數(shù)字孿生城市框架與全球?qū)嵺`洞察（2022）

來源：世界經(jīng)濟論壇時間：2022-04-26 17:07:50 作者：

　　全球數(shù)字孿生市場蓬勃發(fā)展。據(jù)預(yù)測，到2030年，數(shù)字孿生技術(shù)的應(yīng)用將為城市規(guī)劃、建設(shè)、運營節(jié)省成本達到2800億美元。市場規(guī)模方面，2020年全球數(shù)字孿生市場規(guī)模為31億美元，預(yù)計全球數(shù)字孿生市場將以58%的復(fù)合年增長率增長，到2026年將達到482億美元。

　　中國數(shù)字孿生城市建設(shè)市場活躍。據(jù)統(tǒng)計，2020年中國新型智慧城市投資總規(guī)模約為2.4萬億人民幣。特別是近年來中國城市信息模型（CIM）建設(shè)項目呈現(xiàn)出逐年快速增長趨勢，項目數(shù)量從2018年2項增長至2021年72項（截止2021年9月），投資總量也隨著項目數(shù)量逐年攀升。2021年8月，世界經(jīng)濟論壇與中國信息通信研究院聯(lián)合征集數(shù)字孿生城市案例，據(jù)本項目案例統(tǒng)計，千萬人民幣級投資項目占一半以上，百萬人民幣以上級別投資項目達到89%，項目平均投資達到2800萬元人民幣。

　　世界經(jīng)濟論壇聯(lián)合中國信通院發(fā)布的《2022年數(shù)字孿生城市框架與全球?qū)嵺`洞察報告》提出了推動數(shù)字孿生城市發(fā)展的四大技術(shù)特點、三個愿景和九個關(guān)鍵要素，以及構(gòu)建能夠應(yīng)對當(dāng)前挑戰(zhàn)的高質(zhì)量數(shù)字孿生城市的思路和建議。該研究結(jié)果對世界各地探索數(shù)字孿生城市建設(shè)的城市管理者，以及積極擁抱數(shù)字孿生技術(shù)并推動其應(yīng)用的企業(yè)家和投資者具有啟示意義。

數(shù)字孿生城市具備四大技術(shù)特征

　　物理城市與數(shù)字城市的精準(zhǔn)映射：通過利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)（IoT）、地理信息系統(tǒng)技術(shù)（GIS）、智能建筑模型技術(shù)（BIM）等，數(shù)字孿生城市可以分層次、分尺度呈現(xiàn)出物理城市運行的全貌，包括城市建筑物、交通道路、植被、水系、城市部件、管線等全要素靜態(tài)地理實體，以及人、車輛、終端、各類組織等城市動態(tài)變化的各類主體。

　　數(shù)字城市的深度洞察：在數(shù)字空間中，基于物理城市采集數(shù)據(jù)的匯聚整合，可以分析城市擁堵情況、樓宇能耗情況、規(guī)劃是否合理、地下管線是否需要維修等，洞察城市運行風(fēng)險，并以數(shù)字化模擬的方式呈現(xiàn)出真實場景效果，用戶可以通過修改信號燈配時、控制高耗電設(shè)施、改變規(guī)劃選址等，制定策略舉措，以改善城市運行狀態(tài)。

　　數(shù)字城市與物理城市的虛實交互：物理城市在數(shù)字空間中得以豐富、延展、擴大，例如城市管理者可以基于數(shù)字平臺界面與物理城市互動，搜索實體和框選統(tǒng)計分析，改動城市布局，模擬擁堵、生態(tài)等各項城市指標(biāo)變化情況；城市居民借助虛擬現(xiàn)實眼睛，猶如身臨其境，獲取遠程教學(xué)、旅游漫游等數(shù)字服務(wù)。

　　數(shù)字城市對物理城市的智能干預(yù)：在數(shù)字空間中，數(shù)字孿生城市平臺可以實時呈現(xiàn)城市運行狀態(tài)，一旦物理城市出現(xiàn)事故、災(zāi)害等警報，城市管理者可以快速地決策部署相應(yīng)對策，此外，也可以通過深度學(xué)習(xí)、模擬仿真來預(yù)測城市可能發(fā)生的問題或風(fēng)險，加以防御，以降低財產(chǎn)損失，保障人民安全。

