維度的定義指的是具有方向的空間。在土木工程中，一維空間只需要一個參數來定位其中的點，例如線性測量或長度的表示。二維則具有兩個獨立方向，通常用於表示地面的平面、繪製地圖或進行二維測量。三維空間則用於表示物體的長度、寬度和高度，也用於繪製建築平面圖、三維模型和進行三維測量。三維測量技術和儀器可獲取物體的三維坐標和形狀數據，例如全球導航衛星系統（GNSS）、雷射掃描和立體攝影等。這些三維數據可以用於製作精確的地理信息系統（GIS）數據、生成三維模型和進行空間分析。現今測量的發展常應用三維測量所得到的三維空間資訊數據來進行設計、分析和建造各種工程項目，例如建築物、橋梁、道路、隧道等，三維空間數據已成為土木工程中用來評估設計的可行性、進行衝突檢測和可視化等的常用方法。而時間變化則成為了第四個維度，考量物體在時間和空間中的位置變化。

數位雙生(Digital Twin)是一個2011年美國航空太空總署 (NASA) 的一篇論文發明的名詞，當時這篇論文希望透過建立一種飛機與太空船的運作模型，讓這個模型變成太空船的雙胞胎，模擬各種任務與可能的反饋，進而達到提高任務成功率、延長使用壽命和降低維護成本的三大目標。之後兩位美國學者進一步闡述了Digital Twin的概念和應用方式(Grieves and Vickers, 2017) 。數位雙生的結構(Tao et al. 2018)可分為五大部分，物理、虛擬、連接、數據和服務(圖*)。物理部分是數位雙生的基礎，指真實世界中的實體物體或系統，例如建築物、機器人、工廠等，我們需要收集真實世界中的實體物體或系統的相關數據以建立虛擬模型。虛擬：虛擬部分是指使用數據和軟體技術來建立與物理物體相對應的虛擬模型。這些虛擬模型可以是三維的，並且能夠模擬真實物體的外觀和行為。連接部分涉及到將物理物體和虛擬模型之間建立起連接的技術和網絡。這可以通過感測器、網絡連接和通信技術來實現，以實時收集和傳輸物理物體的數據。數據部分是指從物理物體收集到的各種數據，例如感測器數據、圖像、視頻等。這些數據將用於更新虛擬模型，以反映物理物體的狀態和變化。服務部分是指基於數位雙生的應用和服務，例如監測和優化物理物體的運行、設計和測試新產品、虛擬仿真等。這些服務可以提供更好的效率、效果和安全性，並有助於解決現實世界中的問題。

土木工程與數位雙生(Digital Twins, DT)的關聯性，經常和BIM(建築資訊建模)以及網宇實體系統(Cyber-Physical System, CPS)，也可稱為虛實整合系統相互關聯(Jiang et al., 2021)。隨著3D測量空間資訊的發展，來自光達或是雷射掃描的點雲(Point Cloud)資訊是最常見用來創造DT的原始數據，很多感測器所收集的訊息例如圖像的色彩、光線、時間(第四個維度)、壓力、能源消耗等訊息也都是用於創造DT的基礎，應用項目不少(圖*)。在土木工程全生命週期內，每個階段也都有DT的應用情境。舉例而言，初始期設計階段目標實體尚未建立，DT的應用便可針對環境及周邊相關項目、之前的經驗、或是改造和重建(圖*) ，透過建模在虛擬環境中，進行仿真、分析、修改、和更新驗證規劃和概念設計。前一章節所提到的虛擬蘇黎世(連結) ，也正是DT的範例。

另外，在建設期，許多創新的數位智慧工地應用了如CPS、BIM、光達掃描、感測器、RFID、網絡技術、可視化VR等方式，進行施工進度、施工質量、施工安全、工人、機械、物料的監控與管理。以及運營期的操作維護，都可透過DT進行資產管理 ，例如缺陷檢測、進行分析診斷和決策、運用虛擬模型對實體物體進行數據傳送或控制、改造或拆除等。例如Omer et al. (2019)提出了一種橋樑檢查的新方法，應用光達為橋樑製作DT，並且使用基於Unity的 3D遊戲引擎開發的VR應用程序，在VR環境中檢查DT(圖*)。也有學者結合了UAV系統與電腦視覺建立橋梁資訊模型(BrIM) ，收集處理儲存橋梁檢查數據，成為一種新穎且系統化的橋梁檢查管理架構(Xu and Turkan 2020)(圖*)。

目前，測量空間資訊已從二維平面發展到四維時空數據的數位雙生時代，具備時間序列的空間資訊能有更深更廣的應用。隨著AI、6G、感測器、物聯網、區塊鏈、軟體和硬體的進步，土木工程的數位雙生逐漸嶄露發展潛力。