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“洞见”数字孪生城市
2019-12-30 11:30:16来源:中国建设报

新型智慧城市是数字中国的重要内容,是智慧社会的发展基础,是实施科教兴国、人才强国、创新驱动发展、乡村振兴、区域协调发展、可持续发展、军民融合发展等战略的综合载体,加强新型智慧城市建设是事关国计民生的重大任务和长期工作。

我国智慧城市历经十年发展,在试点示范、标准体系、建设模式、技术协同和建章立制等方面取得众多成效。纵观我国智慧城市实践,既有成功的经验,又有不少教训,数据孤岛、条块林立、系统分隔等问题逐渐显现出来,目前智慧城市理论方法研究滞后于实践,导致智慧城市盲目建设、低水平重复建设等现象时有发生,亟待理论指导和顶层设计。在新时代和新的历史方位的时代背景下,新型智慧城市新技术、新理念、新方法、新成果、新经验日新月异,新困难和新挑战也不断出现。

数字孪生城市理念自提出以来,在国内政产学研用媒各界引起广泛关注,掀起研究和建设热潮。从未来发展看,随着数字孪生城市建设的持续深入和功能的不断完善,未来生活场景将发生深刻改变,技术加速集成创新促使产业重新洗牌,技术的变革将推动现有城市治理结构和治理规则重塑调整。

本报特邀多位从事智慧城市建设的专家,聆听他们富有启示性与前瞻性的观点以及分享实践中的经验,以系统性思维从局部思考扩展到全局思考,畅谈数字孪生城市未来的发展方向与无限可能。

杨滔:

以数字孪生思维统筹城市规划建设管理

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当前,以物联网、云计算、人工智能等新技术为代表的数字化浪潮席卷全球,物理世界和与之对应的数字世界正形成两大体系平行发展、相互作用。数字世界为了服务物理世界而存在,物理世界因为数字世界变得高效有序,数字孪生技术应运而生,从制造业逐步延伸拓展至城市空间,深刻影响着城市规划、建设与发展。

物理城市与数字城市孪生并存,精准映射,实现虚拟服务现实,数据驱动决策,智能定义一切,促进管理一盘棋,服务一站式,以高度智能化替代以往智慧城市的网格化管理,虚实融合,蕴含无限应用创新空间,将引发城市智能化管理和服务模式的重大颠覆性创新。

传统城市空间的物理性将被无限延伸,城市成为现实空间和虚拟空间逐渐交融的混合空间。一种新的基础设施、一种新的空间形态、一种新的共享平台将会出现,由此引发的变革也许天翻地覆。当技术奇点来临之时,数字孪生城市将有可能进化成全球化的超级智能系统。人们将开展一场重塑人类感知能力的实验,勾勒出城市中无数隐匿的维度和隐藏的场景,发展出人类超越人体本身感知维度的超感知能力,催化出市民共创未来城市的无限创意,最终加速新时代城市化的新模型。

全周期数字孪生

《河北雄安新区规划纲要》(以下简称《纲要》)提出要坚持数字城市与现实城市同步规划、同步建设,适度超前布局智能基础设施,推动全域智能化应用服务实时可控,建立健全大数据资产管理体系,打造具有深度学习能力、全球领先的数字城市。《纲要》描绘出了数字孪生城市的雏形,也为正处于“深水区”的智慧城市建设提供了新思路。

雄安新区与其他城市相比就像是一个新生儿,一切都是从零开始,在计划建设的初期便已经定下基调,将数字孪生的理念贯穿新区建设的始终。

数字孪生城市最核心的要素首先就是将物理世界映射到数字世界,因此在建设初期便要将物理世界包括地面的基础设施、房屋建筑等物理实体进行智能化升级,并将物联网传感设施提前进行布局以及预留。其次,在城市总体规划(以下简称“总规”)阶段,把总规用到的地上地下所有图纸全部进行数字化处理,通过三维的方式在统一的数字平台上展示;在控制性详细规划(以下简称“控规”)阶段,将不同片区的控规都以三维的方式在数字化平台上展示,并且用于后续的规划审批,控规本身还采用了控规和子控规的方式,也就是说控规本身也要在三维的层面和二维以及总规进行比对,层层递进,分级分类推进;在控规的下面便是设计,建筑物的设计、市政设计等,将每一个设计作为一个项目,并将项目本身与控规进行比对,精细化管理设计的过程。再其次是施工阶段,确切地说施工阶段的核心便是BIM(建筑信息模型),在数字化平台上,把BIM与之前的设计的模型进行对比,提升精细化管理水平。最后便是竣工检查,在传统的竣工检查之外,还要考虑到物联网的存在,以及今后城市运营的方式,将BIM进行拆解,形成物理城市的真实映射,作为今后城市运营底层。

