數(shù)字孿生城市未來發(fā)展展望

張彤 李明遠(yuǎn) 王敬淳

摘要：在城市發(fā)展的過程中，已經(jīng)暴露出諸多方面的問題，這也充分證實(shí)了以往的發(fā)展模式在很大程度上并不適合當(dāng)前的現(xiàn)代化智慧城市建設(shè)。因此，基于信息化技術(shù)的數(shù)字、智慧城市逐步發(fā)展成為現(xiàn)代城市發(fā)展的一種新理念。而數(shù)字孿生城市既是虛擬空間下的實(shí)體城市映射，又是支持智慧城市發(fā)展建設(shè)的綜合技術(shù)，還是實(shí)體與虛擬城市交融、共存的一種未來城市發(fā)展新形態(tài)，充分體現(xiàn)了現(xiàn)代數(shù)字城市意欲實(shí)現(xiàn)的宏偉目標(biāo)?；诖?，本文探討了數(shù)字孿生城市，并展望了未來數(shù)字孿生城市的進(jìn)一步發(fā)展。

關(guān)鍵詞：數(shù)字孿生;未來發(fā)展;展望智慧城市

在現(xiàn)代城市信息化體系建設(shè)中，數(shù)字孿生城市作為一種發(fā)展產(chǎn)物，屬于現(xiàn)代城市發(fā)展的一種高階階段[1]。數(shù)字孿生城市對(duì)應(yīng)著物理城市，一般利用前期城市內(nèi)部的全域大數(shù)據(jù)，提供給城市全局智能決策、管理、優(yōu)化等一種全新的工具、手段、平臺(tái)。雖然數(shù)字孿生城市當(dāng)前仍在初步發(fā)展的階段，但是完全可以展望預(yù)見，未來數(shù)字孿生打破了各項(xiàng)技術(shù)障礙及客觀環(huán)境限制后，數(shù)字與現(xiàn)實(shí)城市必定能夠虛實(shí)同步建設(shè)、達(dá)到虛實(shí)互動(dòng)效果[2]。

一、數(shù)字孿生城市概述

數(shù)字孿生城市是指在城市信息化發(fā)展與建設(shè)中，從虛擬化的數(shù)字環(huán)境內(nèi)，進(jìn)一步映射出來物理環(huán)境及城市管理流程，并基于數(shù)字孿生理念及有機(jī)集成平臺(tái)，達(dá)到高效管理城市管理目標(biāo)[3]。當(dāng)前，正在循序漸進(jìn)地發(fā)展數(shù)字孿生城市，并從數(shù)字世界進(jìn)一步孿生一個(gè)城市，所以在智慧城市的發(fā)展進(jìn)程中，必定會(huì)途徑數(shù)字孿生城市的階段。其中的演進(jìn)過程還應(yīng)遵循諸如由最基礎(chǔ)的城建內(nèi)容延伸發(fā)展向城市其他有關(guān)領(lǐng)域，由單體智能逐步演進(jìn)到群體智能、現(xiàn)代城市電腦等之類的規(guī)律。基于智能云計(jì)算與地理信息體系的融合，物質(zhì)城市可以全面融合數(shù)字城市，并且實(shí)現(xiàn)全領(lǐng)域范圍的協(xié)同管理，以便更容易地展開城市仿真、預(yù)警干預(yù)等，從而優(yōu)化、引導(dǎo)城市做好規(guī)劃、管理，并提升服務(wù)市民的質(zhì)量。

二、數(shù)字孿生城市展望未來發(fā)展

1.重新塑造城市治理體系結(jié)構(gòu)與規(guī)則

（1）基于技術(shù)架構(gòu)轉(zhuǎn)變治理模式

基于模型與數(shù)據(jù)疊加、軟件工具、智能化設(shè)施形成的數(shù)字孿生城市，充分突破了IT組件體系物理堆砌的智慧城市傳統(tǒng)架構(gòu)方式。該化整為零的一體化技術(shù)架構(gòu)，呈現(xiàn)出支撐促進(jìn)城市治理的諸多優(yōu)勢(shì)：①提供全景視角：從全量數(shù)據(jù)、多維度觀測(cè)，能夠深度抓取整個(gè)城市體征，知曉城市運(yùn)行規(guī)律，進(jìn)而精準(zhǔn)施策;②實(shí)施精細(xì)管理：全方位360度無死角地展開監(jiān)測(cè)監(jiān)控，全域立體感知，掌握城市脈搏、呼吸，智能治理城市;③提供協(xié)同手段：應(yīng)急突發(fā)事件，全方位協(xié)調(diào)聯(lián)動(dòng)，集中就近調(diào)度;④科學(xué)決策：提前推演預(yù)判城市未來發(fā)展態(tài)勢(shì)，基于數(shù)據(jù)促進(jìn)決策，再實(shí)施仿真驗(yàn)證，結(jié)合線上線下，最優(yōu)配置資源，最優(yōu)化運(yùn)行城市。

（2）變革技術(shù)帶動(dòng)管理變革

在數(shù)字孿生城市中，實(shí)施的是跨部門、區(qū)域、行業(yè)協(xié)同管理城市的模式，明顯有別于目前城市管理方式。由智慧城市發(fā)展至數(shù)字孿生城市，會(huì)從更深層次展開技術(shù)革命，并以變革技術(shù)帶動(dòng)管理革命，促使城市深層次變革治理結(jié)構(gòu)、規(guī)則。據(jù)展望預(yù)見顯示，為了適應(yīng)先進(jìn)的數(shù)字孿生城市管理模式，政府部門未來將會(huì)調(diào)整職能，并大幅改變城市治理規(guī)則。城市管理部門有望合并并實(shí)施大部制，圍繞城市大腦展開城市治理。同時(shí)，政府部門工作人員也將會(huì)分化形成虛實(shí)職能，其中一部分會(huì)面向數(shù)字城市履行城市公共服務(wù)、管理職能，其余的則從現(xiàn)實(shí)城市現(xiàn)場(chǎng)履行調(diào)研、執(zhí)法、巡視等工作職能。

