數(shù)字孿生技術(shù)作為新型智慧城市建設(shè)的創(chuàng)新引領(lǐng)性技術(shù)，在推動智慧城市建設(shè)方面的作用已越來越受到重視。2021年3月，國家“十四五”規(guī)劃綱要明確提出要“探索建設(shè)數(shù)字孿生城市”，為數(shù)字孿生城市建設(shè)提供了國家戰(zhàn)略指引。此后，國家陸續(xù)印發(fā)了不同領(lǐng)域的“十四五”規(guī)劃，為各領(lǐng)域如何利用數(shù)字孿生技術(shù)促進(jìn)經(jīng)濟(jì)社會高質(zhì)量發(fā)展做出了戰(zhàn)略部署。
城市數(shù)字孿生的定義
城市數(shù)字孿生是利用數(shù)字孿生技術(shù)，以數(shù)字化方式創(chuàng)建城市物理實(shí)體的虛擬映射，借助歷史數(shù)據(jù)、實(shí)時數(shù)據(jù)、空間數(shù)據(jù)以及算法模型等，仿真、預(yù)測、交互、控制城市物理實(shí)體全生命周期過程的技術(shù)手段，可以實(shí)現(xiàn)城市物理空間和社會空間中物理實(shí)體對象以及關(guān)系、活動等在數(shù)字空間的多維映射和連接。
注釋①：
《城市數(shù)字孿生標(biāo)準(zhǔn)化白皮書（2022版）》 2022年1月 全國信標(biāo)委智慧城市標(biāo)準(zhǔn)工作組
城市數(shù)字孿生建設(shè)的關(guān)鍵因素
1．多維數(shù)據(jù)聯(lián)動 構(gòu)建信息大腦
數(shù)字孿生城市從來不是一項(xiàng)技術(shù)，而是多維技術(shù)融合的綜合應(yīng)用。數(shù)字孿生能讓城市從感知走向認(rèn)知，構(gòu)建出城市智能體的數(shù)字思維，極大提升城市的智慧化水平；是對城市地上與地下、室內(nèi)與室外、物理與邏輯等全域數(shù)據(jù)的充分采集，數(shù)字孿生將構(gòu)建一個數(shù)字化的“虛擬城市”。在“虛擬城市”中，首先讓城市知道自己是“誰”，并通過仿真模擬、回溯推演等方式，審視城市發(fā)展中決策與結(jié)果之間的各種可能，從而以最優(yōu)的方式發(fā)展城市、治理城市。
2．三維模型：數(shù)字孿生城市可視化的主要載體
在數(shù)字孿生時代，測繪地理信息行業(yè)從傳統(tǒng)的地圖產(chǎn)品制作轉(zhuǎn)型為面向城市治理、社會經(jīng)濟(jì)、專業(yè)建設(shè)和大眾民生應(yīng)用的服務(wù)行業(yè)。
數(shù)字孿生城市更加需要新型測繪的強(qiáng)力支撐，在時空大數(shù)據(jù)管理、地理監(jiān)測、高精度實(shí)體化測繪等方面提出更高要求，基于新型測繪構(gòu)建的城市三維模型是數(shù)字孿生城市運(yùn)行的主要載體。
3．實(shí)時監(jiān)測：數(shù)字孿生城市運(yùn)行的基本訴求
數(shù)字孿生城市的本質(zhì)是城市級信息模型賦能體系，通過建立基于立體感知的數(shù)據(jù)閉環(huán)賦能新體系，利用關(guān)鍵技術(shù)，以積木式組裝拼接，生成城市全域數(shù)字虛擬鏡像空間，實(shí)現(xiàn)對物理世界的實(shí)時監(jiān)測。為了讓數(shù)字孿生城市能夠動態(tài)、及時地模擬出真實(shí)世界的運(yùn)行，需要內(nèi)置強(qiáng)大的計(jì)算能力運(yùn)用模擬仿真技術(shù)，可進(jìn)行自然現(xiàn)象的仿真、物理力學(xué)規(guī)律的仿真、人群活動的仿真、自然災(zāi)害的仿真等，為城市規(guī)劃、管理、應(yīng)急救援等制定科學(xué)決策，促進(jìn)城市資源公平、快速調(diào)配，支撐建立更加高效智能的城市現(xiàn)代化治理體系。城市運(yùn)行態(tài)勢的多維度、多層次精準(zhǔn)監(jiān)測是建設(shè)數(shù)字孿生城市的基本訴求。
4．智能預(yù)測：數(shù)字孿生城市發(fā)展的高階智慧
數(shù)字孿生城市對人工智能領(lǐng)域進(jìn)行數(shù)據(jù)挖掘、深度學(xué)習(xí)、自我優(yōu)化技術(shù)的應(yīng)用，可使城市從以往單域智能、被動響應(yīng)的模式逐步轉(zhuǎn)變?yōu)槿騾f(xié)同治理、智能響應(yīng)、趨勢預(yù)判的模式，構(gòu)建起高效、智慧的城市運(yùn)行規(guī)則。經(jīng)過不斷地試錯，推動系統(tǒng)不斷自優(yōu)化，實(shí)現(xiàn)數(shù)字孿生城市內(nèi)生迭代發(fā)展，最終為城市提供智能預(yù)測，呈現(xiàn)數(shù)字孿生城市發(fā)展的高階智慧。
冬天終將過去，春天已經(jīng)到來，隨著區(qū)塊鏈、云計(jì)算、大數(shù)據(jù)、人工智能等智能內(nèi)核技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展，將來的智慧城市建設(shè)將大大增強(qiáng)數(shù)據(jù)挖掘應(yīng)用能力和數(shù)字孿生技術(shù)，不斷優(yōu)化自然語言處理、模式識別、深度學(xué)習(xí)、分布式計(jì)算等方面能力，使得社會治理和空間治理架構(gòu)和過程更加扁平化、協(xié)同化、社會化，數(shù)字孿生將為整個城市治理提供更智能、更精準(zhǔn)和更人本的決策。
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