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数字孪生应用助力智慧城市建设

行业讯息    发布于:2021-01-06

  近年来,数字孪生得到越来越广泛的传播。同时,得益于物联网、大数据、云计算、人工智能等新一代信息技术的发展,数字孪生技术已逐步在航空航天、电力、船舶、城市管理、农业、建筑、制造、石油天然气、健康医疗、环境保护等行业领域落地。不少市场主体也针对数字孪生技术的就发、落地应用进行创新性发力,将其作为一种实现制造信息世界与物理世界交互融合的有效手段,应用于不少行业的智能生产解决方案中。其中,智慧城市的建设,正利用数字孪生平台定义城市管理中的人和物,基于城市数字孪生体的组合、编排和运行规则的定义和操作,构建城市规划、经济生活、应急安防、综合服务等应用场景。

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  在光辉城市创始人兼CEO宋晓宇看来,基于数字孪生技术,智慧城市的构建可以实现从认识城市智慧、挖掘城市智慧、模拟城市智慧到运用城市智慧的逻辑闭环,探寻针对不同地域特色的智慧城市建设路径,最终提供智慧城市建设的创新治理模式和政策体系。

  一、数字孪生助力智慧城市精准管理

  在工信部下属中国电子技术标准化研究院牵头发布的《数字孪生应用白皮书》(下称《白皮书》)中,数字孪生是具有连接物理实体或过程的数字化表达,是物理状态和虚拟状态之间的同速率收敛,是物理实体和流程过程的全生命周期的集成可视。该《白皮书》指出,数字孪生技术可以促进数字经济与实体经济的融合,加快产业升级;贯通信息孤岛,释放数据价值;统筹协调内外部变化,实现供给侧资源的优化配置;提供全要素数字化表达,推动新型智慧城市建设;优化城市布局,打造科学公共服务体系建设。

  通过光辉城市的创业实践,宋晓宇认为,从数据收集、处理、反馈在时空模型上的展现等数字孪生技术都趋于成熟,正在着眼于智慧城市精准管理与决策的系统逻辑。光辉城市与重庆大学未来城市与智慧建造实验室联合打造的大规模数字城市——“数字孪生·重庆”系统,就覆盖重庆近5000平方公里的范围,精确还原重庆的建筑、道路、景观等多种元素以及元素间的关系,包括重庆来福士广场、洪崖洞、磁器口在内的几十个重庆地标性建筑将被赋予城市状态感知、实时分析、自主决策、精准执行的能力。

  光辉城市还推出了数字孪生大数据平台,例如精确到毫米级的城市建模工具、积累了上万种城市孪生数字模型、形成了城市级全域要素的数据中台,支持多源数据的融合,也在推动赋能智慧城市、智慧交通、智慧产业园、建筑设计等相关领域的数字化转型升级起到了重要作用。

  据悉,“数字孪生大数据平台”具备面向城市级、项目级的数字孪生能力体系,推动政府或企业实现智慧化规划、运行与管理。”宋晓宇举例介绍称,在数字孪生公园解决方案中,数据孪生大数据平台建立基于真实植物的数字孪生场景,植物的科属、常见生长地域,以及春夏秋冬、各种天气情况都能精细化还原,通过IOT(物联网)设备实时监测,实现公园智慧、高效、安全管理。

  二、大规模加速落地还需多方合力

  “数字孪生是站在的是一个更高的高度,把一个城市包括人都放进去了,就好像现实跟虚拟世界的一个对应关系。”宋晓宇认为,数字孪生城市解决方案,是将城市道路桥梁、人口经济等基础数据,基于倾斜摄影、BIM、激光点云的三维模型数据,以及交通流量、教育医疗、气候环境、城市能耗等动态业务数据打通,实时监测、管理整个城市的运行情况。

  但数字孪生技术虽然日渐成熟,但在走向落地的过程中中依然面临不少难题。宋晓宇认为,数据隐私及安全是这一领域发展面临的首要问题。他称,对于一座城市来说,并不是所有的数据都适合开放给第三方解决方案供应商进行使用,就这对数据安全性提出要求。同时,数据采集的信息依旧存在需求方,而光辉城市做的只是提供相应的接口,并不经手数据,或者直接提供本地服务而无需上传中心平台。

  此外,宋晓宇透露,数字孪生业务落地的过程中还面临着数据采集能力不足的问题。例如智慧城市需要结合摄像头以及众多其他传感器才能落地一套数字孪生解决方案,这对于老城区可能意味着巨大的改造成本,而对于新城区来说,前期投入到底有多少能够发挥作用,受制于现有技术的成熟程度。在加上一些区域采集的数据本身就存在诸多问题,这也限制着数字孪生技术的大规模落地。

  也有业内人士表示,数字孪生城市任重道远,一方面当下需求方对于该技术落地方案的信任程度尚需提高,这样导致市场教育成本较高;另一方面亟需加强技术研发,大力推进产业生态建设与协同,加强信息基础设施集约化布局。同时还需要以人为本进行产业界的协同创新、数据资源的开放共享以及探索机制改革与整合。

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  智慧城市的建设,正利用数字孪生平台定义城市管理中的人和物,基于城市数字孪生体的组合、编排和运行规则的定义和操作,构建城市规划、经济生活、应急安防、综合服务等应用场景。

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