城市即是“资源高地”,又存在着“效率洼地”。经过几千年的发展,人口高度集中进一步加重了城市公共资源网的供求矛盾,为城市治理者产生日渐严峻的诸多挑战。咱们的城市“得病”了,交通堵塞、空气污染、治安违法等难题备受群众抨击。
为处理城市发展难点,完成城市可持续性发展,建设智慧城市已变成当今社会城市发展不可避免的历史潮流。近二十年来,智慧城市建设耗费巨资,却没有根除“城市病”。那智慧城市自身究竟是什么呢?
智慧城市并不是单纯性的让城市变得更美好,只是要让城市里边所有的人觉得更好。可是智慧城市对于不同的人、不同的人物角色、处在不同的观点,都是有不同的定义。
智慧城市是一种发展目标,它是信息化时代的当代城市对于将来的想像,要更加的适居宜业,更加的具有魅力,更加具备诱惑力和竞争能力。智慧城市也是一种发展方式,它要转变过去依靠资源投入推动城市发展的粗放型方式,根据对新技术的运用,推动多方面参与,提升资源分配,提高生产率,用越来越少的资源造就更多的使用价值。
伴随着互联网大数据有关技术性的飞快发展,互联网时代悄悄地来临,建设智慧城市的技术性标准早已完善。互联网大数据尽管发明仅四十余年,但却极大转变了人们的生产生活习惯。网络环境是有别于人类现实空间的一个全新层面,是人类的第二空间、虚拟空间。现实向互联网展开映射,可以形成海量的数据信息;而对互联网中的数据信息展开发掘和运用,又可以反作用于现实空间,促使城市拥有“智慧”。这两个空间的互动就变成智慧城市建设的技术基础。所谓的两个空间的互动的技术基础,便是打造出与真正城市互相映射的数字孪生城市。
1、什么叫数字孪生
数字孪生就是指根据对物理世界的人、物、事件等全部因素数字化,在网络环境重塑一个与之相对应的“虚拟世界”,产生物理学层面上的实体世界和信息内容层面上的数字世界同生并存、虚实相融的布局。
近些年,云计算服务已经变成城市关键基础设施建设,政府部门、企业甚至个人普遍运用;互联网大数据变成城市关键资产、战略资源,基于数据分析的智能化管理决策运用层出不穷;物联网技术促进万物互联变成实际,广泛运用于城市整治行业的感知检测、数据收集等;(移动)互联网大数据变成群众获得城市生活服务的关键优先选择方式,也是拓宽服务项目的关键方式;根据深度学习的人工智能技术运用可精准预测城市难题,极大提高群众体验感。
假如物理世界是一个加工厂,则相对应的数字世界是数字孪生加工厂;假如物理世界是一个城市,那么相对应的数字世界即数字孪生城市。从工业生产引伸到城市是顺理成章的结果,由于在数字化行业,城市是更大的演出舞台,城市是由人、物、事件构成的复杂系统,比加工厂更加的丰富多彩。城市发展迄今,遭遇严重的难题,传统式的发展方式早已失效,以信息化管理为模块的数字城市、智慧城市变成城市发展的新思想和新模式。尽管数字城市的明确提出已经很久了,但以前的定义并没有上升到数字孪生的高度,这与技术性发展的环节相关。现如今,数字孪生城市的内涵,真正展现了数字城市想要做到的企业愿景和总体目标。

以最专业的表达方式来表述数字孪生城市,便是所谓的智慧城市建设的CGB(BIM+CIM+GIS)方式,即选用3DGIS+BIM与CIM建立一个虚拟的智慧城市,各种合乎智慧城市建设的整体规划、城市智慧运用解决方法都可以先在虚拟的智慧城市中获得仿真模拟和剖析认证,而且从这当中获得“城市历史发展及文化产生的智慧,处理城市日常生活适居、方便快捷、安全性的智慧,及其城市可持续性发展与提高竞争优势的智慧”,用以具体指导智慧城市建设;同时,根据虚拟的智慧城市展开建设成效评定;在智慧城市运作环节,根据物联网技术、移动互联与实体城市关系,完成智慧城市的运作管理方法。我们有理由坚信结合了3DGIS+BIM与CIM的智慧城市建设CGB方式,有利于指导智慧城市建设、评定智慧城市建设成效和运作管理智慧城市。
数字孪生城市的搭建,将引起城市智能化系统管理方法和服务项目的颠覆式创新。设想,与物理城市对应着一个数字孪生城市,物理城市所有的人、物、事件、工程建筑、路面、设备等,都在数字世界有虚拟映像,信息内容看得见,运动轨迹可寻,情况可查;虚实同步运行,情景交融;以往可追溯,将来可预估;时下知冷暖,见微知著,睹始知终;全市一盘棋了如指掌,一切可管可控;管理方法扁平化设计,服务项目一站式,信息多跑路,人民群众少跑腿;虚拟服务现实,仿真模拟管理决策;精益化管理岂非容易,个性化服务岂非不难,城市智慧再不是空话。
对数字孪生城市有一种更通俗化的了解,将其视作持续发展的人类有机体,以城市的生态资源等基底实体模型做为框架,对房屋建筑、构筑物根据GIS、BIM等数字化方式产生肉体,配用IoT物联网感知产生中枢神经系统,根据时光数据信息塑造城市大脑,进而将城市真正打造成可感知,可分辨,快速响应,会学习的有机体。

