本文摘要：我國數字孿生城市發展，將從局部走向全域、從感知走向可控。 數字孿生的研究歷程 1969年7月16日，巨大的土星5號火箭載著阿波羅11號飛船從美國卡納維拉爾角肯尼迪航天中心點火升空，美國NASA在阿波羅登月項目中制造首次使用數字孿生概念，并且制造兩個完全相
我國數字孿生城市發展，將從局部走向全域、從感知走向可控。
數字孿生的研究歷程
1969年7月16日，巨大的“土星5號”火箭載著“阿波羅11號”飛船從美國卡納維拉爾角肯尼迪航天中心點火升空，美國NASA在阿波羅登月項目中制造首次使用數字孿生概念，并且制造兩個完全相同的實驗室/實體空間飛行器。 2003年Michael Grieves(美國密歇根大學)教授提出“與物理產品等價的虛擬數字化表達”。 2019年波音737 MAX在不到五個月內發生了兩起嚴重的墜機空難，將人們的關注度集中到了如何讓飛機在制造、維修和飛行過程中更加安全可控，提出“數字孿生”(Digital Twin)技術方案。 Gartner在2017-2019將數字孿生作為十大戰略科技趨勢，定義為以數字化方式再現真實的實體或系統。
目前，數字孿生在11個領域中擁有45個細分類的應用。 具體領域包括：安全急救、環境保護、航空航天、電力領域、汽車制造、油氣行業、健康醫療、船舶航運、城市管理、智慧農業和建筑建設等。
數字孿生與城市仿真技術
城市仿真通過數字化的方式真實再現城市現實，并基于城市運行數據，運用人口、交通、環境、經濟等理論，分析城市實際問題，預測城市發展，為城市規劃、管理、防災減災等提供科學依據的一種手段。 城市仿真從2000年開始到2018年已走過三個階段，從BIM(建筑信息模型)時代、CIM(城市信息模型)時代到現在的DSM(數字地表模型)時代。
基于計算流體力學(CFD)的嚴密理論，利用有關數據建立精確城市模型，根據氣象數據設定準確的邊界條件，綜合考慮地形、氣象、水文、建筑物、污染源等因素對現狀以及發展趨勢的影響，真實再現城市各種復雜現象，提供各種現象細節的有關數據; 實現實時三維可視化，形成城市環境“診斷書”“疾病預防報告”，提供決策支持，檢驗及優化方案，為城市規劃、管理服務。
國內一些城市已經啟動城市仿真建設工作，比如汶川、廣州、佛山等數字城市仿真建設實踐，提出實體城市空間與虛擬城市空間和社會空間共融互動，從人、物理世界的感知同步搭建智慧設施，以“大平臺、大數據、大應用”構建數字孿生的虛擬空間支撐智慧發展。
《河北雄安新區規劃綱要》雄安新區率先推進數字孿生城市建設。 2018 年《河北雄安新區規劃綱要》中指出：堅持數字城市與現實城市同步規劃、同步建設，打造具有深度學習能力、全球領先的數字城市。
應用場景驅動下數字孿生城市
目前，國內建設數字孿生城市，主要是在感知端通過對城市構筑物的感知數據，在基于CFD的技術下構建虛擬仿真系統，實現城市“全時全域全空間”環境的感知。
在數字孿生城市場景中，以地理信息服務精細化、精確化、真實化、智能化為目標，從較為單一的GIS數據升級為融合多源、異構、多時態空間數據，以滿足應用和分析的需求，從多源異構數據無縫融合、時空數據庫建立和空間數據快速更新等方面入手，實現城市民生管理和服務。
在數字孿生城市場景中可實現城市精細化管理，數字孿生城市立足城市運行監測、管理、處理、決策等要求，完善城市精細化管理體系，不斷提升人民生活質量和城市競爭力，不斷提升市民對城市管理的滿意度。
城市建設論文投稿刊物：《城市發展研究》創刊于1994年，雜志作為中國城市科學研究會的會刊，本刊宗旨是服務于我國健康城鎮化和城市科學發展的需要，推動學術界對城市發展規律、對城市社會、經濟、文化、環境和城市規劃建設管理中的重大理論問題和實際問題進行綜合性研究，繁榮和發展城市科學理論。
數字孿生城市未來發展
黨的十九大報告明確提出要加快建設制造強國，《中國制造 2025》指出“將智能制造作為兩化融合的主攻方向，推進生產過程智能化，培育新型生產方式，全面提升企業研發、生產、管理和服務的智能化水平”。
在此背景下，我國數字孿生城市發展，將從局部走向全域、從感知走向可控。 受管理難度和技術成本影響，數字孿生將從社區、園區、校園、港口等小范圍的封閉區域開始，逐步向城市全域、孿生空間過渡。
作者：萬碧玉
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