數(shù)字孿生城市的三大愿景

　　城市生產(chǎn)運行高效集約。在數(shù)字孿生城市上，實時呈現(xiàn)城市危化品運輸動態(tài)軌跡、地下管網(wǎng)各項指標(biāo)、自然災(zāi)害推演效果等，在一些高危、高溫、高濕等極差生產(chǎn)環(huán)境中，全面實現(xiàn)機器替人、無人化作業(yè)、遠程巡檢、遠程操控，實現(xiàn)城市生產(chǎn)“零損害”；城市規(guī)劃者便捷地開展數(shù)字化設(shè)計，城市建設(shè)者遠程地調(diào)度資源、監(jiān)控進度，城市管理者隨時隨地分析推演決策效果，城市運行效率全面提高，人工投入、物料投入、城市能耗等大幅降低，形成一種更加綠色集約高效的發(fā)展模式。

　　城市生活空間宜居便捷。在數(shù)字孿生城市中，城市居民動態(tài)可視化了解城市擁堵情況以改變出行計劃；不論身處何地，都可以身臨其境地體驗世界旅游勝地；通過虛擬現(xiàn)實技術(shù)手段開展例如物理化學(xué)等教學(xué)實驗；增強現(xiàn)實、虛擬互動獲取出行導(dǎo)航服務(wù)；城市居民隨時隨地便捷地反饋城市問題與需求，并跟進問題整改情況；實時獲取城市應(yīng)急、災(zāi)害等預(yù)警信息，快速獲取救援服務(wù)；縮小線上線下體驗的差異，醫(yī)療、教育等公共服務(wù)通過數(shù)字孿生城市惠及更多人群。

　　城市生態(tài)環(huán)境可持續(xù)。在數(shù)字孿生城市中，城市管理者實時動態(tài)了解熱島效應(yīng)、環(huán)境污染、氣候變化、能源利用等狀況，智能分析資源分配的區(qū)域鴻溝，自動化制定資源合理流動與最優(yōu)化匹配策略，如城市綠地面積根據(jù)熱島效應(yīng)快速制定，基礎(chǔ)設(shè)施部署密度、信號燈配時可以根據(jù)人口密度、交通狀況動態(tài)調(diào)整與規(guī)劃，環(huán)境承載力得到極大改善，城市資源布局更加合理與城市發(fā)展更加可持續(xù)。

數(shù)字孿生城市的關(guān)鍵要素

　　建設(shè)數(shù)字孿生城市需要九個要素，即“4+5”框架。

　　“4”是指四個核心要素，這些要素為數(shù)字孿生城市提供了內(nèi)部動力和數(shù)字基礎(chǔ)。

　　1）基礎(chǔ)設(shè)施：信息基礎(chǔ)設(shè)施成為數(shù)字孿生城市的數(shù)據(jù)底座。

　　2）數(shù)據(jù)資源：全時全量數(shù)據(jù)資源是城市數(shù)字孿生體的關(guān)鍵構(gòu)成。

　　3）平臺容量：數(shù)字孿生城市建設(shè)需要一個城市級平臺支撐，為數(shù)字孿生城市提供統(tǒng)一對話界面、操作系統(tǒng)和開發(fā)土壤。

　　4）應(yīng)用場景：數(shù)字孿生城市應(yīng)用已經(jīng)滲透到城市生產(chǎn)、生活、生態(tài)等諸多領(lǐng)域。應(yīng)用場景是數(shù)字孿生城市的活力之源。

　　框架中的“5”包括數(shù)字孿生城市的五個主要外部支撐要素：

　　1）戰(zhàn)略和機制：戰(zhàn)略與機制的制定將優(yōu)化數(shù)字孿生的政策環(huán)境，推動數(shù)字孿生城市規(guī)范、有序、健康發(fā)展。

　　2）利益相關(guān)者：利益相關(guān)方是數(shù)字孿生城市重要的設(shè)計者、建設(shè)者和使用者，將成為數(shù)字孿生城市生態(tài)系統(tǒng)的重要組成。主要涉及地方政府、ICT服務(wù)供應(yīng)商、市民、監(jiān)管機構(gòu)、城市運營商、地產(chǎn)開發(fā)商等諸多利益相關(guān)方。

　　3）資金和商業(yè)模式：資金與商業(yè)模式是提升數(shù)字孿生城市項目資源配置優(yōu)化、提升建設(shè)運營成效的關(guān)鍵手段，也是影響數(shù)字孿生效能發(fā)揮的重要原因。

　　4）標(biāo)準(zhǔn)和評價：標(biāo)準(zhǔn)與評估是數(shù)字孿生城市建設(shè)遵循的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，也是數(shù)字孿生城市項目運營評價的重要參考。

　　5）網(wǎng)絡(luò)安全：數(shù)字孿生城市建設(shè)覆蓋云、網(wǎng)、端整個技術(shù)生態(tài)體系，數(shù)據(jù)匯聚、用戶規(guī)模、用戶規(guī)模達到前所未有的高度，網(wǎng)絡(luò)安全的重要性更加突出。

具體內(nèi)容如下