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數字孿生城市:智慧城市建設的新起點

  • 時間:2019-04-24 15:51:06 編輯: 來源:www.bjdmlp.live 瀏覽:

     諾貝爾經濟學獎獲得者約瑟夫·斯蒂格利茨曾說:“中國的城市化與美國的高科技發展將是深刻影響21世紀人類發展的兩大主題。”

  人類文明歷史上,每一次科技大爆發都會重新決定全球城市的經濟排名。當今的信息革命,互聯網骨干網沿線的人類城市是數據資源聚集地,約瑟夫·斯蒂格利茨說對了一半,世界中心正在向中國的北京、上海、杭州、深圳等千萬人口超大城市轉移,城市擁有的計算力總量決定了數字經濟發展的排名與潛力,反之經濟衰退則會引發“城市收縮”現象。

  城市即是“資源高地”,又存在“效率洼地”。歷經數千年的發展,國人深切感受到交通擁堵、生活不便、環境惡化等城市之“痛”。人口高度集中進一步加劇了城市公共資源的供需矛盾,為城市治理者帶來日趨嚴峻的種種挑戰。我們的城市“生病”了,交通擁堵、環境污染、治安違法等問題飽受市民詬病。

  為解決城市發展難題,實現城市可持續發展,建設智慧城市已成為當今世界城市發展不可逆轉的歷史潮流。近20年來,智慧城市建設花費巨資,卻沒有根治“城市病”。 那智慧城市本身到底是什么呢?

  智慧城市不是單純的讓城市變得更美好,而是要讓城市里面所有的人感覺更好。但是智慧城市之于不同的人、不同角色、站在不同立場,都會有不同的定義。

  小孩子說:“我不想一板一眼地坐在教室里上課,要是在家就可以學習,能向老師提問,還能跟小伙伴交流,就是智慧城市。”

  上班族說:“路上不那么堵,過年回家買票不那么難,就是智慧城市。”

  消防員說:“最好沒有火災,有煙霧苗頭就好就能自動撲滅,但假如真正有大火了,我們能一路暢通地迅速直達現場,這就是智慧城市。”

  這樣的例子難以窮舉,卻全部指向智慧城市的核心特征——以人為本。任何技術的本質,都是要讓人變得更加強大、讓環境更適宜人的生活、為人提供更多的發展機會、讓人與人的溝通更加順暢。

  智慧城市是一種發展目標,它是信息時代的現代城市對于未來的想象,要更加宜居宜業,更加富有活力,更加具有吸引力和競爭力。智慧城市也是一種發展模式,它要改變以往依賴資源投入帶動城市發展的粗放模式,通過對新技術的應用,促進多方參與,優化資源配置,提升生產效率,用更少的資源創造更多的價值。

  隨著互聯網相關技術的飛速發展,大數據時代悄然到來,建設智慧城市的技術條件已經成熟。互聯網雖然發明僅四十余年,但卻極大改變了人類的生產生活方式。網絡空間是不同于人類現實空間的一個嶄新維度,是人類的第二空間、虛擬空間。現實向網絡進行映射,能夠產生海量的數據;而對網絡中的數據進行挖掘和運用,又能夠反作用于現實空間,使得城市有了“智慧”。這兩個空間的交互就成為智慧城市建設的技術基礎。

  所謂的兩個空間的交互的技術基礎,就是打造與真實城市相互映射的數字孿生城市。

  如果物理世界是一個工廠,則對應的數字世界是數字孿生工廠;如果物理世界是一個城市,那么對應的數字世界即數字孿生城市。從工業引伸到城市是自然而然的結果,因為在數字化領域,城市是更大的舞臺,城市是由人、物、事件組成的復雜系統,比工廠更加豐富多彩。城市發展至今,面臨嚴重的問題,傳統的發展模式已經失效,以信息化為引擎的數字城市、智慧城市成為城市發展的新理念和新模式。雖然數字城市的提出由來已久,但之前的概念并沒有上升到數字孿生的高度,這與技術發展的階段有關。如今,數字孿生城市的內涵,真正體現了數字城市想要達到的愿景和目標。

  以最專業的話語來解釋數字孿生城市,就是所謂的智慧城市建設的CGB(BIM+CIM+GIS)模式,即采用3DGIS+BIM與CIM創建一個虛擬的智慧城市,各種符合智慧城市建設的規劃、城市智慧應用解決方案都可以首先在虛擬的智慧城市中得到模擬仿真和分析驗證,并且從中獲取“城市歷史發展和文化形成的智慧,解決城市生活宜居、便捷、安全的智慧,以及城市可持續發展與提升核心競爭力的智慧”,用于指導智慧城市建設;同時,基于虛擬的智慧城市進行建設成果評估;在智慧城市運行階段,通過物聯網、移動互聯網與實體城市關聯,實現智慧城市的運行管理。我們有理由相信融合了3DGIS+BIM與CIM的智慧城市建設CGB模式,有助于指導智慧城市建設、評估智慧城市建設成果和運行管理智慧城市。

  數字孿生城市的構建,將引發城市智能化管理和服務的顛覆性創新。試想,與物理城市對應著一個數字孿生城市,物理城市所有的人、物、事件、建筑、道路、設施等,都在數字世界有虛擬映像,信息可見,軌跡可循,狀態可查;虛實同步運轉,情景交融;過去可追溯,未來可預期;當下知冷暖,見微知著,睹始知終;全市一盤棋盡在掌握,一切可管可控;管理扁平化,服務一站式,信息多跑路,群眾少跑腿;虛擬服務現實,模擬仿真決策;精細化管理豈非容易,人性化服務豈非不難,城市智慧再不是空談。

  對數字孿生城市有一種更通俗的理解,將其視為不斷成長的人類生命體,以城市的自然生態等基底模型作為骨架,對建筑物、構筑物通過GIS、BIM等數字化手段形成血肉,搭載IoT物聯感知形成神經系統,通過時空數據培養城市大腦,從而將城市真正打造成可感知,可判斷,快速反應,會學習的生命體。

  深圳前海自貿區是粵港濱大灣區的核心引擎,新輪規劃面積74平方公里,地下空間開發規施約800萬平方米。正是因為采用了城市全信息模型-CIM平臺,實現從地面到地上、地下的全維表達,打造“多規合一”的城市全信息數字化沙盤,動態監控城市開發和城市更新的規劃實施情兄,首次實現了集群項目地上地下同步開發的協同建設管理模式創斷,應對了開發建設所面臨的體大、標準高、交叉多、時間緊等眾多難題,榮獲2017年全球基礎設施BE創新大賽冠軍。

  智慧城市是數字城市發展的高級階段。數字孿生城市作為數字城市的目標,卻是智慧城市建設的新起點,賦予城市實現智慧化的重要設施和基礎能力;它是在技術驅動下城市信息化從量變走向質變的里程碑,由點到線、由線到面,基于數字化標識、自動化感知、網絡化連接、智能化控制、平臺化服務等強大技術能力,使數字城市模型能夠完整浮出水面,作為一個孿生體與物理城市平行運轉,虛實融合,蘊含無限創新空間。


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