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浅谈数字孪生下城市治理模式变革
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  数字孪生(Digital Twin,简称DT)的概念由来已久,最早出现在工业制造领域,充分利用传感器、运行历史等数据,在虚拟空间中搭建数字孪生系统完成对实物的映射,并可反映实物的全生命周期过程。随着国家数字化战略的深入实施,地方政府加快智慧城市实施步伐,对应物理空间的城市,在网络虚拟空间构建数字孪生城市(Digital Twin City)将成为智慧城市建设的重要基础,也是城市数字化智慧化发展的必然阶段。

  数字孪生城市下,城市基础设施全面实现数字化,城市居民数字化素养全面提升,城市万物实现互联互通,城市运行变化可实时感知可历史溯源。此外,城市治理体系也在构建服务型政府的趋势下正发生重大变革。在新一代信息通信技术和城市治理体制机制改革双重力量驱动下,当前基于网格化的精细管理模式将逐步向基于数字孪生的高度智能化自治模式演进。具体来看,数字孪生城市将给城市治理带来三个转变。

  一、 城市治理手段向泛在感知数字化转变

  1、以感知、连接、计算三大能力为主线构建数字孪生城市

  端感知。统筹部署智能、融合的感知设施,形成城市末梢感知能力,实现对“地上地下信息的全覆盖采集、城市状态的全天时监控、个体行为的全周期记录”。网连接。构建以地面网络为依托、天基、空基网络为拓展,以信息安全保障为支撑的空天地一体化网络设施体系。作为城市血管,形成零时延大容量高可靠的信息大动脉。智计算。通过部署各类嵌入式计算设备、云计算设施、移动设备和其他任何有计算能力的设备,形成覆盖城市无所不在、随需调度、环境感知、普惠便民的计算能力,为各类智能应用场景提供安全、可靠、实时、便利的计算服务。感知连接计算三大技术成为数字孪生构建的核心。

  2、城市部件实现全面数字化标识。利用二维码、RFID、GIS、北斗卫星定位等技术手段,对城市公用设施、交通设施、园林设施、特种设备等所有实体城市部件进行唯一数字化身份标识,数字化标识体系对接城市智能运行指挥中心(城市大脑),实现自动感知、数据采集和统一管理控制,为城市精细化管理奠定基础。

  3、城市感知监测体系立体化全要素覆盖。“地下感知”依托地下综合管廊,综合运用物联网、视频监控等技术,全面监测电力、通信、供水、排水、燃气、供热等各类专业管线的运行状态和周围环境;“地面监测”通过部署环境综合监测站,水、电、气、热等智能计量表,智能卡口、地感线圈等交通感知设施,城市全覆盖的视频监控体系等,实现地面全面感知;“空中巡查”采用无人机对违法乱建、户外广告、市容市貌、违法停车等进行航拍执法巡查,实现对违法行为的自动识别、证据留存和警告,做到第一时间发现、第一时间控制、第一时间处理。

  4、城市基础设施全面智能化升级可视化管理。智慧管廊、智能路网、智能垃圾桶、智能多功能信息杆柱等新型智能基础设施全市覆盖,通过应用物联网、大数据、BIM和GIS等技术,形成数字化城市模型,模拟城市运行,实现城市建筑、设施、部件的全生命周期可视化管理和维护,城市中的人和物,其运行轨迹全部留存、可再现。

  二、 城市治理模式向去网格化和全民参与演进

  1、去网格化管理成为主流。当前城市精细化管理主要依托网格化管理,部分城市在推动综合网格管理员模式。但在数字孪生城市下,强大的技术能力,造就空天地一体化的感知监测体系、泛在高速互联的网络体系,以及后台大数据、人工智能超强计算平台体系,使城市前后端能够无障碍打通,城市运营管理中心运筹帷幄之中,全域立体感知决胜千里之外,形成自动感知、快速反应、科学决策、自动处置、全程监督等全市一盘棋高度自治高效协同的城市去网格化管理。

  2、全民参与的社会治理。在数字孪生城市下,城市一切变化可实时感知,城市所有异常可实时预警,任何人任何设备将均参与到城市治理中来,市民在互联网平台的网络行为、广覆盖的智能摄像头、全域的传感器设备均可参与城市运行管理中,成为发现城市治理问题的重要数据源。

  三、 城市治理决策向数字化模拟转变

  数据驱动城市规划决策自动化、建设过程可视化。依托数字孪生城市,城市的规划布局、道路建设、交通优化、关系百姓民生的各类政策出台均可通过数字化模拟,达到效果验证、成效体验等能力实现,为科学决策和精准治理奠定基础,避免规划冲突、资源分配不均衡和城市发展不充分等现象。此外,城市建设过程可全面数字化真实呈现,有助于及时发现问题,建设质量和效益双保障,确保城市状态实时跟踪。

  总而言之,数字孪生城市作为实体城市对应的数字孪生体,体现了数字城市的发展愿景,是智慧城市的新基础新设施,将开启智慧城市治理的颠覆式创新,引领智慧城市建设进入新的阶段。


  作者简介:张育雄,天津大学硕士,就职于中国信息通信研究院规划所信息化研究部,主要从事智慧城市、物联网等领域政策研究、规划制定和重大项目推进工作。作为核心成员参与了《关于促进我国智慧城市健康发展的指导意见》、《国家物联网十三五规划》、《推进“互联网+政务服务”开展信息惠民试点实施方案》等政策制定;作为项目负责人或核心编制人员承担了系列部(委)、省、市级项目。

  联系方式:

  邮箱:zhangyuxiong@caict.ac.cn


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