计，降低了建设成本[3]；黄河X7黄蜡车运用数字孪生等技术，对车辆进行实时制造、模拟与维护[4]。

2.2 运营管理阶段：精细化管控场馆，实现绿色智能安全运营

数字技术通过物联网、人工智能与大数据的协同应用，实现体育场馆运营管理的精细化与智能化，涵盖设施运维、能源管理、安全防控等核心环节。

在设施运维方面，物联网技术通过在场馆设备（如照明、空调、健身器材）上布设传感器，实时采集运行数据并传输至数字孪生平台；数字孪生技术通过构建场馆运营管理的数字系统，对场馆运行状况进行实时检测与管控，对场馆内部建筑设备进行维护与管理，显著提高场馆运营维护的管理效率。依托BIM技术构建数字孪生模型，结合高性能渲染引擎，实现设施的三维可视化与交互式操作，同时对接实时数据流，实现设施从“静态展示”到“动态孪生”的升级[5]；还可通过数字孪生模型对设施布局及配置进行模拟，评估场馆运行效果与用户体验，为设施规划提供参考[6]。例如，黄龙体育中心打造的“智慧场馆大脑”，运用数字孪生技术实现了场馆的三维可视化，管理者可对场馆设备进行集中协同管理，实时监测场馆能耗、人员状况等指标，提高了场馆工作效率[4]；北京冬奥会雪车雪橇赛道采用氨气泄漏在线监测设备，结合高清摄像头与漫反射技术，实现多角度扫描与动态预警，保障设施安全运行[3]。

在能源管理方面，数字技术通过智能计量、能耗分析与动态调控，推动体育场馆绿色低碳运营。数字孪生平台结合物联网传感器，实时监测场馆内各种环境参数，实现对场馆内设施的智能化管控，整合场馆照明、空调、水循环系统的能耗数据，自动分析并调节能耗数据，优化能源使用；通过数字孪生系统实时监控场馆水资源消耗情况，预测消耗趋势，科学调控系统，同时对垃圾进行智能分类与回收模拟，为场馆低碳运营提供解决方案[6]。例如，2022年北京冬奥会“冰立方”场馆和短道速滑场地运用数字孪生技术，不仅能实时监测碳排放量，还能预测未来趋势，为场馆的能源管理提供节能保障[7]；杭州奥体中心体育馆运用三维数字孪生技术搭建24小时水循环系统，实现池水常年不换、保持洁净[8]。

在安全防控方面，人工智能与视频监控技术结合，借助遍布场馆内外的传感器和摄像头，实现人流密度精确监测、异常行为识别与应急事件处置。数字孪生技术可模拟火灾、结构失稳等各类安全事故场景，评估不同应对方案的效果，制定最优应急措施，还可开展虚拟安全演练，提升安保人员应急处理能力[9]。在紧急情况发生时，可迅速生成最优逃离路线，通过场馆内显示屏等发布实时信息，引导观众安全撤离。例如，浙江省黄龙体育中心引入数字孪生技术，不仅构建了集赛事运营、场馆运维与服务保障于一体的“智慧大脑”，还强化了应急功能，为突发情况提供最优的疏散逃离路线[7]。2022年卡塔尔世界杯阿尔赖扬体育场，通过数字孪生与交通仿真技术融合，针对不同用户群体设计分层交通管控方案，划分专属管控区域与路线，避免人流交叉冲突；通过仿真模拟识别交通瓶颈并优化，最终将赛事交通服务水平控制在合理范围，保障紧急疏散通道畅通[10]。

