數(shù)字孿生應用落地，“未來之城”或成智慧城市新形態(tài)
“最近，到北京大學人民醫(yī)院西直門院區(qū)就診的患者發(fā)現(xiàn)：動輒綿延數(shù)百米的“車龍”消失了，周邊道路也變得暢通起來。高峰期排隊進院花費的時間，從過去1個多小時減至現(xiàn)在的10分鐘左右。
與之相隔不遠的北京市西城區(qū)城市管理委員會辦公樓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、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。”
以上內(nèi)容來自5月17日，人民日報最新刊發(fā)的一篇名為《數(shù)字孿生，讓城市更“聰明”》的報道，數(shù)字孿生技術(shù)在城市管理中的應用，已經(jīng)獲得了越來越多的關(guān)注。
有效的治理實踐，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，年復合增長率達50%。
數(shù)字孿生技術(shù)有何特點？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)助力城市高效運轉(zhuǎn)
現(xiàn)代城市是一個復雜的開放性系統(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行歷史等數(shù)據(jù)，集成多學科、多物理量、多尺度、多概率的仿真過程，在虛擬空間完成映射，從而反映相對應實體對象的全生命周期過程?！敝袊茖W院院士、中國工程院院士、武漢大學教授李德仁說，數(shù)字孿生技術(shù)作為實現(xiàn)虛實之間雙向映射、動態(tài)交互、實時連接的關(guān)鍵途徑，為觀察、認識、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)應用到城市中，能夠?qū)Τ鞘械母鞣N要素、數(shù)據(jù)進行模擬和仿真。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行數(shù)字化，然后在網(wǎng)絡(luò)空間上構(gòu)造一個與之完全對應的“虛擬城市”，形成物理上的實體城市和信息上的數(shù)字城市同生共存、虛實交融。
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)進行處理和分析，能夠?qū)崿F(xiàn)對城市運行的實時監(jiān)控、預測和優(yōu)化；虛擬現(xiàn)實和增強現(xiàn)實技術(shù)將城市數(shù)字孿生模型呈現(xiàn)在現(xiàn)實場景中，可以讓公眾更加直觀地了解城市的運行情況和發(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)一個與有形的城市對應的數(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)濟發(fā)展規(guī)劃》提出，“完善城市信息模型平臺和運行管理服務(wù)平臺，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踐。
在山東濟南，四維地質(zhì)環(huán)境可視化信息系統(tǒng)平臺可以實現(xiàn)自動“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；在廣東廣州，“穗智管”城市運行管理中樞以水文、氣象、排水設(shè)施等數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，結(jié)合城市水文學模型（3D仿真）和電子地圖，實現(xiàn)了對易澇點積澇演進的可視化模擬，為防洪救災提供參考；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)控策略的運行結(jié)果；江蘇蘇州實現(xiàn)了古建筑全方位、高精度現(xiàn)狀信息的留存，為古建筑的保護和修繕提供支撐；河北雄安新區(qū)將數(shù)字城市與現(xiàn)實城市同步規(guī)劃、同步建設(shè)，兩座城市將開展互動，打造數(shù)字孿生城市和智能城市……
李德仁認為，數(shù)字孿生城市在交通管理、能源管理、規(guī)劃設(shè)計、環(huán)境監(jiān)測等領(lǐng)域已形成了一些有代表性的應用場景，并向城市全要素表達、預警預測、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、加工和呈現(xiàn)，數(shù)據(jù)類型多，體量大，對于平臺的支撐能力、網(wǎng)絡(luò)帶寬等都是考驗。此外，海量三維時空數(shù)據(jù)的可視化加載與實時瀏覽、各類數(shù)據(jù)的實時更新等，也需要較高的硬件、時間和人力成本。
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)供應商的軟技術(shù)和硬實力顯得尤為重要。千尋位置擁有先進的技術(shù)水平，其以北斗高精度定位和精準授時服務(wù)為基礎(chǔ)，將時空智能與數(shù)字孿生技術(shù)相融合，打造了精準時空數(shù)字孿生產(chǎn)品體系，提供更精細化的數(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)，實現(xiàn)“規(guī)建管養(yǎng)”全生命周期精細化管理的基礎(chǔ)設(shè)施管理平臺。
千尋視域：提供三維場景與動態(tài)數(shù)據(jù)極致可視化，展現(xiàn)數(shù)字孿生運行態(tài)勢全景視角的時空數(shù)據(jù)可視化平臺。
千尋數(shù)境：數(shù)字世界加載和渲染，超真實還原物理世界，支持空間分析和時空數(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，精確計算病害面積，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，支持與標清地圖數(shù)據(jù)融合并可用于仿真，生產(chǎn)流程高度自動化，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。
千尋位置不僅將以上產(chǎn)品廣泛應用于城市數(shù)字化、新基建建設(shè)等領(lǐng)域，助力構(gòu)建實時精準映射現(xiàn)實環(huán)境的“數(shù)字孿生”世界，還以“時空“為切入點，將現(xiàn)實城市與數(shù)字城市連接起來，創(chuàng)新性的提出“未來之城”最佳實踐方案，系統(tǒng)性地解答“新型智能城市”的三個時空相關(guān)的核心問題；
時空基礎(chǔ)平臺：城市內(nèi)所有的靜態(tài)和動態(tài)的“參與者（如：人、車、物、事件等）”正在被數(shù)字化，并進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)建一個虛擬的數(shù)字城市有效支撐城市的精細化管理。 千尋位置“未來之城”立足于自身特有技術(shù)優(yōu)勢，構(gòu)建了一個統(tǒng)一維度的“時空基礎(chǔ)平臺”，將數(shù)據(jù)進行時空處理，進而實現(xiàn)將現(xiàn)實城市到數(shù)據(jù)城市“全域、全量、高精度、動態(tài)”的精準映射，讓治理所用的“數(shù)據(jù)”與現(xiàn)實一一對應。
時空大數(shù)據(jù)平臺：新型智能城市用大數(shù)據(jù)做決策，而數(shù)據(jù)的時空屬性是數(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“時空大數(shù)據(jù)平臺”的統(tǒng)一時空維度，可將海量數(shù)據(jù)，包括城市時空基礎(chǔ)數(shù)據(jù)、公共專題數(shù)據(jù)、 城市感知動態(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 “時空大數(shù)據(jù)平臺 ”，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的疊加和可用。 以上兩個平臺支撐了現(xiàn)實城市到數(shù)字城市的實時映射，不僅能夠全局的了解城市整體架構(gòu)，同時因城市感知數(shù)據(jù)的豐富，還可以量化城市運行的細微變化，為城市精細化管理提供直觀的、基礎(chǔ)的支撐。
時空計算與數(shù)據(jù)驅(qū)動：數(shù)據(jù)的價值在于發(fā)現(xiàn)規(guī)律，千尋位置的時空大腦與城市數(shù)據(jù)計算能力結(jié)合，形成“時空計算引擎”，從而支撐各類應用便捷的使用時空計算技術(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，通過各類應用優(yōu)化和自我學習，實現(xiàn)對城市規(guī)劃、設(shè)計、管理、運行的自我完善和驅(qū)動，將現(xiàn)實和虛擬“融為一體”。
“未來之城”方案包含智慧交通、防災減災、智慧城管、智慧環(huán)保、智慧旅游等城市應用，能有效提高城市治理水平、優(yōu)化城市運營效率、提升公眾滿意度，助力政府迎接新時代下城市管理面臨的新挑戰(zhàn)，實現(xiàn)數(shù)字技術(shù)和城市治理的良性互動，提升人民群眾的獲得感、幸福感。
