城市数字孪生为何而生
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发布时间：2022-12-19 23:55
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热心网友
时间：2023-10-03 09:40
数字孪生城市是利用数字技术和大数据分析等手段，创建的一个虚拟城市模型，它以现实城市为基础，通过收集和整合各种城市数据，实现了城市的数字化复制和模拟。包括了城市的地理信息、建筑物、设施、人口、交通、环境等各种要素。提供实时的城市数据和预测模拟能力，帮助城市决策者更好地理解城市的运转和行为规律，支持城市规划和管理决策的制定和实施。可应用于城市规划、交通管理、环境保护、应急管理、市政设施运营和维护等方面，对于提高城市运行效率和质量，具有重要的作用和意义。
数字孪生城市优势在于，可以提供全面的、实时的城市数据，支持城市决策者更快、更准确地做出决策，帮助城市更高效地运转；在虚拟环境中进行模拟，以验证各种规划方案、*和决策的效果，降低决策的风险和成本。
数字孪生了多套智慧城市管控系统。围绕公共管理、产业发展、生活服务等业务，提供能耗环境监测、设备安防监管、综合态势监测等功能，使城市内原本独立的各系统根据管理特性形成联动预案。
以城市为基础，对城市各类基础设施数据以更加多样化形式进行可视化展示；将 GIS 数据和云计算、大数据、物联网等技术相结合，构建真正的数字经济，数字城市，数字中国；以时空为基础，通过可视化分析技术，对城市的规划、布局、分析和决策提供技术支撑，推进城市数字化转换和建设。
在改善区域投资环境、引进外资、促进产业结构调整和发展经济等方面发挥积极的辐射、示范和带动作用，成为城市经济腾飞的助推器。规划无论是对城市未来的建设还是影响力都有着重大的影响。数字孪生城市大屏的两侧面板，呈现了规划总面积、规划楼宇数量、公交线路、站点数等信息，区域的规划可划分为建筑用地、绿化用地、居住用地、商业用地、交通用地、水利用地等等。用地规划上，通过不同颜色色块进行区分。通过对用地分布、用地需求、功能定位等方面进行分析，合理确定地块开发强度、用地规模以及控制要求。
地下管网作为城市基础设施非常重要的组成部分，是城市赖以生存和发展的物质基础，被誉为“生命线”。根据管网的粗细、埋深、类型对电视管网、给水管网、电力管网、燃气管网、通信管网、污水管网、雨水管网以及中水管网等管网线路数据进行三维的直观呈现。
城市的场景除了使用航拍的倾斜摄影三维实景数据，还通过 3D 仿真形式对体进行精细化的还原建模，从整体环境到楼宇周边环境，再到楼宇内外部设备进行立体仿真展示。采用轻量化三维建模技术，根据现场的 CAD 图、鸟瞰图、设备三视图等资料进行外观高精度建模还原，通过实现可交互式的 Web 三维场景，可进行缩放、平移、旋转，场景内各设备可以响应交互事件。
随着信息技术的发展，建筑管理也有了更多的方式，楼宇电梯系统、楼宇照明系统、消防系统、安防系统、环境与空调系统的部署可以充分实现楼宇管理智能化、数字化。智慧楼宇可视化整合对接各类业务系统的基础上，通过可视化平台实现对楼宇各系统的综合统一管理，减轻了楼宇管理成本负担，提高经营管理效率。对于不同的楼宇情况，Hightopo也有多种针对性的解决方案。
通过交通系统，可实时展示高峰车速情况，同步预测未来时间内的交通拥堵情况。在违章事故方面，加入了多画面视频监控系统以及实时调取事件周边监控视频功能，帮助管理者对重点人员、车辆、告警事件等治安要素进行可视化监测。
接入倾斜摄影、GIS 空间信息数据、智能物联网 IoT 数据以及大数据系统平台的等数据信息，结合轻量化建模方案实现甚至手机端都可随时随地查看 3D 可视化效果，提升管理和运行效率，为智能化建设、数字化转型和一体化管理提供解决方案。
热心网友
时间：2023-10-03 09:41
对于 “数字孪生城市”的概念目前业内还有许多争议，以下是摘自网络的一段描述：
关于数字孪生概念的由来，业界主要观点认为是迈克尔·格里夫斯首先提出的。
