數(shù)字孿生應(yīng)用落地，“未來之城”或成智慧城市新形態(tài)
“最近，到北京大學(xué)人民醫(yī)院西直門院區(qū)就診的患者發(fā)現(xiàn)：動(dòng)輒綿延數(shù)百米的“車龍”消失了，周邊道路也變得暢通起來。高峰期排隊(duì)進(jìn)院花費(fèi)的時(shí)間，從過去1個(gè)多小時(shí)減至現(xiàn)在的10分鐘左右。
與之相隔不遠(yuǎn)的北京市西城區(qū)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(tǒng)”大屏上，醫(yī)院周邊的交通運(yùn)行情況一目了然：車輛停放、周邊停車場資源占用、共享單車停放情況……管理人員通過數(shù)字系統(tǒng)，掌握各類交通出行的規(guī)律特征，提出了改善落客地點(diǎn)、智能調(diào)度共享單車、院內(nèi)停車資源共享等交通治理建議?！?/p>
以上內(nèi)容來自5月17日，人民日報(bào)最新刊發(fā)的一篇名為《數(shù)字孿生，讓城市更“聰明”》的報(bào)道，數(shù)字孿生技術(shù)在城市管理中的應(yīng)用，已經(jīng)獲得了越來越多的關(guān)注。
有效的治理實(shí)踐，折射出我國數(shù)字孿生城市加快建設(shè)的新圖景。2022年，我國數(shù)字孿生城市市場規(guī)模為51億元，年復(fù)合增長率達(dá)50%。
數(shù)字孿生技術(shù)有何特點(diǎn)？數(shù)字孿生城市如何建設(shè)，又將發(fā)揮怎樣的作用？下文將為您逐一解答。
數(shù)字孿生技術(shù)助力城市高效運(yùn)轉(zhuǎn)
現(xiàn)代城市是一個(gè)復(fù)雜的開放性系統(tǒng)。近年來，數(shù)字孿生技術(shù)的飛速發(fā)展和普及應(yīng)用，給城市的規(guī)劃建設(shè)、治理管理等帶來了新的思路和解決方案。
“數(shù)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(yùn)行歷史等數(shù)據(jù)，集成多學(xué)科、多物理量、多尺度、多概率的仿真過程，在虛擬空間完成映射，從而反映相對應(yīng)實(shí)體對象的全生命周期過程。”中國科學(xué)院院士、中國工程院院士、武漢大學(xué)教授李德仁說，數(shù)字孿生技術(shù)作為實(shí)現(xiàn)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，為觀察、認(rèn)識、理解、控制和改造物理世界提供了一種新的有效手段。
數(shù)字孿生技術(shù)應(yīng)用到城市中，能夠?qū)Τ鞘械母鞣N要素、數(shù)據(jù)進(jìn)行模擬和仿真。行業(yè)專家表示：數(shù)字孿生城市是在建筑信息模型和城市三維地理信息系統(tǒng)的基礎(chǔ)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(shù)字化，然后在網(wǎng)絡(luò)空間上構(gòu)造一個(gè)與之完全對應(yīng)的“虛擬城市”，形成物理上的實(shí)體城市和信息上的數(shù)字城市同生共存、虛實(shí)交融。
技術(shù)上，數(shù)字孿生城市結(jié)合了物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、人工智能等多項(xiàng)前沿技術(shù)，聚焦數(shù)據(jù)管理、信息模型和仿真分析等環(huán)節(jié)。浙江大學(xué)求是講席教授李德纮舉例，通過物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)來采集城市中各類數(shù)據(jù)，再傳輸?shù)皆贫诉M(jìn)行處理和分析，構(gòu)成了城市數(shù)字孿生模型的“底座”；利用人工智能技術(shù)，對各類數(shù)據(jù)進(jìn)行處理和分析，能夠?qū)崿F(xiàn)對城市運(yùn)行的實(shí)時(shí)監(jiān)控、預(yù)測和優(yōu)化；虛擬現(xiàn)實(shí)和增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)將城市數(shù)字孿生模型呈現(xiàn)在現(xiàn)實(shí)場景中，可以讓公眾更加直觀地了解城市的運(yùn)行情況和發(fā)展趨勢。
數(shù)字孿生城市建設(shè)發(fā)展駛?cè)搿翱燔嚨馈?/span>