这便是将城市进行数字孪生建设的全周期平台化、数字化,将城市作为一个“有机生命体”,进行有机的拆分组合,提高全流程的精细化管理与现代化治理水平。

全要素数字孪生

数字孪生城市是信息化发展到一定程度以及智慧城市建设到现阶段的必然性结果,数字孪生不仅是解构、描述、认识物理世界的新型工具,更是支撑数字化转型的综合技术体系。在物联网、人工智能等新一代技术不断深化、发展、应用的过程中推动城市的全场景、全要素的数字孪生进程。

从宏观来看,数字孪生不仅仅是集成创新的技术体系,更是数字社会人类认识和改造世界的方法论,指导提高城市建设的体系化程度,建设统筹城市规划、建设、管理三大环节以及资源共享与业务协同的机制体制,以高度的整体性、系统性、包容性、前瞻性思维统筹规划,加强顶层设计。

从中观看,数字孪生城市将成为支撑社会治理和产业数字化转型的重要抓手,数字孪生城市统筹城市规划、建设、管理的系统性思维及理念,对社会的发展乃至各个领域、各个行业的产业发展都有借鉴意义。

从微观看,数字孪生的关键便是“数据+模型”,在此模式下,各领域、各行业都需编制各自的数字孪生模型图谱,小到每个家庭,大到整个城市的模型建设,都可以通过空间编码的方式将数据标签化、单元化,每栋建筑、每个城市都可以是一个空间单元,分级分类推进,从而推动整个城市的每个要素都实现数字孪生。

雄安新区从零开始建设数字孪生城市,有着其他城市不具备的优势,但是其模式及理念都是具有借鉴意义的。从总规到控规层层联动的方式在目前国土空间规划以及今后建设指标的联动这个过程,还有城市运营和城市的规划建设之间的互动等模式理念都是可以复制推广的。

高艳丽:

数字孪生城市:城市高质量发展新样本

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数字孪生城市作为新型智慧城市建设的一种新理念和新模式,正在带动和聚集不同产业和智力资源协同参与,通过城市级创新平台的构建,激发信息通信产业链的创新活力,为城市建设运营、管理服务和产业经济的高质量发展提供了新思路、新路径。

市场需求倒逼

企业技术创新和城市产业转型

数字孪生城市建设是一个复杂的技术模型和庞大的产业体系,涉及新型测绘技术、地理信息技术、物联感知、边缘计算、人工智能等核心技术,关乎5G(第五代移动通信技术)网络构建、城市级建模和建模之后数据加载、渲染、呈现以及仿真模拟等产业发展。整个产业链条的各个环节都与前沿核心技术的创新不无关联。可以说,由5G、物联网、空间地理信息、人工智能等新技术集成创新构建的数字孪生城市正在激活并拉动城市产业链的高速发展。

数字孪生城市建设需要城市级的物联感知部署、3D(三维)建模以及一体化平台,无论是从事新型测绘、地理信息、高精度定位、3D建模、BIM(建筑信息模型)设计、可视化、场景渲染、VR(虚拟现实)的企业,还是从事仿真推演、预警预测、云计算、人工智能的相关企业,都要面对更为海量、实时、动态的城市基础数据,并从中探索和洞悉城市发展规律,敏锐发现并有效解决现实问题,为政府决策提供最优路径和最佳方案。

数字孪生城市的兴起,为企业创新发展带来了新机遇,也为城市产业转型升级创造了历史机遇。企业创新发展的核心竞争力,在于自我的不断革新以适应市场需求。互联网企业、电信运营商、设备制造商、系统集成商、软件开发商等智慧城市传统供给侧企业,正以多样化方式向数字孪生城市建设方向加速转型。掌握城市信息模型和全要素三维场景服务关键技术的创新型企业,其技术实力和业务市场在竞争中迅速提升和持续扩张,智慧城市建设领域的模式优化、技术竞赛和市场比拼将更加激烈,以新一代信息技术集成创新为核心的市场竞争,为智慧城市相关产业带来全新发展动力。

