賽迪顧問(wèn)IT新語(yǔ)第3期：數(shù)字孿生城市-虛實(shí)共振開(kāi)啟城市智慧化新進(jìn)程

總第3期數(shù)字孿生實(shí)現(xiàn)了真正意義上的數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)治理，數(shù)字孿生城市建設(shè)成為城市數(shù)據(jù)資源賽迪顧問(wèn)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(jì)60年代的計(jì)算機(jī)模擬技術(shù)，這一時(shí)期的數(shù)字孿生主要用于航空航天領(lǐng)域；到了20世紀(jì)90年代至21世紀(jì)初，數(shù)字孿生技術(shù)應(yīng)用逐步在城市規(guī)劃、智慧城市等領(lǐng)域應(yīng)用；21世紀(jì)至今，數(shù)字孿生技術(shù)進(jìn)入全新發(fā)展階段，隨著人工智能與數(shù)據(jù)科學(xué)技術(shù)的逐漸成熟，數(shù)字孿生的模擬和預(yù)測(cè)精準(zhǔn)性越來(lái)越強(qiáng)，可以為城市管理提供更精準(zhǔn)、可靠的數(shù)據(jù)支撐，也拓展了更多的應(yīng)用場(chǎng)景。從我國(guó)數(shù)字孿生城市建設(shè)歷程來(lái)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(xiàng)目，并進(jìn)入概念導(dǎo)入期，這個(gè)期間許多供應(yīng)商都從技術(shù)上提出了可行的架構(gòu)方案。2021年，《中華人民共和國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展第十四個(gè)五年規(guī)劃和2035年遠(yuǎn)景目標(biāo)綱要》中明確提出“探索建設(shè)數(shù)字孿生城市”,標(biāo)志著數(shù)字孿生城市正式進(jìn)入戰(zhàn)略發(fā)展期，這個(gè)時(shí)期數(shù)字孿生城市項(xiàng)目不斷涌現(xiàn)，以點(diǎn)狀應(yīng)用驅(qū)動(dòng)城市類場(chǎng)景孿生。未來(lái)，隨著數(shù)據(jù)科學(xué)、人工智能等數(shù)字技術(shù)成熟，城市數(shù)據(jù)自動(dòng)化程度提升，數(shù)字孿生城市將全面具備自主學(xué)習(xí)能力，并實(shí)現(xiàn)自主孿生與全域?qū)\生。發(fā)展現(xiàn)狀目前，在政策推動(dòng)和理念推廣下，很多城市和政府也都提出了建設(shè)數(shù)字孿生城市的目標(biāo)，2022年，我國(guó)數(shù)字孿生城市建設(shè)項(xiàng)目超過(guò)400個(gè)。從我國(guó)各地區(qū)數(shù)字孿生城市建設(shè)內(nèi)容來(lái)看，一般包含打造全域城市智能感知體系、萬(wàn)物互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用體系、全域全量數(shù)據(jù)資源體系、三維實(shí)景建模與城市智能模型(CIM)、先進(jìn)高效算力體系、智能運(yùn)維與Al決策等內(nèi)容。但受制于城市時(shí)空數(shù)據(jù)孤島、算法模型技術(shù)不成熟、商業(yè)模式不清晰、平臺(tái)標(biāo)準(zhǔn)研究滯后、應(yīng)用場(chǎng)景挖掘不足等問(wèn)題，我國(guó)數(shù)字孿生城市建設(shè)尚處于初期階段，推動(dòng)數(shù)字孿生城市有序升級(jí)、長(zhǎng)效運(yùn)營(yíng)、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(xué)習(xí)能力，真正實(shí)現(xiàn)治理到智理的轉(zhuǎn)變。數(shù)字孿生城市通過(guò)“動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)+算法模型”的集成融合實(shí)現(xiàn)城市具備自主學(xué)習(xí)能力，精準(zhǔn)映射物理城市運(yùn)行情況，可視化展示城市實(shí)時(shí)運(yùn)行狀態(tài)和管理需求，及時(shí)地發(fā)現(xiàn)和解決問(wèn)題。同時(shí)，數(shù)字孿生城市實(shí)現(xiàn)虛實(shí)同步運(yùn)轉(zhuǎn)與動(dòng)態(tài)情景交融，可以對(duì)各類城市場(chǎng)景進(jìn)行模擬預(yù)測(cè)，提高城市治理的精細(xì)化、智能化。數(shù)字孿生城市完全消除資源鴻溝，實(shí)現(xiàn)城市居民生活質(zhì)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(guò)數(shù)字孿生技術(shù)進(jìn)行模擬和預(yù)測(cè)，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(shí)，通過(guò)物理城市的動(dòng)態(tài)監(jiān)控與數(shù)字城市的模擬預(yù)測(cè)，數(shù)字孿生城市可以提升居民服務(wù)，包括提升城市安全、提升環(huán)境質(zhì)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(shí)現(xiàn)原始創(chuàng)新突破。