2.3 赛事服务阶段：全流程支撑赛事组织，提升赛事专业度与观赛体验

数字孪生技术为体育赛事组织与服务提供全流程支持，从赛事筹备、现场运行到赛后复盘，形成闭环式智慧服务体系，提升赛事专业性与观赏性。

在赛事筹备与运行方面，基于数字孪生技术1∶1还原比赛场景，可模拟赛事流程、人员调度与资源配置，实时采集各种数据信息并及时反馈，优化赛事组织方案。例如，北京冬奥会通过“数字孪生场馆模拟仿真系统”，对赛事规划过程中不够完善的方案进行仿真实验和改进，为场馆运行规划等工作方案提供模拟与决策支持，提升赛事运作效率，降低运行成本[4]；2022年，卡塔尔世界杯阿尔赖扬体育场以数字孪生为核心，构建多群体赛事交通运营体系，普通观众以地铁、接驳巴士等公共交通为主，VVIP、媒体等群体采用专用路线与错峰机制，最终实现赛后90分钟内4万余名观众有序疏散，无拥堵或安全事故发生[10]；2022年，卡塔尔世界杯采用数字孪生技术构建半自动越位识别系统（SAOT），通过12个摄像头实时捕捉球员动作，结合AI算法快速判断越位，减少裁判误判，提升赛事公平性[11]。

在观赛体验方面，借助数字孪生技术，构建虚拟与现实融合的环境，打造沉浸式观赛场景。例如，北京冬奥会冰壶比赛推出“AI战术分析”功能，以动态曲线展示冰壶运动轨迹，帮助观众理解比赛策略，吸引大量新观众[3]。

2.4 用户服务阶段：精准捕捉个体需求，提供个性化运动与训练服务

数字孪生技术通过精准捕捉用户个体需求，为不同主体提供个性化服务，推动体育场馆向体验型平台转型[12]。

针对健身人群，数字技术可实现运动数据监测、个性化训练指导与社交互动，为健身爱好者提供沉浸式运动氛围与环境。例如，酷约运动App通过数字孪生技术还原353个现实场景，1∶1复刻各种运动环境。同时，用户还可在线上参与“云跑·中国”赛事，与其他用户实时竞技，打造集体育竞技、文化娱乐于一体的虚拟世界，满足健身爱好者的健身与社交需求[4]。

针对运动员群体，数字孪生技术为运动员提供了模拟比赛环境，可以在虚拟空间练习技术、对手策略；教练员可以通过模拟不同竞技场景，评估战术策略，进而优化比赛方案。例如，中国跳水队通过“3D+AI”训练系统，利用激光雷达构建泳池3D模型，实时捕捉运动员动作并生成三维数字模型，教练与运动员可快速回看动作细节并调整技术，使运动员的训练更加科学高效[3]；卡塔尔世界杯期间，借助数字孪生技术模拟真实比赛环境与数据，从不同角度分析比赛信息，为球员训练和比赛提供参考与帮助[11]。

3 数字孪生技术赋能体育场馆的现实困境

3.1 技术困境：融合不足与核心技术依赖

数字技术在体育场馆中的应用存在“碎片化”问题，各技术系统（如物联网、数字孪生、AI）间数据互通性差，形成“信息孤岛”，难以发挥协同效应。体育场馆的各种控制系统均来自不同供应商，场馆内缺乏统一数据接口，无法实现联动调控，削弱了场馆管理效率。例如，部分场馆的照明控制系统与安保监控系统来自不同制造商，因无统一标准导致二者联动困难，无法根据人流变化动态调整照明与安保部署［3，8］。同时，我国体育场馆数字技术应用仍依赖国外核心技术，自主研发能力不足，导致技术升级成本高、服务响应滞后。此外，体育场馆类型多样，不同场馆的功能需求与运营模式差异较大，但现有数字技术解决方案多为通用型，不能为不同场馆提供个性化、针对性措施。例如，社区健身中心对低成本、易操作的数字系统需求较高，而大型体育场馆则需要高性能的实时数据管控能力，现有技术难以满足[8]。数字孪生技术本身还面临核心瓶颈，虚拟模型构建难度大，受多元主体认知水平、技术创新速度等因素制约，数字模型的真实性和实时性难以保证，开源技术“技术碎片”等问题突出。

