“數字孿生城市”只是一場空想烏托邦？

2021-08-13 14:11

“數字孿生”起源與發展

建立一個孿生體的想法最早誕生于美國國家航空航天局的“阿波羅計劃”,該項目中構建了兩個相同的航天飛行器,一個發射到太空,另一個留在地球上用于反應其工作狀態并幫助科學家們進行設備等的調試參考。

目前業界普遍認為“數字孿生”的概念由美國密歇根大學的Michael Grieves教授于2002年在產品全生命周期管理課上提出,他將該設想稱為Conceptual Ideal for PLM (Product Lifecycle Management),通過在虛擬空間構建的數字模型與物理實體交互映射,描述物理實體的生命周期。

2010年,NASA在技術報告中首次給出了“Digital Twin”的名稱,即“數字孿生”。隨后,美國國家航空航天局與美國空軍在2012年聯合發表了關于數字孿生的論文,將其列為驅動未來發展的關鍵術之一。

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至此數字孿生正式出現在人們的視野里。數字孿生的定義:指充分利用物理模型、傳感器更新、運行歷史等數據,集成多學科,多物理量,多尺度,多概率的仿真過程,在虛擬空間中完成映射,從而反映相對應的實體裝備的全生命周期過程,也被廣泛接受。

概念落地各行各業,“數字孿生城市”應運而生

起源于航天、工業領域的數字孿生逐漸在各個行業生根發芽,包括汽車、電力、健康醫療、制造業等。在城市管理方面,基于數字孿生的模擬分析、實時交互等特性,“數字孿生城市”應運而生。目前,關于數字孿生城市并沒有一個準確定義,可以廣泛理解為通過對物理世界的人、物、事等所有要素數字化,在網絡空間再造一個與之對應的“虛擬世界”,形成物理維度的實體世界和信息維度上的數字世界同生共存、虛實交融的格局,實現城市全要素數字化和虛擬化、城市全狀態實時化和可視化、城市管理決策協同化和智能化。

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智慧城市建設催生數字孿生城市

關于智慧城市的建設已有十年已久,但是目前中國并沒有哪座城市能夠宣稱自己完全建成“智慧城市”,因為智慧城市的建設大多是項目式的,雖然解決了某個行業的智慧需要,卻沒能從城市的整體建設入手,因此只能達到階段性的城市優化效果,并沒有完全達成一個完整的“智慧”城市。

而數字孿生城市的建設正好可以解決這些問題。數字孿生城市以數據驅動為核心的新的城市生活方式,通過數據基礎設施構建人與人,人與物,物與物的多元數字化城市鏡像,為物理城市創建虛擬模型以模擬現實城市的運行情況,這種方式將完全重構城市建設運營邏輯,將城市場景進行可視化和物聯控制,在模擬規劃和優化治理方面高效指導城市建設。這種平臺化的建設思路也杜絕了子系統的重復建設,將復雜的跨行業、跨部門、跨平臺的行業應用通過數字場景和物理場景相融合,協同發展。

數字孿生城市技術架構

數字孿生城市依托城市全域感知,刻畫城市運行體征狀態。通過智能交互系統實現城市內各類主體的適應性變化和城市最優運作,其核心是高精度、多耦合的城市信息模型,通過城市信息模型上的全域數據,在城市系統內匯集交融,為城市建設、管理、發展提供參考意見。基于城市三維地理信息模型(3D GIS)、建筑信息模型BIM和IoT智能感知數據的城市信息模型(CIM)可感知城市各種公共設施及各類專業傳感器的的即時數據,將靜態的數字城市升級為可感知的動態數字孿生城市。

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政策推動數字孿生城市建設

2020年4月,國家發改委、中央網信辦印發的《關于推進“上云用數賦智”行動培育發展實施方案》中,將數字孿生與大數據、人工智能、5G等并列,要求“引導各方參與提出數字孿生解決方案”,住建部、自然資源部分別出臺BIM、CIM相應技術應用規范或導則,引導CIM平臺規范建設。發改委、科技部、工信部分別設立相應政策或研究課題,鼓勵CIM相關產業發展和技術突破。各省市也積極出臺相應政策或行動方案,推動數字孿生城市建設。經過2017年“數字孿生城市”概念培育期,和2018、2019年的技術架構期,中國數字孿生城市已于2020年正式進入建設期。

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產業布局-新型科技企業加速入局

隨著數字孿生城市的建設實施,更多企業正在積極響應,加速布局相關信息技術產業鏈。在GIS、測繪企業,建模、仿真企業,BIM企業,集成商運營商外基礎上,新型科技企業也紛紛跟進,包括互聯網企業、大數據公司、人工智能科技公司等,充分發揮地理信息數據、物聯網平臺、數據可視化、三維圖形及空間計算技術優勢,加緊構建數字孿生城市能力平臺。

各互聯網龍頭企業,如華為、騰訊、阿里等均推出了完備的數字孿生城市解決方案;一些科技公司,如泰瑞數創、五一視界、埃睿迪、優锘科技、廣聯達、數字冰雹、云天勵飛等,深耕數字孿生領域,能夠提供數字孿生城市建設一站式服務。同時,更多公司正在依靠本身的技術優勢從不同切入點入局,推出數字孿生解決方案,如科大訊飛、軟通動力、紫光云、飛渡科技、超圖公司等,為中國數字孿生城市建設注入新力量。

結語

數字孿生城市建設從整體入手,以平臺化的建設思路,遵循促進數字、物理場景相融合的核心理念,將復雜的跨行業、跨部門、跨平臺的各類應用進行協整,促進城市整體的高效協同發展。在政策大力主導和企業積極響應的情景下,中國數字孿生城市建設發展前景廣闊,為建成新型智慧城市提供動力,助推城市智慧化管理和服務進一步升級。

本文來源于億歐,原創文章,作者:王子嘉KK-EO。轉載或合作請點擊轉載說明,違規轉載法律必究。