賽迪顧問IT新語第3期：數(shù)字孿生城市-虛實共振開啟城市智慧化新進程

總第3期數(shù)字孿生實現(xiàn)了真正意義上的數(shù)據(jù)驅動治理，數(shù)字孿生城市建設成為城市數(shù)據(jù)資源賽迪顧問概念定義田2023年9月15日第3期總第3期發(fā)展歷程數(shù)字孿生城市的發(fā)展歷程最早可以追溯到20世紀60年代的計算機模擬技術，這一時期的數(shù)字孿生主要用于航空航天領域；到了20世紀90年代至21世紀初，數(shù)字孿生技術應用逐步在城市規(guī)劃、智慧城市等領域應用；21世紀至今，數(shù)字孿生技術進入全新發(fā)展階段，隨著人工智能與數(shù)據(jù)科學技術的逐漸成熟，數(shù)字孿生的模擬和預測精準性越來越強，可以為城市管理提供更精準、可靠的數(shù)據(jù)支撐，也拓展了更多的應用場景。從我國數(shù)字孿生城市建設歷程來看，數(shù)字孿生城市最早興起于2017年的數(shù)字雄安新區(qū)項目，并進入概念導入期，這個期間許多供應商都從技術上提出了可行的架構方案。2021年，《中華人民共和國國民經(jīng)濟和社會發(fā)展第十四個五年規(guī)劃和2035年遠景目標綱要》中明確提出“探索建設數(shù)字孿生城市”,標志著數(shù)字孿生城市正式進入戰(zhàn)略發(fā)展期，這個時期數(shù)字孿生城市項目不斷涌現(xiàn)，以點狀應用驅動城市類場景孿生。未來，隨著數(shù)據(jù)科學、人工智能等數(shù)字技術成熟，城市數(shù)據(jù)自動化程度提升，數(shù)字孿生城市將全面具備自主學習能力，并實現(xiàn)自主孿生與全域孿生。發(fā)展現(xiàn)狀目前，在政策推動和理念推廣下，很多城市和政府也都提出了建設數(shù)字孿生城市的目標，2022年，我國數(shù)字孿生城市建設項目超過400個。從我國各地區(qū)數(shù)字孿生城市建設內容來看，一般包含打造全域城市智能感知體系、萬物互聯(lián)網(wǎng)應用體系、全域全量數(shù)據(jù)資源體系、三維實景建模與城市智能模型(CIM)、先進高效算力體系、智能運維與Al決策等內容。但受制于城市時空數(shù)據(jù)孤島、算法模型技術不成熟、商業(yè)模式不清晰、平臺標準研究滯后、應用場景挖掘不足等問題，我國數(shù)字孿生城市建設尚處于初期階段，推動數(shù)字孿生城市有序升級、長效運營、可持續(xù)發(fā)展之路仍在探索。2023年9月15日第3期總第3期23城市全面具備自主學習能力，真正實現(xiàn)治理到智理的轉變。數(shù)字孿生城市通過“動態(tài)數(shù)據(jù)+算法模型”的集成融合實現(xiàn)城市具備自主學習能力，精準映射物理城市運行情況，可視化展示城市實時運行狀態(tài)和管理需求，及時地發(fā)現(xiàn)和解決問題。同時，數(shù)字孿生城市實現(xiàn)虛實同步運轉與動態(tài)情景交融，可以對各類城市場景進行模擬預測，提高城市治理的精細化、智能化。數(shù)字孿生城市完全消除資源鴻溝，實現(xiàn)城市居民生活質量普惠性提升。數(shù)字孿生城市全面映射物理城市中的所有元素，通過數(shù)字孿生技術進行模擬和預測，可以更好地規(guī)劃和分配資源，使得更多的居民能夠享受到這些資源。同時，通過物理城市的動態(tài)監(jiān)控與數(shù)字城市的模擬預測，數(shù)字孿生城市可以提升居民服務，包括提升城市安全、提升環(huán)境質量、共建教育與醫(yī)養(yǎng)普惠等，打造更加宜居宜業(yè)的城市。生態(tài)共融打造城市全新創(chuàng)新載體，賦能中小企業(yè)實現(xiàn)原始創(chuàng)新突破。