隨著數(shù)字孿生城市發(fā)展，越來(lái)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(jìn)城市創(chuàng)新和企業(yè)創(chuàng)新，推動(dòng)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(guò)程中，大量中小企業(yè)和創(chuàng)業(yè)者們可以通過(guò)數(shù)字孿生平臺(tái)進(jìn)行快速原型設(shè)計(jì)和測(cè)試，助力企業(yè)實(shí)現(xiàn)原始創(chuàng)新突破，進(jìn)而降低城市創(chuàng)新的門檻和風(fēng)險(xiǎn)。數(shù)字孿生城市的應(yīng)用場(chǎng)景場(chǎng)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(diǎn)狀應(yīng)用，L4:可視展示數(shù)物關(guān)聯(lián)場(chǎng)景孿生虛實(shí)融合虛實(shí)共振智慧制造生產(chǎn)智慧旅游服務(wù)與生態(tài)建基新數(shù)據(jù)孤島欠缺關(guān)聯(lián)融合，全面建設(shè)數(shù)字孿生城市投資大、成本高。數(shù)字孿生城市建設(shè)的關(guān)鍵是采集并動(dòng)態(tài)更新城市全生命周期全要素相關(guān)數(shù)據(jù)，強(qiáng)調(diào)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(wèn)題。一方面，在數(shù)字城市范圍要構(gòu)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(jìn)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(biāo)注和清洗處理等方面具有極大的挑戰(zhàn)；另一方面，對(duì)于虛擬城市的維護(hù)需要實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)且連續(xù)不斷的數(shù)據(jù)更新，數(shù)據(jù)更新和維護(hù)成本極數(shù)字孿生城市建設(shè)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(shè)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(wù)協(xié)同。數(shù)字孿生城市建設(shè)基礎(chǔ)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(yùn)營(yíng)，構(gòu)建完善的數(shù)據(jù)資源體系應(yīng)用管理機(jī)制是面向信息資源共享、整合、有效利用和跨部門業(yè)務(wù)協(xié)同的根源性解決手段，同時(shí)也是數(shù)字孿生城市建設(shè)成功的關(guān)鍵。長(zhǎng)效運(yùn)營(yíng)、可持續(xù)發(fā)展的投資建設(shè)模式尚不明確。我國(guó)各地都已經(jīng)開(kāi)展了多年的智慧城市建設(shè)，伴隨著智慧城市建設(shè)正進(jìn)入以數(shù)字孿生為驅(qū)動(dòng)內(nèi)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(shè)成果，探索出能夠充分利用智慧城市建設(shè)成果為數(shù)字孿生城市建設(shè)提速，打造長(zhǎng)效運(yùn)營(yíng)、可持續(xù)發(fā)展的數(shù)字孿生城市投資建設(shè)之路仍需探索。5城市大模型將帶動(dòng)數(shù)字孿生城市建設(shè)。隨著人工智能技術(shù)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(shè)將迎來(lái)新一輪發(fā)展。未來(lái)，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(jìn)入對(duì)物理空間中人類行為的認(rèn)知與探索，機(jī)器的超級(jí)計(jì)算能力可以實(shí)現(xiàn)更多事件間的關(guān)聯(lián)分析，將模擬更多基于人類行為認(rèn)知造成的突發(fā)事件，及模擬預(yù)警各類黑天鵝事件，重構(gòu)城市運(yùn)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(shè)備構(gòu)筑數(shù)字孿生城市基礎(chǔ)底座，場(chǎng)景價(jià)值挖掘成為數(shù)字孿生城市價(jià)值。隨著元宇宙發(fā)展，數(shù)字孿生城市的建設(shè)重點(diǎn)在于新基建的投資建設(shè)，尤其是城市公共基礎(chǔ)設(shè)施的智能化升級(jí)，泛智能感知設(shè)備將構(gòu)筑數(shù)字孿生城市底座。數(shù)字孿生城市的建設(shè)是一個(gè)涉及多環(huán)節(jié)、多領(lǐng)域、跨部門的