（3）專業(yè)化運(yùn)營城市大腦

在數(shù)字孿生城市中，城市大腦的運(yùn)營能力直接決定了未來城市的可持續(xù)發(fā)展情形。在運(yùn)營城市大腦時(shí)，不可以僅憑政府部門，而要充分聯(lián)合社會(huì)力量、集合眾智，建立起集成管理、運(yùn)營的專業(yè)化運(yùn)城市營團(tuán)隊(duì)。然后，秉持管理、服務(wù)一體化的原則，實(shí)施長效運(yùn)營制，并提出有關(guān)城市運(yùn)行的服務(wù)流程、規(guī)范，盡可能地通過數(shù)字孿生專業(yè)技術(shù)紅利，促進(jìn)城市邁向高度智能化的治理系統(tǒng)。

2.全方位激活整個(gè)智慧城市產(chǎn)業(yè)

（1）賦予產(chǎn)業(yè)全新的發(fā)展動(dòng)力

數(shù)字孿生城市作為智慧城市發(fā)展建設(shè)中的全新理念、模式之一，正在集合更多產(chǎn)業(yè)力量、協(xié)同各種智力資源，并創(chuàng)新建立起城市級(jí)發(fā)展平臺(tái)。除了拉動(dòng)信息通信體系產(chǎn)業(yè)鏈一起發(fā)展外，還為別的行業(yè)、基礎(chǔ)及應(yīng)用型專業(yè)技術(shù)指明了發(fā)展新趨勢(shì)方向。在虛實(shí)交融、精準(zhǔn)映射下，提出了全新的技術(shù)要求，以便秒級(jí)發(fā)布海量數(shù)據(jù)信息、出圖、做出響應(yīng)。

（2）舊產(chǎn)業(yè)入局存在機(jī)遇及挑戰(zhàn)

在數(shù)字孿生城市內(nèi)，有關(guān)行業(yè)將會(huì)創(chuàng)建精確的市政骨架數(shù)字體系底圖，并高效集成城市全量數(shù)據(jù)。同時(shí)，還會(huì)重點(diǎn)關(guān)注動(dòng)靜態(tài)數(shù)據(jù)導(dǎo)入下的三維場(chǎng)景空間服務(wù)，以便在數(shù)字世界做到準(zhǔn)確映射、精準(zhǔn)表達(dá)物理世界的表面現(xiàn)象、抽象規(guī)則。而面向更全量、動(dòng)態(tài)、實(shí)時(shí)、異構(gòu)類數(shù)據(jù)，則需要從中洞悉基本的城市發(fā)展規(guī)律，及時(shí)發(fā)現(xiàn)并妥善處理問題。

（3）重新創(chuàng)立產(chǎn)業(yè)市場(chǎng)

在數(shù)字孿生城市內(nèi)，提供給了智慧城市體系產(chǎn)業(yè)一次重新創(chuàng)立發(fā)展的全新機(jī)會(huì)，并可以吸納更多的單位進(jìn)來一起參與建設(shè)過程?；诨ヂ?lián)網(wǎng)、設(shè)備生產(chǎn)商、電信運(yùn)營商、軟件研發(fā)商、集成開放商為典型代表的舊產(chǎn)業(yè)陣營，正在加速轉(zhuǎn)型到數(shù)字孿生城市的未來建設(shè)方向。這些新進(jìn)入的單位，特別是掌握了現(xiàn)代城市信息模型、三維場(chǎng)景服務(wù)核心技術(shù)的創(chuàng)新型單位，正在快速增強(qiáng)技術(shù)實(shí)力、持續(xù)擴(kuò)張業(yè)務(wù)市場(chǎng)。所以，在建設(shè)數(shù)字孿生城市時(shí)，有望進(jìn)一步催生一批新的產(chǎn)業(yè)。所以，智慧城市體系下的產(chǎn)業(yè)市場(chǎng)，將會(huì)進(jìn)一步提升競爭激烈程度，未來勝出并占市場(chǎng)主導(dǎo)位置的產(chǎn)業(yè)還有待進(jìn)一步的創(chuàng)新發(fā)展。

三、結(jié)語

綜上所述，在現(xiàn)代城市發(fā)展中，數(shù)字孿生城市作為一個(gè)新的目標(biāo)，屬于建設(shè)智慧城市的一大新起點(diǎn)，并且為城市的智慧化發(fā)展提供了很重要的基礎(chǔ)設(shè)施及綜合能力。未來展望在進(jìn)一步發(fā)展建設(shè)數(shù)字孿生智慧城市時(shí)，可基于數(shù)字孿生技術(shù)，來妥善解決城市建設(shè)發(fā)展的種種問題，并全方位促進(jìn)城市提高資源配置效率、改善城市運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)，并賦予智慧城市源源不斷的內(nèi)生發(fā)展動(dòng)力。

參考文獻(xiàn)

[1]張新長，李少英，周啟鳴，孫穎.建設(shè)數(shù)字孿生城市的邏輯與創(chuàng)新思考[J].測(cè)繪科學(xué)，2021，46（03）：147-152+168.

[2]徐輝.基于“數(shù)字孿生”的智慧城市發(fā)展建設(shè)思路[J].人民論壇·學(xué)術(shù)前沿，2020（08）：94-99.