3.2 制度困境：标准缺失与监管滞后

数字体育场馆建设缺乏统一标准体系，涵盖技术应用、数据管理、服务规范等多个领域，导致行业发展无序。目前，我国尚未出台数字孪生体育场馆建设的国家标准或行业标准，各地区、各企业自行制定技术规范，造成数据格式不统一、系统兼容性差等问题。不同城市的体育场馆数字孪生模型采用不同建模标准，无法实现跨区域数据共享与协同管理[8]。同时，运营服务规范等制度缺失，部分企业因技术资质不足、安全保障能力欠缺，导致赛事相关安全事件频发。数字孪生技术在体育场馆中的应用涉及用户隐私保护、数据安全等新议题，但现有法律法规与监管机制难以覆盖。现行《体育场馆运营管理办法》等政策文件制定于数字化转型初期，主要针对传统场馆的场地开放、安全管理、服务保障等内容，未涉及数字孪生技术应用中的数据治理、算法监管、虚拟服务规范等新议题。例如，现行政策文件未涉及数字孪生技术应用中的数据治理、算法监管等新内容，监管政策的缺失也使数字技术应用存在潜在风险[13]；对AI辅助判罚、虚拟观赛等场景中的算法公平性、服务可及性，没有对应的监管依据[8]。

3.3 人才困境：复合型人才短缺与培养体系薄弱

数字体育场馆建设需要既精通数字技术，又熟悉体育场馆运营管理的复合型人才，但当前人才供需严重失衡。一方面，数字技术人才对体育行业认知不足，难以设计贴合场馆实际需求的技术方案；另一方面，体育场馆管理人员数字素养欠缺，无法有效运用数字系统开展运营工作。《产业数字人才研究与发展报告（2023）》显示，当前我国数字人才缺口约为2500万~3000万，且仍在持续扩大，其中体育产业尤其缺乏既精通体育经营与管理，又擅长构建数字技术应用方案的高端人才。例如，北京冬奥会期间，冬奥通信运行指挥中心的78位数字科技专家多来自通信行业，而体育领域专业人才占比极低[11]。人才培养体系存在明显短板，高校体育类专业仍以传统体育管理、运动训练课程为主，缺乏数字技术相关课程；计算机、大数据等专业则较少涉及体育行业知识，跨学科人才培养机制尚未形成。部分高校虽开设智能体育工程专业，但对数字体育场馆的重视和投入不足，课程设置中与数字技术结合的实践应用性课程偏少，且师资力量薄弱，教师自身数字化知识技能储备不足、对数字技术在体育领域的应用研究不够深入，导致人才培养质量难以满足市场需求[14]。

3.4 认知困境：理念滞后与“技术本位”倾向

体育场馆运营主体对数字孪生技术的价值认知不足，将其等同于“信息化改造”，仅停留在场馆内的基础功能层面，并未意识到其在能耗管控、应急管理等深度场景中的重要性，投入意愿偏低。尽管部分企业已将数字孪生技术研发确立为战略方向，但仍有部分体育场馆仅借助5G、VR/AR技术开展表面化改造，对数字孪生技术的内涵、应用条件和价值效益存在认知偏差，忽视用户实际需求[4]；大众对新技术接受度不足，部分观众习惯传统观赛模式，对虚拟观赛、智能导航等新场景存在怀疑与抵触心理。同时，老年群体因数字素养不足，难以熟练操作相关系统，致使技术应用覆盖范围受限。更关键的是，技术应用存在“技术本位”倾向，部分场馆只重视“技术先进”，忽视用户实际需求，导致技术与实际应用脱节，使用率偏低。技术在实际应用过程中过度强调效率，并不能结合观众特征提供相应的服务，导致技术应用缺乏温度。

4 数字孪生技术赋能体育场馆的优化策略

4.1 破技术困境：建协同体系、强自研、推定制方案

首先，应构建统一技术协同体系，明确数字孪生技术等系统的数据接口格式、传输协议与联动规则，强制要求新场馆采购具备统一接口的设备，老旧场馆通过加装数据转换模块、升级控制系统逐步实现互联互通。例如，促使人流监测系统与空调、照明系统联动，根据实时人数自动调节能耗；搭建区域性体育场馆数字中枢平台，整合不同场馆数据资源，实现跨系统协同调度。其次，强化核心技术自主研发，支持高校、科研机构与企业联合攻关，重点突破体育专用数字孪生建模算法、国产体育AI芯片等核心技术，对自主研发成果落地的企业给予税收减免、研发补贴等政策支持；建立“国产技术试点”，在中小型场馆优先推广成熟的国产解决方案，降低对国外技术的依赖。最后，推行场景化定制服务，按场馆类型建立需求数据库，鼓励技术企业开发针对性解决方案，如为社区健身中心设计低成本“轻量化数字管理系统”，为大型场馆研发“高性能实时管控平台”。