深圳前海自贸区是粤港滨大湾区的关键模块,新轮整体规划总面积74平方千米,城市地下空间开发设计规施约八百万平方米。更是由于选用了城市全信息实体模型-CIM服务平台,完成从路面到地上、地下的全维表述,打造出“多规合一”的城市全信息内容数字化沙盘模型,动态性监管城市开发设计和城市升级的整体规划执行情兄,初次完成了群集新项目地上地下同步开发设计的协作建设管理机制创断,解决了开发建设所遭遇的体大、规范高、交叉多、时间紧等诸多难题,荣获17年全世界基础设施建设BE创新大赛总冠军。

智慧城市是数字城市发展的高级阶段。数字孪生城市做为数字城市的总体目标,却是智慧城市建设的新征程,赋予城市完成智慧化的关键设备和基本工作能力;它是在技术驱动下城市信息化管理从量变迈向质变的里程碑,由点至线、由线到面,基于数字化标识、自动化技术感知、数字化连接、智能化操纵、平台化服务等强劲技术性工作能力,使数字城市实体模型可以完整露出水面,做为一个孪生体与物理城市平行运行,虚实结合,蕴含无限自主创新空间。
2、技术性结合与数据信息积累持续促进城市自主创新发展‍
分布式计算、4G/5G通讯、规模性数据信息并行处理、深度学习等技术与3D建模、高精度地图、仿真模拟、虚拟现实技术、智能控制系统等数字孪生有关技术有机耦合加速集成化,促进在数字空间中建设同步运作的数字孪生城市变成可能。除此之外,通过近十年智慧城市建设,城市传感器遍地可见,城市移动智能终端广泛布署,城市体征运作数据信息大量聚集积累,城市画像日渐清楚,跨等级、跨地区、跨系统、跨部门、跨业务的公共数据加速有序结合,根据海量多维度数据统计分析的智能化运用层出不穷,智慧城市建设正处在量变引起质变关键期。
3、怎样才可以实现数字孪生城市
3.1 精确映射-建设高精密城市信息内容实体模型
数字孪生城市可一定水平上对城市的人事物展开创新性预测,从而通过智能化互动,完成城市内各种主体的适应能力转变和城市的最优控制运行。其关键是高精密、多耦合的城市信息内容实体模型。通过载入其上的全量产业生态圈数据信息,在城市系统软件内汇聚相融,形成新的涌现,完成对城市规律性的鉴别,为改进和提升城市系统软件提供合理的引导。
3.2 全方位感知-产业生态圈合理布局的智慧设备
当今城市在感知业务行业,处于各自为政、条块分割、烟囱众多、信息不对称的情况,数字孪生城市将针对不同的的应用领域,综合感知管理体系建设,统一收集汇聚,完成城市可视化数据融合与共享,形成产业生态圈覆盖、情景交融、三维立体的规范性、智能化系统、全连接的感知布局,完成物理城市在数字城市的精确映射。
3.3 海量、安全、高效-智能化云平台
为支撑数字孪生城市的高效率运作,满足城市各类智能化系统运作情景需求,确保城市产业生态圈空间规划的智能化系统设备感知信息内容流动,须建设地上地下全通达、有线无线全连接、万物互联全感知的城市智能化云平台,才可以满足数字城市与物理城市虚实结合孪生并行的运行模式需求。
3.4 智慧城市-智能化操纵的城市大脑
数字孪生城市根据城市大脑,聚集与融合不同来源的数据信息,如实记录展现城市动态性,尽量预见到现行政策干预对每个子系统的影响,考虑到各类规避行为、延迟时间和信息内容损失等难题,将“自学习、自提升”作用融进城市管理过程当中,最后做到提升城市系统软件总体福利的理想化实际效果。
4、面临哪些难题
数字孪生城市尚欠缺系统软件的基础知识探究,欠缺系统软件的建设计划方案,根据孪生城市对物理城市的模拟、监管、诊断、预测和操纵等五大阶段结合自主创新急需深层次研究。
根据云计算技术和互联网技术的聚合式的方式自主创新较为成功,而根据物联网、互联网大数据、人工智能、区块链、量子通信等技术的初始创新极其欠缺,未出现杀手级运用,各程序模块有机结合的ONEICT构架无法完成,导致自主创新只滞留在表层,城市运作和治理的水准有量的提高,但没有质的转变。
智慧城市建设需要的庞大资产难题一直没有找出解决办法,政府部门和销售市场界限不太好区分,工程项目时间长资金投入大充满变化,公司赢利和资产收益市场前景模糊不清,犹豫踯躅下,推动效果可想而知。除此之外,突显智慧所必须的共享资源与业务流程协作体制也一直没有创建起来,信息内容连通仍困难,协作共治难完成。两大短板难以解决造成 智慧城市疲态尽显止步不前,目前的建设发展方式急需突破。

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