應用場(chǎng)景日益豐富，技術(shù)底座不斷夯實(shí)—— 數字孿生，讓城市更“聰明”（大數據觀(guān)察）|天天短訊

制圖：蔡華偉

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核心閱讀

作為數字孿生技術(shù)在城市發(fā)展中的應用，數字孿生城市是智慧城市建設的新形態(tài)，它為城市管理和公眾服務(wù)提供決策依據，支撐著(zhù)城市運行的數字化、可視化和智能化。

隨著(zhù)應用場(chǎng)景的持續探索，我國數字孿生城市將迎來(lái)新的發(fā)展機遇期。

最近，到北京大學(xué)人民醫院西直門(mén)院區就診的患者發(fā)現：動(dòng)輒綿延數百米的“車(chē)龍”消失了，周邊道路也變得暢通起來(lái)。高峰期排隊進(jìn)院花費的時(shí)間，從過(guò)去1個(gè)多小時(shí)減至現在的10分鐘左右。

與之相隔不遠的北京市西城區城市管理委員會(huì )辦公樓3層，“綜合交通治理輔助決策系統”大屏上，醫院周邊的交通運行情況一目了然：車(chē)輛停放、周邊停車(chē)場(chǎng)資源占用、共享單車(chē)停放情況……管理人員通過(guò)數字系統，掌握各類(lèi)交通出行的規律特征，提出了改善落客地點(diǎn)、智能調度共享單車(chē)、院內停車(chē)資源共享等交通治理建議。

“以往由于缺乏數據分析支撐，治理?yè)矶聠?wèn)題往往靠經(jīng)驗‘試一試’，現在利用系統仿真，在措施實(shí)施前就能大概預估成效，既提升了決策效率，也降低了試錯成本?！北本┦形鞒菂^城市管理委員會(huì )交通綜合科科長(cháng)牛皓表示。

有效的治理實(shí)踐，離不開(kāi)其背后運用的數字孿生技術(shù)，也折射出我國數字孿生城市加快建設的新圖景。2022年，我國數字孿生城市市場(chǎng)規模為51億元，年復合增長(cháng)率達50%。

數字孿生技術(shù)有何特點(diǎn)？數字孿生城市如何建設，又將發(fā)揮怎樣的作用？記者進(jìn)行了采訪(fǎng)。

協(xié)同治理 提升效能

城市建設新思路

現代城市是一個(gè)復雜的開(kāi)放性系統。近年來(lái)，數字孿生技術(shù)的飛速發(fā)展和普及應用，給城市的規劃建設、治理管理等帶來(lái)了新的思路和解決方案。

“數字孿生是充分利用物理模型和物聯(lián)網(wǎng)傳感器采集的全生命周期的運行歷史等數據，集成多學(xué)科、多物理量、多尺度、多概率的仿真過(guò)程，在虛擬空間完成映射，從而反映相對應實(shí)體對象的全生命周期過(guò)程?！敝袊茖W(xué)院院士、中國工程院院士、武漢大學(xué)教授李德仁說(shuō)，數字孿生技術(shù)作為實(shí)現虛實(shí)之間雙向映射、動(dòng)態(tài)交互、實(shí)時(shí)連接的關(guān)鍵途徑，為觀(guān)察、認識、理解、控制和改造物理世界提供了一種新的有效手段。

數字孿生技術(shù)應用到城市中，能夠對城市的各種要素、數據進(jìn)行模擬和仿真。中國電子云副總裁曹心馳認為，數字孿生城市是在建筑信息模型和城市三維地理信息系統的基礎上，利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)把物理城市的各種要素進(jìn)行數字化，然后在網(wǎng)絡(luò )空間上構造一個(gè)與之完全對應的“虛擬城市”，形成物理上的實(shí)體城市和信息上的數字城市同生共存、虛實(shí)交融。

技術(shù)上，數字孿生城市結合了物聯(lián)網(wǎng)、大數據、人工智能等多項前沿技術(shù)，聚焦數據管理、信息模型和仿真分析等環(huán)節。浙江大學(xué)求是講席教授李德纮舉例，通過(guò)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)來(lái)采集城市中各類(lèi)數據，再傳輸到云端進(jìn)行處理和分析，構成了城市數字孿生模型的“底座”；利用人工智能技術(shù)，對各類(lèi)數據進(jìn)行處理和分析，能夠實(shí)現對城市運行的實(shí)時(shí)監控、預測和優(yōu)化；虛擬現實(shí)和增強現實(shí)技術(shù)將城市數字孿生模型呈現在現實(shí)場(chǎng)景中，可以讓公眾更加直觀(guān)地了解城市的運行情況和發(fā)展趨勢。