4.2 解制度困境：定统一标准、全周期监管、保数据安全

一方面，加快统一标准体系建设，由国家体育总局牵头，联合工信部、住建部等部门，制定数字孪生体育场馆建设标准，涵盖技术应用、数据管理、服务规范等核心领域，明确不同类型场馆的技术指标阈值。同时，建立“标准动态更新机制”，结合技术发展与行业需求适时修订标准内容，确保标准的前瞻性与实用性。另一方面，完善监管与法律保障机制，整合政府、行业协会和第三方机构力量，对场馆数字系统的建设、运营进行全周期监管；针对数据安全与隐私保护，出台相关配套政策，明确数据采集范围、存储期限、使用权限，要求场馆采用加密传输、匿名化处理等技术手段保护用户数据，建立数据泄露应急预案。此外，建立跨区域监管协同机制，实现不同区域体育场馆数字系统的监管数据互通，满足跨区域赛事的监管需求。

4.3 补人才困境：跨科培养、引专才、提升人员素养

在人才培养方面，推动高校跨学科教育改革，体育专业增设数字技术相关课程，计算机等理工专业开设体育类选修课程，培养既懂数字技术又懂体育行业的高层次人才；企业与高校合作建立“实习实训基地”，如阿里体育与北京体育大学共建“数字体育场馆人才孵化中心”，让学生参与实际场馆数字系统的设计、运维工作，提升实践操作能力。在人才引进方面，制定“数字体育人才专项引进计划”，对具备数字技术与体育行业双重从业经验的人才，给予住房补贴等优惠政策；从通信、互联网行业引进技术专家，通过“体育行业导师带教”的方式，帮助其快速熟悉体育场馆的运营逻辑。在人才使用方面，建立“数字素养提升计划”，对现有体育场馆管理人员开展定期培训，内容涵盖数字系统操作、数据解读、应急故障处理等；鼓励管理人员主动学习数字技能，同时建立“技术专家+体育运营者”的协同工作机制。

4.4 改认知困境：宣技术价值、适群体、重用户需求

首先，宣传数字孪生技术在能耗优化、应急管理等深度应用场景的价值，提升运营主体的认知水平；推广北京冬奥会场馆、杭州亚运会场馆等智慧场馆的成功经验，组织运营主体实地考察学习。其次，针对不同群体开展精准赋能，针对老年群体，场馆需提供“适老化服务”，耐心教会老年人使用线上预约、智能导航等基础功能；针对年轻群体，引导其感受VR观赛、虚拟社交等新场景的魅力，推动传统观赛习惯向数字场景转变。最后，场馆在引入数字技术前需开展用户需求调研，结合自身类型与服务对象设计应用方案；在技术应用过程中，建立用户反馈与建议机制，通过线上问卷、现场访谈等方式收集用户意见，及时优化技术功能；同时，在技术设计中融入人文关怀，针对家庭观众，设置儿童友好型虚拟互动场景，避免技术应用“重效率、轻温度”，确保数字技术真正服务于用户需求，提升使用率与用户满意度。

5 结论

数字孪生技术赋能体育场馆规划建设、运营管理、赛事服务、用户服务全流程，有效推动场馆智慧化转型。但当前技术应用仍面临技术碎片化与核心技术对外依赖、制度标准缺失与监管及数据安全保障滞后、体育数字复合型人才短缺、运营主体认知不足与技术应用“本位化”等现实问题。对此，需从技术、制度、人才、认知四大维度精准施策：构建统一技术协同体系，强化核心技术自主研发并推行场景化定制方案；制定全国统一的建设标准，完善全周期监管与数据安全保障机制；推进跨学科人才培养与专项引进，提升场馆从业人员数字素养；加强技术价值宣传，针对不同群体提供精准适配服务，始终坚持用户需求导向。随着数字技术的协同发展，体育场馆将进一步实现虚实场景深度交互，成为体育产业数字化转型的重要载体。

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