数字孪生在城市中的构建

全球物联网、5G、人工智能、无人驾驶、虚拟现实、深度学习等技术研发和产业化快速提升，掀起数字化网络化智能化新一轮的浪潮。与此同时，智慧城市全面实施进程不断加速，全面实施内容不断深入，其创新发展理念、持续推进模式和技术体系不断更新和演变，构建虚拟服务实际、数据驱动治理、智能定义一切的数字孪生城市将变成智慧城市的主要趋势。

一、数字孪生城市的构建条件日渐完善

1、信息通信技术（ICT）在城市中成熟运用

近些年来，云计算平台已经变成城市主要基础设施，政府部门、公司企业乃至个人广泛性运用；大数据变成城市主要资产、战略资源，依托于大数据分析的智能决策运用不断涌现而出；物联网促进万物互联变成实际，广泛运用于城市治理领域的感知监测、数据采集等；（移动）互联网变成群众获取城市生活服务的主要优先渠道，也是拓展服务的主要方式；依托于深度学习的人工智能运用可精准预测城市问题，很大程度上提升民众体验。

2、数字孪生（DT）技术向城市广泛性渗入

数字孪生技术最初起源于工业领域，特别是在飞机、火车发动机等高端制造领域，对产品、生产流水线和工艺流程等进行数字化仿真、实时跟踪，产品研发周期大幅度缩减，生产成本大幅度下降，产生多设备互联、协同和优化的建设模式。目前，数字孪生技术已逐渐向建筑工程、医疗服务、城市管理等领域渗入，依托于BIM模型完成建筑的龙骨、结构以及风水电等设计，完成建筑各种资源的优化、应急方案预演以及建筑群间资源优化配置；达索公司开发3DEXPERIENCity平台完成城市规划布局、管网以及气象的数字孪生，致使城市应急管理效率提升30%，城市拥堵率下降25%。

3、技术融合与数据积累不断促进城市创新发展

分布式计算、4G/5G通信、大规模数据并行处理、深度学习等技术与3D建模、高精度地图、模拟仿真、虚拟现实、智能控制等数字孪生有关技术有机耦合加速集成，促进在数字化空间中构建同步运作的数字孪生城市变成可能。除此之外，通过十多年智慧城市构建，城市传感器随处可见，城市智能终端广泛性部署，城市体征运作数据大批量汇聚积累，城市画像日渐清晰，跨层级、跨地域、跨系统、跨部门、跨业务的数据资源快速有序融合，依托于海量多维数据分析的智能运用不断涌现而出，智慧城市构建正处于量变到质变关键时期。

二、数字孪生城市是深度学习自我优化的城市

数字孪生城市的核心要义是，在网络数字化空间，塑造一个与现实物理城市相匹配相对应的数字城市，实现创建物理城市与数字城市一一对应、协同交互、智能操控的复杂系统，使其与物理城市同步运作，实现虚拟服务现实，数据驱动治理，智能定义一切等运行机制，完成城市全要素数字化和虚拟化、全状态实时化和可视化、城市运作管理协同化智能化，生成物理维度上的实体世界和信息维度上的虚拟世界同生共存、虚实相融的城市发展新模式，是具备深度学习、自我优化能力的城市。

1、全域感知，完成由实到虚

实现部署全域感知体系和各行业领域信息系统平台，收集汇聚城市所有的静态数据、业务数据信息、对象数据信息等表征城市运作的全量数据信息，在数字化空间建立一一映射的数字孪生城市模型平台，并载入城市全量静态和动态数据。

2、深度学习，完成自我优化

依托于持续汇聚的海量数据和数字孪生城市模型平台，运用多维数据分析、机器学习、神经网络、深度学习等算法或技术，运算得出城市资源配置优化方案、城市灾害预测预警模型、城市应急指挥策略等，完成自我优化。

3、智能操控，完成由虚控实

依托于上述数字化空间得出的优化方案、预警模型、指挥策略等深度学习结论，在数字孪生城市模型平台中，实现传感器远程控制、信息系统功能优化修正等操作，反向作用于物理世界运作的城市，完成动态决策、快速响应和智能操控。

4、更新迭代，完成流程再造

实现深度学习、自我优化后的城市在新的运行流程、运行规则、运行机制下持续生成和累积新的数据信息，与此同时，新智能设备、新技术应用持续交替出现，进而开启新一轮的数字孪生更新迭代，完成城市持续进化的“自生长”发展模式。

三、数字孪生城市是技术和数据信息深度融合的新模式

数字孪生城市，是与物理城市一一映射、协同交互、智能操控的虚拟城市，其技术体系框架包含智能终端、泛在网络、支撑平台、应用系统等必备构成要素，并贯穿城市数据的采集、汇聚、整合、分析、应用等全流程环节，是一个技术融合、业务融合和数据融合的繁杂巨系统。

1、全域智能终端的数据采集是数字孪生城市前提条件

全域移动智能终端的数据收集主要包含四大基础要素，即数字化标识、移动智能终端、三维模型、地理信息等。这其中，数字化标识是城市人、事、物在数字化空间的唯一索引，表征城市人、事物身份信息，用作数字信息和实体之间的精准匹配、建立连接和管理控制；移动智能终端是城市运作的数据信息采集器，用作采集城市所有的静态和动态数据信息；三维模型是数字化空间的数据信息载体，用作展示城市空间形态；地理信息表征城市人、事、物的位置和位移，主要包含GIS、RS、GPS等。

2、极速泛在的城市信息网络是数字孪生城市基本保障

极速泛在的城市信息网络主要包含三大连接形式，即城市极速专网、4G/5G移动宽带、NB-IoT/eMTC/LoRa物联网等，产生互为补充、极速互联的网络接入基本保障。为满足城市安全可靠运作、虚实互动毫秒级响应以及千万级的智能设备的同时连接需求，率先创建城市极速专网，统一化集成宽带无线网、宽带有线网、视频网、应急通信网、政务网等，完成极速互联。针对手机、可穿戴设备等移动智能终端主要以4G、5G连接为主，采集城市中人的数据信息。

3、深度思考的城市数据信息中枢是数字孪生城市核心

深度思考的城市数据信息中枢主要包含四种重要平台，即数据资源管理平台、数字孪生模型平台、基于深度学习的人工智能算法平台、统一化智能化操控平台等，共同组成指导数字孪生城市高效运作的数据信息中枢。数据资源管理平台用作数据整合、处理、分发等；数字孪生模型平台是数字化空间集成载体，集成所有的数据资源，展示真实世界运作全貌和细节；基于深度学习的人工智能算法平台用作优化业务流程、资源配置、规划布局等；统一化智能化操控平台主要用作智能化决策指挥、自组织运作、远程操控等。

4、高效运作的智能化应用系统是数字孪生城市表现

最终，数字孪生城市要作用于城市治理和民生服务的各个业务阶段，推进服务体验智能化、社会治理智慧化。如，根据模拟仿真、动态评估、深度学习城市规划方案效果，完成规划不再走弯路；三维呈现出水势、空气动力、雾霾变化等，为城市治理决策提前部署出示依据；根据深度学习个人教育和知识体系，完成自适应式定制化学习；根据深度学习民众交通出行、日常生活、生活消费等习惯，制定个人交通出行路线；根据交通流量预测，智能化疏导和优化信号灯间隔时间。

上海奇梦网络科技有限公司打造的秀品牛数字孪生城市具有规划价值和深度，在全球具引领性。总而言之，数字孪生城市建设是一个长期而艰巨的任务，伴随着全面实施逐步推进，其技术体系框架和解决方案将更为清晰，将有力推进城市的高质量发展。