“以北京市西城區‘綜合交通治理輔助決策系統’為例，我們接入了北京市交通委、西城區大數據平臺、互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)等十大類(lèi)60多項數據資源，結合路網(wǎng)微觀(guān)診斷評價(jià)模型和深度圖網(wǎng)絡(luò )時(shí)空擴散模型，開(kāi)展了重點(diǎn)區域微循環(huán)仿真，模擬實(shí)際車(chē)流軌跡、路口流量、路段車(chē)速等運行狀態(tài)數據，實(shí)現了數智交通‘評診治估’閉環(huán)，打通了線(xiàn)上線(xiàn)下協(xié)同治理?！卑⒗镌平桓俄椖抗芾韺?zhuān)家衛世昌介紹。

加強應用 深入探索

發(fā)展駛入“快車(chē)道”

目前，我國數字孿生城市建設已駛入“快車(chē)道”。在信息上建設一個(gè)與有形的城市對應的數字孿生城市，既能使城市管理者更加高效地管理城市，也能為城市的可持續發(fā)展創(chuàng )造條件。

《“十四五”數字經(jīng)濟發(fā)展規劃》提出，“完善城市信息模型平臺和運行管理服務(wù)平臺，因地制宜構建數字孿生城市”。近年來(lái)，我國在數字孿生城市方面開(kāi)展了諸多探索和實(shí)踐。

在山東濟南，四維地質(zhì)環(huán)境可視化信息系統平臺可以實(shí)現自動(dòng)“剖切”，以便掌握軌道交通沿線(xiàn)的地層結構、巖性、巖溶發(fā)育特征等信息，為軌道交通線(xiàn)路適宜性分析提供了指導；在廣東廣州，“穗智管”城市運行管理中樞以水文、氣象、排水設施等數據為基礎，結合城市水文學(xué)模型（3D仿真）和電子地圖，實(shí)現了對易澇點(diǎn)積澇演進(jìn)的可視化模擬，為防洪救災提供參考；河南蘭考的縣域能源互聯(lián)網(wǎng)內嵌智能算法，可在線(xiàn)推演不同調控策略的運行結果；江蘇蘇州實(shí)現了古建筑全方位、高精度現狀信息的留存，為古建筑的保護和修繕提供支撐；河北雄安新區將數字城市與現實(shí)城市同步規劃、同步建設，兩座城市將開(kāi)展互動(dòng)，打造數字孿生城市和智能城市……

李德纮認為，數字孿生城市在交通管理、能源管理、規劃設計、環(huán)境監測等領(lǐng)域已形成了一些有代表性的應用場(chǎng)景，并向城市全要素表達、預警預測、場(chǎng)景仿真推演、態(tài)勢感知、智能決策等方向深入發(fā)展，成為智慧城市建設和城市數字化轉型的重要方向。

“我國數字孿生城市建設當前處在‘搭底座，建應用’的關(guān)鍵時(shí)期?！辈苄鸟Y說(shuō)，基于基礎平臺提供的支撐能力，各部門(mén)、單位可快速構建行業(yè)應用，避免數據重復采集、系統重復建設。

共同參與 加速轉型

主動(dòng)應對新挑戰

數字孿生城市在各地落地生根、蓬勃發(fā)展，也帶來(lái)了一些新挑戰。

“在技術(shù)方面，數字孿生城市需要承載城市級多源異構數據的高效存儲、加工和呈現，數據類(lèi)型多，體量大，對于平臺的支撐能力、網(wǎng)絡(luò )帶寬等都是考驗。此外，海量三維時(shí)空數據的可視化加載與實(shí)時(shí)瀏覽、各類(lèi)數據的實(shí)時(shí)更新等，也需要較高的硬件、時(shí)間和人力成本?！辈苄鸟Y說(shuō)，在數據共享、標準體系建設、資金投入等方面，也存在亟待解決的問(wèn)題。

“數字化既是城市管理的‘提效器’，也容易成為數據安全、隱私保護等問(wèn)題的‘放大器’?！?60集團創(chuàng )始人周鴻祎表示，隨著(zhù)城市的公共服務(wù)、經(jīng)濟產(chǎn)業(yè)、社會(huì )民生加速數字化轉型，應用場(chǎng)景復雜多樣，整個(gè)城市“架構”在網(wǎng)絡(luò )、軟件和數據之上，數字安全的基礎性作用日益突出，數字安全能力要融入城市基礎設施建設當中。

李德仁建議，面向未來(lái)，要主動(dòng)應對新挑戰，積極推進(jìn)物理空間和網(wǎng)絡(luò )空間共同建設，做好城市規劃、改造升級和科學(xué)管理，讓我國城市建設沿著(zhù)真正實(shí)現數字孿生的智慧城市方向發(fā)展。

多位受訪(fǎng)專(zhuān)家還指出，數字孿生城市建設需要綜合考慮技術(shù)、管理等多個(gè)方面的問(wèn)題，需要政府、企業(yè)和社會(huì )公眾共同參與，實(shí)現數字技術(shù)和城市治理的良性互動(dòng)，才能真正提升人民群眾的獲得感、幸福感。

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