试点先行下的成熟经验推广

助力城市高质量发展

智慧城市建设在中国已经开展多年,从2012年住房和城乡建设部下发文件开展国家智慧城市试点开始,有数百座城市加入智慧城市建设。截至目前,全国100%的副省级以上城市、76%以上的地级城市和超过32%的县级市,总计大约500座城市已经明确提出或正在建设新型智慧城市。智慧城市试点工作的开展,不仅推动了当地城市建设与管理的信息化升级,同时对数字经济发展的带动作用也是巨大的。

智慧城市试点工作所取得的经济效应和社会效应是十分显著的,对近年来十分火热的数字孪生城市也有着十分重要的借鉴意义。数字孪生城市作为智慧城市发展的新阶段,被赋予了更加丰富的内涵,受到了政府、学界、企业的普遍认可。各地方政府、企业纷纷开始布局,在智慧城市建设基础上开展数字孪生城市的试点。政府以其权威性和影响力,引导行业发展,组织相关企业、研究机构等制订规范、标准,形成可复制可推广的经验,助力城市高质量发展。

试点城市对相关企业的吸引力毋庸置疑。无论是在数据整合、资源共享、统筹协调,还是在引导产业发展方面,都有着天然优势,更加容易形成集聚效应,构建更加良好产业生态,推动商业模式不断完善与发展。

数字孪生城市一体化平台的维护与管理至关重要,试点城市应当推动更加专业化和一体化的平台建设运营。这个一体化的团队将由政府、专家、平台运营人员、技术团队、社会公众等构成,不同的思维和理念不断碰撞,将产生良好的化学反应,从而形成更加全面、系统的理念来支撑决策,无论是对城市的建设和管理,还是对行业长远发展都有着十分积极的作用。

数字孪生城市是在信息技术单点突破集成创新之后的一个新起点,将会是未来一段时间的城市信息化建设、城市数字经济发展的主流模式,5G、人工智能、VR、物联网等技术的单点突破都会为现实应用提供更多的可能性,影响的也不仅仅是单一的垂直领域的发展,会推动整个产业上中下游各个环节的创新升级。

数字孪生城市的建设是一个复杂的巨系统。产业链涵盖广阔,政府、企业、社会公众都参与其中,细分领域有管理者、运营者、技术提供者,每个环节对行业的发展都举足轻重,系统性、整体性思维十分重要,所以,未来“城市试点+多渠道投资+产业集聚”将会是十分可取的商业模式,无论是城市高质量发展,还是产业的转型升级,都大有裨益且意义重大而深远。

万碧玉:

基于城市仿真系统的数字孪生城市规划

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顶层规划与空间规划结合

城市在人类生活的不同阶段,呈现出不同的表现形式,其规划的科学方法也不断地变化。研究城市规划的基本规律演变,探索在生产力不断提升的背景下我国当前规划的变革与变化,从城市科学研究的角度来说,基于城市仿真系统的数字孪生城市规划对指导当前的智慧城市建设与城市规划思想有重要的理论价值。

我国在近十年的探索中,面对智慧城市的不断发展,提出智慧城市顶层规划与城市空间规划的集合的方法论,在城市经济、社会和科技等新模式发展下,智慧城市的理论创新与探索实践紧跟当前信息化时代发展潮流,涌现出一批优秀的城市案例,城市建设达到成熟阶段对中国的城市规划理论有独特的指导意义。

在基于城市仿真系统的数字孪生城市规划中,城市国土空间规划是通过借助智能科学、地理信息、系统工程等信息技术,尝试重构智慧城市空间规划体系框架,构建城市虚拟仿真系统支撑城市科学决策体系,解决城市规划中自成体系、内容冲突、缺乏衔接协调等突出问题,保障城市规划有效实施;强化政府空间管控能力,实现国土空间集约、高效、可持续利用;改革政府规划体制,建立统一衔接、功能互补、相互协调的空间规划体系,优化空间开发模式,促进经济社会与生态环境协调发展。

BIM-CIM-DSM

构建城市数字空间模型

BIM(Building Information Modeling建筑信息模型)是建筑学、工程学及土木工程的新工具。BIM的核心是通过建立虚拟的建筑工程三维模型,利用数字化技术,为这个模型的利益方提供一个完整的工程信息交换和共享的平台以及全寿命周期的管理。从2010年开始,CIM(City Information Modeling城市信息模型)概念被提出,是以城市信息数据为基础,建立起三维城市空间模型和城市信息的有机综合体,从数据上讲是由大场景的GIS(地理信息系统)数据和BIM数据构成并作为智慧城市建设的基础数据。