隨著數(shù)字孿生城市發(fā)展，越來越多的創(chuàng)新生態(tài)參與其中，跨行業(yè)協(xié)同生態(tài)共融逐步形成，促進城市創(chuàng)新和企業(yè)創(chuàng)新，推動城市可持續(xù)發(fā)展。利用數(shù)字孿生打造城市創(chuàng)新載體的過程中，大量中小企業(yè)和創(chuàng)業(yè)者們可以通過數(shù)字孿生平臺進行快速原型設計和測試，助力企業(yè)實現(xiàn)原始創(chuàng)新突破，進而降低城市創(chuàng)新的門檻和風險。數(shù)字孿生城市的應用場景場發(fā)展和成熟度方面有著顯著差別。L1:感知取數(shù)，L2:數(shù)字建模，L3:點狀應用，L4:可視展示數(shù)物關聯(lián)場景孿生虛實融合虛實共振智慧制造生產(chǎn)智慧旅游服務與生態(tài)建基新數(shù)據(jù)孤島欠缺關聯(lián)融合，全面建設數(shù)字孿生城市投資大、成本高。數(shù)字孿生城市建設的關鍵是采集并動態(tài)更新城市全生命周期全要素相關數(shù)據(jù)，強調數(shù)據(jù)融合，但目前城市多元數(shù)據(jù)采集、處理仍存在一定問題。一方面，在數(shù)字城市范圍要構建多維、多尺度的虛擬城市模型需大量數(shù)據(jù)，這要求城市布局傳感器進行海量數(shù)據(jù)采集，不僅投資大、采集難度高，并且在采集后的數(shù)據(jù)標注和清洗處理等方面具有極大的挑戰(zhàn)；另一方面，對于虛擬城市的維護需要實時動態(tài)且連續(xù)不斷的數(shù)據(jù)更新，數(shù)據(jù)更新和維護成本極數(shù)字孿生城市建設需要解決信息資源共享、整合和跨部門利用難題。數(shù)字孿生城市建設中最難解決的仍是信息資源共享、整合、有效利用和跨部門業(yè)務協(xié)同。數(shù)字孿生城市建設基礎是打造城市信息模型(CIM),其核心是圍繞城市全域數(shù)據(jù)端到端管理運營，構建完善的數(shù)據(jù)資源體系應用管理機制是面向信息資源共享、整合、有效利用和跨部門業(yè)務協(xié)同的根源性解決手段，同時也是數(shù)字孿生城市建設成功的關鍵。長效運營、可持續(xù)發(fā)展的投資建設模式尚不明確。我國各地都已經(jīng)開展了多年的智慧城市建設，伴隨著智慧城市建設正進入以數(shù)字孿生為驅動內核和理論基座的新發(fā)展階段，城市管理者要如何充分利用好智慧城市建設成果，探索出能夠充分利用智慧城市建設成果為數(shù)字孿生城市建設提速，打造長效運營、可持續(xù)發(fā)展的數(shù)字孿生城市投資建設之路仍需探索。5城市大模型將帶動數(shù)字孿生城市建設。隨著人工智能技術的不斷發(fā)展，尤其是AIGC和大模型的爆發(fā)，數(shù)字孿生城市發(fā)展建設將迎來新一輪發(fā)展。未來，生成式人工智能和城市大模型賦能下，數(shù)字孿生城市不再局限于數(shù)字空間和物理空間的交互，將進入對物理空間中人類行為的認知與探索，機器的超級計算能力可以實現(xiàn)更多事件間的關聯(lián)分析，將模擬更多基于人類行為認知造成的突發(fā)事件，及模擬預警各類黑天鵝事件，重構城市運行邏輯，為城市管理者決策提供更多維度的支撐和決策依據(jù)。泛智能感知設備構筑數(shù)字孿生城市基礎底座，場景價值挖掘成為數(shù)字孿生城市價值。隨著元宇宙發(fā)展，數(shù)字孿生城市的建設重點在于新基建的投資建設，尤其是城市公共基礎設施的智能化升級，泛智能感知設備將構筑數(shù)字孿生城市底座。數(shù)字孿生城市的建設是一個涉及多環(huán)節(jié)、多領域、跨部門的