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数字孪生城市:智慧城市建设的新起点

  • 时间:2019-04-24 15:51:06 编辑:朱小明 来源:www.seonom.com 浏览:

诺贝尔经济学奖获得者约瑟夫·斯蒂格利茨曾说:“中国的城市化与美国的高科技发展将是深刻影响21世纪人类发展的两大主题。”

  人类文明历史上,每一次科技大爆发都会重新决定全球城市的经济排名。当今的信息革命,互联网骨干网沿线的人类城市是数据资源聚集地,约瑟夫·斯蒂格利茨说对了一半,世界中心正在向中国的北京、上海、杭州、深圳等千万人口超大城市转移,城市拥有的计算力总量决定了数字经济发展的排名与潜力,反之经济衰退则会引发“城市收缩”现象。

  城市即是“资源高地”,又存在“效率洼地”。历经数千年的发展,国人深切感受到交通拥堵、生活不便、环境恶化等城市之“痛”。人口高度集中进一步加剧了城市公共资源的供需矛盾,为城市治理者带来日趋严峻的种种挑战。我们的城市“生病”了,交通拥堵、环境污染、治安违法等问题饱受市民诟病。

  为解决城市发展难题,实现城市可持续发展,建设智慧城市已成为当今世界城市发展不可逆转的历史潮流。近20年来,智慧城市建设花费巨资,却没有根治“城市病”。 那智慧城市本身到底是什么呢?

  智慧城市不是单纯的让城市变得更美好,而是要让城市里面所有的人感觉更好。但是智慧城市之于不同的人、不同角色、站在不同立场,都会有不同的定义。

  小孩子说:“我不想一板一眼地坐在教室里上课,要是在家就可以学习,能向老师提问,还能跟小伙伴交流,就是智慧城市。”

  上班族说:“路上不那么堵,过年回家买票不那么难,就是智慧城市。”

  消防员说:“最好没有火灾,有烟雾苗头就好就能自动扑灭,但假如真正有大火了,我们能一路畅通地迅速直达现场,这就是智慧城市。”

  这样的例子难以穷举,却全部指向智慧城市的核心特征——以人为本。任何技术的本质,都是要让人变得更加强大、让环境更适宜人的生活、为人提供更多的发展机会、让人与人的沟通更加顺畅。

  智慧城市是一种发展目标,它是信息时代的现代城市对于未来的想象,要更加宜居宜业,更加富有活力,更加具有吸引力和竞争力。智慧城市也是一种发展模式,它要改变以往依赖资源投入带动城市发展的粗放模式,通过对新技术的应用,促进多方参与,优化资源配置,提升生产效率,用更少的资源创造更多的价值。

  随着互联网相关技术的飞速发展,大数据时代悄然到来,建设智慧城市的技术条件已经成熟。互联网虽然发明仅四十余年,但却极大改变了人类的生产生活方式。网络空间是不同于人类现实空间的一个崭新维度,是人类的第二空间、虚拟空间。现实向网络进行映射,能够产生海量的数据;而对网络中的数据进行挖掘和运用,又能够反作用于现实空间,使得城市有了“智慧”。这两个空间的交互就成为智慧城市建设的技术基础。

  所谓的两个空间的交互的技术基础,就是打造与真实城市相互映射的数字孪生城市。

  如果物理世界是一个工厂,则对应的数字世界是数字孪生工厂;如果物理世界是一个城市,那么对应的数字世界即数字孪生城市。从工业引伸到城市是自然而然的结果,因为在数字化领域,城市是更大的舞台,城市是由人、物、事件组成的复杂系统,比工厂更加丰富多彩。城市发展至今,面临严重的问题,传统的发展模式已经失效,以信息化为引擎的数字城市、智慧城市成为城市发展的新理念和新模式。虽然数字城市的提出由来已久,但之前的概念并没有上升到数字孪生的高度,这与技术发展的阶段有关。如今,数字孪生城市的内涵,真正体现了数字城市想要达到的愿景和目标。

  以最专业的话语来解释数字孪生城市,就是所谓的智慧城市建设的CGB(BIM+CIM+GIS)模式,即采用3DGIS+BIM与CIM创建一个虚拟的智慧城市,各种符合智慧城市建设的规划、城市智慧应用解决方案都可以首先在虚拟的智慧城市中得到模拟仿真和分析验证,并且从中获取“城市历史发展和文化形成的智慧,解决城市生活宜居、便捷、安全的智慧,以及城市可持续发展与提升核心竞争力的智慧”,用于指导智慧城市建设;同时,基于虚拟的智慧城市进行建设成果评估;在智慧城市运行阶段,通过物联网、移动互联网与实体城市关联,实现智慧城市的运行管理。我们有理由相信融合了3DGIS+BIM与CIM的智慧城市建设CGB模式,有助于指导智慧城市建设、评估智慧城市建设成果和运行管理智慧城市。

  数字孪生城市的构建,将引发城市智能化管理和服务的颠覆性创新。试想,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、建筑、道路、设施等,都在数字世界有虚拟映像,信息可见,轨迹可循,状态可查;虚实同步运转,情景交融;过去可追溯,未来可预期;当下知冷暖,见微知著,睹始知终;全市一盘棋尽在掌握,一切可管可控;管理扁平化,服务一站式,信息多跑路,群众少跑腿;虚拟服务现实,模拟仿真决策;精细化管理岂非容易,人性化服务岂非不难,城市智慧再不是空谈。

  对数字孪生城市有一种更通俗的理解,将其视为不断成长的人类生命体,以城市的自然生态等基底模型作为骨架,对建筑物、构筑物通过GIS、BIM等数字化手段形成血肉,搭载IoT物联感知形成神经系统,通过时空数据培养城市大脑,从而将城市真正打造成可感知,可判断,快速反应,会学习的生命体。

  深圳前海自贸区是粤港滨大湾区的核心引擎,新轮规划面积74平方公里,地下空间开发规施约800万平方米。正是因为采用了城市全信息模型-CIM平台,实现从地面到地上、地下的全维表达,打造“多规合一”的城市全信息数字化沙盘,动态监控城市开发和城市更新的规划实施情兄,首次实现了集群项目地上地下同步开发的协同建设管理模式创断,应对了开发建设所面临的体大、标准高、交叉多、时间紧等众多难题,荣获2017年全球基础设施BE创新大赛冠军。

  智慧城市是数字城市发展的高级阶段。数字孪生城市作为数字城市的目标,却是智慧城市建设的新起点,赋予城市实现智慧化的重要设施和基础能力;它是在技术驱动下城市信息化从量变走向质变的里程碑,由点到线、由线到面,基于数字化标识、自动化感知、网络化连接、智能化控制、平台化服务等强大技术能力,使数字城市模型能够完整浮出水面,作为一个孪生体与物理城市平行运转,虚实融合,蕴含无限创新空间。


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