在BIM、CIM的基础上加载城市的环境数据(风、水、空气、污染物等)以及城市社会经济数据(人口、产业、信息、资产等)等相关数据,并把这一些数据落实到空间上去,这便是DSM(Digital Spatial Model城市数字空间模型)的概念。作为一个基本的技术手段,CSS(City Simulation System城市仿真系统)可基于BIM + CIM + DSM的技术支撑平台,承载城市空间规划信息,对城市规划、建设、管理在虚拟仿真的基础上进行分析和预测,被认为是智慧城市、数字孪生城市规划的一个非常有用的技术手段。

未来,以建筑物信息建模和地理信息系统集成CIM等综合数据软件所提供的基础数据,通过在城市内广泛使用物联网传感器获取实时数据,经过大数据与AI(人工智能)的处理,生成和评估城市在不同场景的应用,帮助科学规划与管理城市。

城市仿真系统与数字孪生城市

城市仿真系统可基于构建的城市信息模型技术支撑平台,承载城市空间规划信息平台系统。完成城市环境仿真分析、城市内涝分析、仿真数据管理等功能模块。基于CIM与CFD(计算流体力学)理论等科学方法实现定量计算辅助决策,在城市规划管理全寿命周期内实现城市未来预测、规划方案评估、应急决策辅助等辅助决策功能。选择出最优城市规划方案,实施最科学城市建设施工,完成宜居城市设施和建筑,实现城市管理优化等目标。实现城市实时大数据和海量城市仿真数据交互使用、互相补充的城市信息系统,实现既具有基于规划融合要求的严格统一管理的城市基础数据,又具有实时监测大数据和城市仿真海量预测数据的综合智慧城市应用系统。

城市仿真系统是支持数字孪生城市的一个非常有用的技术手段。城市大数据是城市仿真系统的基础,对工程数据、模型数据、场景数据等进行管理。对接城市数字空间模型与基础数据库,组织城市发展规划,利用城市地形地貌、城市现状、规划前景等大量信息数据,组织与管理城市仿真数据基础。充分利用现有大数据的有关数据、管理体系与物理体系,推动大数据系统和仿真结合,发展成城市的有效决策辅助平台。城市环境仿真系统可以把一般用眼睛直接观察不到的空气等的流体及其温度分布,通过可视化技术使其变为容易理解的数据。城市环境仿真分析包括风环境预测、污染物扩散预测、城市热岛预测、水环境水资源的预测以及城市预防水灾能力预测(海绵城市)等计算流体力学仿真内容,例如考虑洪水,暴雨等特殊条件下对城市的影响,考虑下水系统出现故障时的水位影响,考虑干旱时河流湖泊的水位变化,并根据分析结果提出应急改进方案。

通过数字孪生城市也可以实现城市数据管理、城市多源数据融合、环境仿真分析,从而使城市建立数据封闭赋能体系,对城市空间布局模式实现密度适当、形态科学合理、对城市可持续发展原则的规划思考,实现土地资源的最优配置,达到控制人类对城市空间的利用活动可能产生的消极外部效应,实现城市精细化管理。

汪广丰:

南京数字孪生城市先行实践

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城市是一个由市政管理、基础设施、资源环境、社会民生和经济产业等多个核心功能组成的开放的复杂巨系统,建设智慧城市已经成为当今世界城市发展的前沿趋势。随着互联网技术快速发展,对智慧城市建设也提出了更高的要求,既要提升城市的信息化水平,又要提升城市的宜居性和居民生活品质,同时还要促进当地经济社会可持续发展。现阶段,建设数字孪生城市被认为是解决这些问题的有效途径。

江苏省南京市是国务院批复的《南京市城市总体规划(2011-2020年)》中的东部地区重要中心城市、长江三角洲城市群发展规划中的特大城市。为推动南京市城乡建设高质量发展,打造创新名城、美丽古都,建设“两强两高”新南京,南京市以打造数字孪生城市为立足点,加快推进数字产业化、产业数字化,努力推动高质量发展、创造高品质生活、实现高水平治理。

江北新区力争2025年

建成数字孪生第一城

南京市江北新区是国务院批复设立的全国第13个、江苏省首个国家级新区。近年来,江北新区依托“数字孪生城市”这一新理念、新技术,着力推动城市发展向智能化高级形态迈进,力争到2025年率先建成“全国数字孪生第一城”。