2002年，迈克尔·格里夫斯（Michael Grieves）教授在美国密歇根大学的课堂上首次提出“数字孪生”（又称“数字双胞胎”）的设想。2010年，美国国家航空航天局（NASA）的技术报告中正式使用了“数字孪生”一词。2011 年，Michael Grieves 教授在《几乎完美：通过PLM驱动创新和精益产品》给出了数字孪生的三个组成部分：物理空间的实体产品、虚拟空间的虚拟产品、物理空间和虚拟空间之间的数据和信息交互接口。另外，2011年3月，美国空军研究实验室结构力学部门的Pamela A. Kobryn和Eric J. Tuegel，做了一次演讲，题目是“Condition-based Maintenance Plus Structural Integrity (CBM+SI) & the Airframe Digital Twin（基于状态的维护+结构完整性&战斗机机体数字孪生）”，明确提到了数字孪生。
2018年以来，河北雄安新区首先提出"坚持数字城市与现实城市同步规划同步建设，打造具有深度学习能力、全球领先的数字城市"，数字孪生建设理念纷纷出现在各地智慧城市、数字基建等规划之中。省（市）级层面，北京提出“建设数字孪生城市”，上海提出“探索建设数字孪生城市”，浙江提出“现实和数字孪生社区”，广东提出“探索构建‘数字孪生城市’实时模型”，海南提出打造“数字孪生第一省”；地市级层面，宁波提出促进数字孪生理念在未来社区实体建设中落地应用，贵阳、南京、合肥、福州、成都等地提出以数字孪生城市为导向推进新型智慧城市建设，其中贵阳编制的《数博大道数字孪生城市顶层设计》，是全国首个真正意义上的数字孪生城市顶层规划。
无论是制造业还是城市治理，数字孪生技术的核心是数据，包括城市模型数据、基础地理数据、规划管控数据、物联感知数据、以及城市各种专题数据，只有融合各类数据建立关联信息才能使用这些数据进行计算、加工、挖掘，才能真正发挥数字态孪生城市的价值。数字孪生城市不仅是要好看关键是要好用，人们最直接的感官是视觉，然而数字孪生城市不仅要满足三维场景可视化的需求，更要能满足城市各要素的运行仿真、模拟推演的需求。
城市是动态的，基于物联网监测设备来连接和实时收集物理世界的感知参数，虚拟世界可全面、精准、动态地反映物理对象的实时状态变化，包括外观、性能、空间位置、异常状态等，进行分析、模拟、推演城市运行状况，分析的结果和预警信息再反馈给物理世界，从而为城市更新、城市安全、灾害防范、应急处理等提供数字化手段和智能化应用。
任何一项技术最终要能服务于其主体才能发挥其价值，工业设计的主体是工程师，工程建设的主体是建筑师和民工，而城市的主体是市民，因此数字孪生城市不仅仅是能提供一个大屏展示系统服务于领导参观展示，而是要落到实处服务于市民，提供便民的应用场景才能体现真正的价值。数字孪生城市的建设耗费巨大，如果不能将建设成果用之于民的话那无异于是在犯罪。
数字孪生城市的管理对象是城市空间的各类要素，建设数字孪生城市不仅是根据物理世界在虚拟世界构建对应的数字体，关键是要将现实世界中的物理对象和数字空间中的孪生体能够实现双向映射、数据连接和状态交互，数字体应随现实对象的生命周期进程而不断演进更新，并且数字空间中进行模拟、分析、判断趋势，基于分析与仿真对物理世界形成优化策略，实现对物理实体决策优化，从而实现数字虚态到物理实态能够共生互动。
随着信息技术的发展，早期只能在工业设计领域进行的制造业数字化仿真，现在可以得以在更广阔的领域进行应用，从数字化工厂，到数字化建造，再到数字化城市，数字孪生技术的应用场景越来越多。然后数字孪生的本质还是数字化，5G、BIM、3DGIS、IOT、CIM、VR/AR等信息技术只是技术手段的加持，新技术的应用才使得数字孪生在更多领域的应用成为可能，数字孪生也是IT技术发展的必然趋势和终极方向。
建设数字孪生城市，其中一个必要条件是不断积累丰富的城市数字资产，只有积累了足够体量的数据才能有效地进行分析、模拟、推演，而CIM技术为数字孪生城市的建设提供了一种可能，城市信息模型是数字孪生城市的基石。而建设高质量的城市信息模型资源库需要耗费太多的人力、物力和时间，并且随时城市发展需要不断完善更新。而城市级的CIM基础平台的建设，可以为数字孪生城市提供数据资源以及基础能力。
现阶段数字孪生城市的建设应以行业应用为主战场推进建设，在行业应用中才能找到切实的应用场景。关于模拟仿真，基于全量全要素的城市级大场景的模拟计算目前还是不现实的，期待量子计算机普及吧。