目前，我國數(shù)字孿生城市建設(shè)已駛?cè)搿翱燔嚨馈?。在信息上建設(shè)一個(gè)與有形的城市對應(yīng)的數(shù)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(xù)發(fā)展創(chuàng)造條件。
《“十四五”數(shù)字經(jīng)濟(jì)發(fā)展規(guī)劃》提出，“完善城市信息模型平臺(tái)和運(yùn)行管理服務(wù)平臺(tái)，因地制宜構(gòu)建數(shù)字孿生城市”。近年來，我國在數(shù)字孿生城市方面開展了諸多探索和實(shí)踐。
在山東濟(jì)南，四維地質(zhì)環(huán)境可視化信息系統(tǒng)平臺(tái)可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)“剖切”，以便掌握軌道交通沿線的地層結(jié)構(gòu)、巖性、巖溶發(fā)育特征等信息，為軌道交通線路適宜性分析提供了指導(dǎo)；在廣東廣州，“穗智管”城市運(yùn)行管理中樞以水文、氣象、排水設(shè)施等數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，結(jié)合城市水文學(xué)模型（3D仿真）和電子地圖，實(shí)現(xiàn)了對易澇點(diǎn)積澇演進(jìn)的可視化模擬，為防洪救災(zāi)提供參考；河南蘭考的縣域能源互聯(lián)網(wǎng)內(nèi)嵌智能算法，可在線推演不同調(diào)控策略的運(yùn)行結(jié)果；江蘇蘇州實(shí)現(xiàn)了古建筑全方位、高精度現(xiàn)狀信息的留存，為古建筑的保護(hù)和修繕提供支撐；河北雄安新區(qū)將數(shù)字城市與現(xiàn)實(shí)城市同步規(guī)劃、同步建設(shè)，兩座城市將開展互動(dòng)，打造數(shù)字孿生城市和智能城市……
李德仁認(rèn)為，數(shù)字孿生城市在交通管理、能源管理、規(guī)劃設(shè)計(jì)、環(huán)境監(jiān)測等領(lǐng)域已形成了一些有代表性的應(yīng)用場景，并向城市全要素表達(dá)、預(yù)警預(yù)測、場景仿真推演、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(shè)和城市數(shù)字化轉(zhuǎn)型的重要方向。
千尋位置運(yùn)用數(shù)字孿生技術(shù)打造“未來之城”
數(shù)字孿生城市在各地落地生根、蓬勃發(fā)展，也帶來了一些新挑戰(zhàn)。
在技術(shù)方面，數(shù)字孿生城市需要承載城市級多源異構(gòu)數(shù)據(jù)的高效存儲(chǔ)、加工和呈現(xiàn)，數(shù)據(jù)類型多，體量大，對于平臺(tái)的支撐能力、網(wǎng)絡(luò)帶寬等都是考驗(yàn)。此外，海量三維時(shí)空數(shù)據(jù)的可視化加載與實(shí)時(shí)瀏覽、各類數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)更新等，也需要較高的硬件、時(shí)間和人力成本。
因此，要想為城市提供穩(wěn)定高效的數(shù)字孿生服務(wù)，技術(shù)供應(yīng)商的軟技術(shù)和硬實(shí)力顯得尤為重要。千尋位置擁有先進(jìn)的技術(shù)水平，其以北斗高精度定位和精準(zhǔn)授時(shí)服務(wù)為基礎(chǔ)，將時(shí)空智能與數(shù)字孿生技術(shù)相融合，打造了精準(zhǔn)時(shí)空數(shù)字孿生產(chǎn)品體系，提供更精細(xì)化的數(shù)字孿生服務(wù)，并形成了目前業(yè)內(nèi)相對完整的產(chǎn)品體系架構(gòu)：
千尋孿界：構(gòu)建感知-控制數(shù)據(jù)閉環(huán)，實(shí)現(xiàn)“規(guī)建管養(yǎng)”全生命周期精細(xì)化管理的基礎(chǔ)設(shè)施管理平臺(tái)。
千尋視域：提供三維場景與動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)極致可視化，展現(xiàn)數(shù)字孿生運(yùn)行態(tài)勢全景視角的時(shí)空數(shù)據(jù)可視化平臺(tái)。
千尋數(shù)境：數(shù)字世界加載和渲染，超真實(shí)還原物理世界，支持空間分析和時(shí)空數(shù)據(jù)開放性的數(shù)字孿生三維地圖引擎。
千尋馳觀：道路病害全生命周期管理，高精度定位目標(biāo)，精確計(jì)算病害面積，巡檢業(yè)務(wù)結(jié)構(gòu)化輸出的道路智能巡檢系統(tǒng)。