江北新区依托后发优势高点起跳,以信息化体系建设为抓手,统筹推进落地了政务云中心、电子政务外网、企业服务平台、大数据管理平台及基础数据库、行政审批服务系统、综合感知平台、视频监控联网平台、智慧医疗、智慧教育、科技统计平台等重大工程,正着力打造数据产生、采集、汇集、应用的生态闭环,把江北新区建设成以物联、数汇、智创为特征,集智能感知、智敏响应、智慧应用、智联保障为一体的“数字江北”。

智慧城市建设不断向纵深推进。随着新一代信息技术迎来从技术变革到创新应用的重要窗口期,将物联网、5G(第五代移动通信技术)、大数据、人工智能等多种技术有机耦合、集成应用,驱动创新出现新的拐点。特别是在建设新型智慧城市方面,在很大程度上破解了既往面临的技术瓶颈。而数字孪生城市作为智慧城市建设的新模式,更是为江北新区建设提供了绝佳解决方案。

据介绍,江北新区立足充分的调研论证,对标国内外先进智慧城市建设理念与经验,明确了“一城两最”的建设目标,以及“四横四纵”总体架构等。“一城两最”是指到2021年,江北新区要实现打造“最极致的服务”和建设“最智慧的城市”两个目标,坚持走“条块结合”创新路径,在“条线”方面以正在推进的智慧工地、智慧停车、智慧小区等项目为代表,在“区块”方面以数字孪生研创园、中央商务区、南京北站等示范名片为引领,统筹布局、重点推进。“四横四纵”则是指在“数字江北”建设运营层面,要重点实现在基础层、平台层、应用层、门户层以及标准规范体系、信息安全体系、项目管理体系和数字运营体系等方面的突破。

江北新区力争在全区范围内率先建成高精度的数字孪生城市信息模型,把新区直管区386平方公里区域内的人、物、事件等进行全要素数字化,完整映射到城市信息模型中,并对其进行前瞻性预判,通过“虚实对应、相互映射、协同交互”,促进孪生城市“城市要素数字化和虚拟化、城市运行状态实时化和可视化、城市管理决策协同化和智能化”的“六化发展”,助力江北新区城市运作最优化、社会治理高效化、经济发展现代化。

建邺区将打造

“数字孪生岛”

2018年年底召开的中共南京市委全体会议提出,重点支持建邺区依托中新生态科技岛先行先试,打造中新智慧城市示范区。

数字孪生岛可以理解为物理城市的虚拟映像。通过汇集物理城市的海量数据并深度挖掘、分析城市运行、生态治理、社会治理的潜在规律,从而进行精细化治理。岛上已建成的地下管线、建筑甚至地面所有城市管理部件,将进行精细化的数据采集并纳入大数据库;今后,“数字孪生岛”将和物理城市同步规划、同步建设,这意味着物理城市中的所有设施,从规划、建设到管理,都将实现全要素、全过程的数字化,物理维度上的实体世界将和信息维度上的数字世界共生共存。

到2021年,建邺区将初步建成基础设施全面领先、城市治理高效智能、公共服务便捷普惠的智慧城市,力争全国数字经济前20强企业齐聚建邺,形成智慧城市建设的“建邺标准”。

南京市建设数字孪生城市,以雄安新区为示范,创新引领、数字驱动,实施大数据战略,将物联网、移动互联网、云计算、大数据等新一代信息技术与城乡建设高质量发展的需求深度融合,打造以云计算为基础设施、物联网为城市神经网络、城市大脑为人工智能中枢的,具有深度学习能力、虚实共生的数字孪生城市,实现城市智慧化规划建设管理。

曲景东:

“城市生命线”的数字化升级

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数字孪生城市是建设新型智慧城市的一条新的技术路径,也是实现城市智能化运行、可持续化运营和精细化治理的先进模式。通过开发建设基于仿真的数字孪生城市,预测和验证城市发展和演进方向,指导实体城市的有机开发、科学建设和精细化治理;同时,通过对已建成的实体城市进行数字化,可以更加有针对性地治疗城市病,促进城市健康发展。数字孪生城市已经成为一个吸引高端人才、汇集高科技企业积极参与、不断持续更新和迭代的科技创新平台。