千尋浩景：海量三維數(shù)據(jù)分布式輕量化處理，實(shí)現(xiàn)城市級超大規(guī)模三維數(shù)據(jù)流暢加載及高清畫質(zhì)瀏覽的數(shù)字孿生三維數(shù)據(jù)工廠。
千尋見道：高精度，低成本，支持與標(biāo)清地圖數(shù)據(jù)融合并可用于仿真，生產(chǎn)流程高度自動(dòng)化，擁有全鏈路自主知識產(chǎn)權(quán)的高精度道路采集生產(chǎn)平臺(tái)。
千尋位置不僅將以上產(chǎn)品廣泛應(yīng)用于城市數(shù)字化、新基建建設(shè)等領(lǐng)域，助力構(gòu)建實(shí)時(shí)精準(zhǔn)映射現(xiàn)實(shí)環(huán)境的“數(shù)字孿生”世界，還以“時(shí)空“為切入點(diǎn)，將現(xiàn)實(shí)城市與數(shù)字城市連接起來，創(chuàng)新性的提出“未來之城”最佳實(shí)踐方案，系統(tǒng)性地解答“新型智能城市”的三個(gè)時(shí)空相關(guān)的核心問題；
時(shí)空基礎(chǔ)平臺(tái)：城市內(nèi)所有的靜態(tài)和動(dòng)態(tài)的“參與者（如：人、車、物、事件等）”正在被數(shù)字化，并進(jìn)行匯聚與融合形成城市大數(shù)據(jù)。城市大數(shù)據(jù)是新型智能城市的核心資源，如何構(gòu)建一個(gè)虛擬的數(shù)字城市有效支撐城市的精細(xì)化管理。 千尋位置“未來之城”立足于自身特有技術(shù)優(yōu)勢，構(gòu)建了一個(gè)統(tǒng)一維度的“時(shí)空基礎(chǔ)平臺(tái)”，將數(shù)據(jù)進(jìn)行時(shí)空處理，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)將現(xiàn)實(shí)城市到數(shù)據(jù)城市“全域、全量、高精度、動(dòng)態(tài)”的精準(zhǔn)映射，讓治理所用的“數(shù)據(jù)”與現(xiàn)實(shí)一一對應(yīng)。
時(shí)空大數(shù)據(jù)平臺(tái)：新型智能城市用大數(shù)據(jù)做決策，而數(shù)據(jù)的時(shí)空屬性是數(shù)據(jù)融合分析，支持決策的必要條件。千尋位置“未來之城”基于“時(shí)空大數(shù)據(jù)平臺(tái)”的統(tǒng)一時(shí)空維度，可將海量數(shù)據(jù)，包括城市時(shí)空基礎(chǔ)數(shù)據(jù)、公共專題數(shù)據(jù)、 城市感知?jiǎng)討B(tài)數(shù)據(jù)、互聯(lián)網(wǎng)抓取數(shù)據(jù)、本地特色數(shù)據(jù)等，整合融入到 “時(shí)空大數(shù)據(jù)平臺(tái) ”，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的疊加和可用。 以上兩個(gè)平臺(tái)支撐了現(xiàn)實(shí)城市到數(shù)字城市的實(shí)時(shí)映射，不僅能夠全局的了解城市整體架構(gòu)，同時(shí)因城市感知數(shù)據(jù)的豐富，還可以量化城市運(yùn)行的細(xì)微變化，為城市精細(xì)化管理提供直觀的、基礎(chǔ)的支撐。
時(shí)空計(jì)算與數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)：數(shù)據(jù)的價(jià)值在于發(fā)現(xiàn)規(guī)律，千尋位置的時(shí)空大腦與城市數(shù)據(jù)計(jì)算能力結(jié)合，形成“時(shí)空計(jì)算引擎”，從而支撐各類應(yīng)用便捷的使用時(shí)空計(jì)算技術(shù)。 系統(tǒng)性的構(gòu)建數(shù)字城市，在數(shù)據(jù)的匯聚和處理的基礎(chǔ)之上，通過各類應(yīng)用優(yōu)化和自我學(xué)習(xí)，實(shí)現(xiàn)對城市規(guī)劃、設(shè)計(jì)、管理、運(yùn)行的自我完善和驅(qū)動(dòng)，將現(xiàn)實(shí)和虛擬“融為一體”。
“未來之城”方案包含智慧交通、防災(zāi)減災(zāi)、智慧城管、智慧環(huán)保、智慧旅游等城市應(yīng)用，能有效提高城市治理水平、優(yōu)化城市運(yùn)營效率、提升公眾滿意度，助力政府迎接新時(shí)代下城市管理面臨的新挑戰(zhàn)，實(shí)現(xiàn)數(shù)字技術(shù)和城市治理的良性互動(dòng)，提升人民群眾的獲得感、幸福感。