传统基础设施智能化升级

传统城市基础设施的智能化、信息化改造是智慧城市建设中的重中之重,建设数字孪生城市则提出了更高的要求,要将城市空间维度上的地上、地下、水域、空域等全方位的基础设施进行智能化升级与改造。

通过改建和扩建,在地上搭建包括5G(第五代移动通信技术)在内的各种无线传输网络,在提供给居民通信服务的同时,通过IoT(物联网)技术连接地面上的各种智能化服务设施,例如智慧综合杆、智能垃圾桶、智能道路照明、电子停车收费、公共服务二维码等服务装置和设施,为居民和用户提供便捷社会服务;通过整合,连接已经部署在地下综合管廊内的各种管线、道路两侧下埋的电力、通信、自来水、燃气等市政基础设施已有的传感器和仪表,促进市政资源互联网的发展;通过协同,把工业、商业、住宅等建筑物中已经安装的水、电、燃气等计量仪表以及燃气安全传感器、消防报警和喷淋设备传感器和装置的数据进行实时汇总,促进绿色城市发展,实现安全城市;通过优化布局和智能化升级,提升气象、环境等监测和区域视频监控的智能水平;通过安装新型传感器,在城市内河、大型河流湖泊的水下布设水底观测网、水面布置锚泊站,并运用无人监测船等进行水文、生态、环境等监测,提高已有设施的效能。

新型智能基础设施建设

城市基础设施智能化升级改造、建设新型信息智能基础设施,将是未来城市开发建设的“标配”。这些“标配”基础设施包括:数字化标识体系、全域感知体系、基础骨干网络体系、网联化监测体系、一体化数据安全体系和基于区块链技术的数据管理体系。据此构建统一、开放的物联网+互联网平台,实现同类传感器在数据格式上和精度上统一,不同类型感知设备在数据交换格式上统一,各类感知设备和传输设备在管控上分布、级联,在平台上实现多格式数据间无障碍交换。

通过数据挖掘、机器学习、模型快速迭代等技术,来推演、优化公共资源配置,打造城市运营和治理中心,实现城市“神经中枢”功能,即:通过人工智能技术对城市公共资源进行优化配置和管理,指挥协调城市各个功能和谐运转。通过部署边缘计算装置和快速响应网络,提高城市运行情况的实时监测效率和决策速度,实现应急管理的毫秒级响应,提升应急处置能力,实现城市“小脑”功能。基于智能基础设施的数字孪生城市的开发和建设,与实体城市规划、建设、运行、治理数据的无缝整合、互联共享,实现虚拟城市与实体城市间的准确映射,通过人工智能技术在数字孪生城市上进行演化和推演,构建不断完善的智慧城市“大脑”,促进实体城市各个功能像有机生命体的器官一样协调运转。

打破惯性思维

探索建设新模式

数字孪生城市建设是一项人力、资金等投入都十分巨大的工程,以往很多地区都存在着惯性思维,在建设基础设施或者进行智能化升级和改造时,总希望花小钱办大事,短期是省钱省事,但是长期看,对智慧城市的发展是不利的,会导致后期运维成本、改造或者升级成本的急剧增加;另外很多地方还存在“重建设轻运维”的现象,使得智能化基础设施的寿命缩短,无法达到、实现预期目标;目前智慧城市标准体系尚不完善,数字孪生城市正处在探索阶段,很多项目都是单一厂商建设,容易造成新的数据孤岛,不利于全行业的发展。

城市基础设施以及以物联网为底层技术的智能感知体系是数字孪生城市建设十分重要的落脚点,是城市这一“有机生命体”的数据来源,是数字孪生城市的生命线。因此提高城市基础设施的科学化、精细化、智能化管理和运营水平尤为重要,要不断加强顶层设计,提高城市建设的体系化程度,城市的管理者要有整体性、系统性、前瞻性和包容性思维,引领整个行业健康发展。此外,应标准先行,促进信息化基础设施落地生根,推动数字孪生城市健康发展;建立利益共享、风险共担的开发模式,既能很好地解决建设资金的投入、运营维护和技术支持以及设备归属问题,又能协调在运维过程中出现的问题,更容易让相关部门和企业达成共识,实现双赢或者多赢。

姚健奎:

5G+AI 开启智慧城市孪生新时代

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当下中国,新型智慧城市建设如火如荼、技术发展日新月异、治理体系不断革新。5G(第五代移动通信技术)盘活了物联网,让城市全域数据采集成为可能。AI(人工智能)融入城市应用场景,逐渐成为城市经济发展的重要技术支撑。5G+AI让数字孪生不再是毫无生命力的简单数字映射和颇有局限性的场景数字孪生。随着智慧城市建设不断深入和技术集成创新不断突破,5G+AI的数字孪生城市模式,将成为促进城市传统产业转型升级的新抓手、实现城市数字经济发展的新动能、解决城市发展矛盾与困境的新路径、推进城市治理体系与治理能力现代化的新平台,进而全面开启新型智慧城市建设孪生新时代。

5G+AI:提高数据质量

数字孪生城市建设是一个复杂的巨系统,无论是海量基础设施以及传感设备建设,还是以物联网为底层技术的全域数据采集与回传,都面临着巨大的挑战。可喜的是,随着5G、AI等技术的快速发展,影响数字孪生城市落地的技术瓶颈也正在被逐步打破。

物联网技术是构建数字孪生城市的核心底层技术,全域感知体系建设和基础数据采集等都需要通过物联网技术实现连接融通。以往因受通信技术水平的限制,数据采集及回传只能在小范围内或特定场景下进行,全域数据采集及回传几乎不可能。5G具备高带宽、低时延、广联接的特征,随着5G技术的不断成熟与广泛应用,将有效解决物联网技术发展面临的技术瓶颈,城市级数据采集及回传将成为现实可能。

通过物联网传感设备采集的数据往往是杂乱无章的,如何让这些海量数据资源变得有序和更有价值,便是城市数字平台的用武之地了。围绕城市数字平台建立数据标准与质量体系,为海量数据设立标准规范,分级分类进行归纳梳理,有利于提高和确保数据质量,根据客户需求进行精准数据输出,支撑城市各领域业务需求的数字化应用。

基础数据收集整理对于数字孪生城市建设有着举足轻重的作用。5G、AI、物联网等技术的发展,极大地提升了城市的数字化与智能化水平,让城市地上地下、室内室外全域数据的采集及回传得以实现。华为后续将继续发挥在5G、AI等先进技术领域内的优势,通过数字孪生解决方案为城市发展的科学决策、管理、服务等提供支持,为解决城市问题提供最佳方案和最优路径。

平台+生态:共谋共建共享

数据犹如数字孪生城市建设的基石,一体化的平台建设则是框架,需要大量的数据填充,才能让这个框架更加丰满。基于“数字孪生”的规建管一体化大数据平台,充分利用BIM(建筑信息模型)、GIS(地理信息系统)、云计算、物联网等先进信息技术,构建统一的CIM(城市信息模型)平台。

数字孪生城市一体化平台建设,将打通城市规划、建设、管理之间的数据壁垒,改变传统智慧城市重复建设等问题,将城市智慧化基础设施所包含的IaaS(基础设施即服务)、PaaS(平台即服务)、SaaS(软件即服务)与业务、运营有机融合于一体化平台,让城市管理与决策真正基于数据的科学支撑。

数字孪生城市是一个复杂的巨系统,不是任何政府与企业能单独承担的,华为一直以来倡导的理念是“平台+生态”,未来华为将继续依托在5G、AI及智慧城市运营方面积累的经验,在政府的大力支持与引导下,积极承担企业的社会责任,发挥在5G、AI等ICT(信息和通信技术)基础设施软硬件方面的优势,联合行业内广大的生态合作伙伴,合力推动城市进入数字孪生新时代。

通过5G、AI以及物联网技术为城市构建全方位、无处不在的联接,实现城市全要素、全场景的数据采集与交换;通过城市数字平台,开放在AI、物联网、大数据、视频、融合通信、区块链、GIS、BIM等方面的能力,支撑城市大规模数据的融合、场景的建模、可视化的呈现和数据的挖掘分析,实现各种孪生场景的落地;通过开放共享的新型模式,集合城市运营商、技术服务商以及社会公众等全员参与城市规划、建设、管理以及运营,基于一体化的数字化平台集思广益,开发出丰富多彩的场景应用,让城市具备更加系统的思维能力,重塑城市发展新模式。

需要指出的是,数字孪生城市建设将有很多技术、体制和机制等领域的瓶颈和挑战,但随着城市治理体系和治理能力现代化的持续提升以及智慧新技术集成的不断创新,在未来,城市发展科学决策和智慧建设升级,将不仅仅是可期的梦想,更会成为城市居民共享智能化成果的新实践。


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