日前,阿布扎比市政交通部( DMT )宣布了阿布扎比数字孪生项目。 该项目旨在整合最先进的技术,推进智慧城市的基础和概念,提供准确的数据和衡量标准,支持城市的运营。
目前,世界半数以上的人口居住在城市地区。 预计到2050年,世界城市居民将新增25亿人。 数字孪生城市作为未来新型智慧城市发展的重要方向,会给全世界的城市带来什么样的变化? 如何改变人们的生活呢?
阿布扎比城市图源: Smart Cities World
什么是数字孪生城市?
本世纪初,迈克尔格里菲斯教授在美国密歇根大学的课堂上首次提出了“数字孪生”( Digital Twin )的构想。 一种仿真技术,不仅在理论上与物理实体的几何结构相一致,而且要求信息系统能够对物理实体的状态和行为进行镜像复原,技术上需要大量的传感器监测物理实体的运行状态,通过数据建模仿真实现对物理实体的控制效果
数字孪生技术和创新的价值可以抽象为“过去、现在、未来”三个维度。
过去,数字孪生可以沉淀数据,辅助分析的提高; 目前,可以对数字孪生场景实现全局感知、智能运行管理、实时调度; 未来,数字孪生场景将在推导仿真、预测仿真和辅助决策方面发挥重要作用。
数字孪生是“数字孪生”在城市空间的应用。 城市是一个物理空间、社会空间、信息空间相互重叠的开放复杂的巨系统。 在“数字孪生城市”,信息成为“物理”和“社会”的载体。 换句话说,在“数字孪生城市”中,物理空间和社会空间都以信息的形式呈现在我们面前。
图源:腾讯网
世界经济论坛和中国信息通信研究院联合发布报告《数字孪生城市:框架与全球实践》,总结了数字孪生城市的四个典型技术特征。
01物理城市与数字城市的精准映射
利用物联网技术( loT )、地理信息系统技术( GIS )、智能建筑模型技术( BIM )等,数字孪生城市可以是城市建筑物、交通道路、植被、水系、城市部件、管线等全要素的静态地理实体,也可以是人、物
02数字城市深度洞察
在数字空间中,基于真实城市采集数据的聚合集成,人们可以分析城市拥堵状况、楼宇能耗状况、规划是否合理、地下管线是否需要维修等,洞察城市运行风险,通过数字模拟展示真实场景效果用户可以制定修改信号灯配置、控制高耗电设施、改变规划布局等战略措施,改善城市运行状态。
03数字城市与物理城市的虚实互动
物理城市在数字空间中不断丰富、扩展,例如,城市管理者可以基于数字平台接口与物理城市进行交互,检索实体和边框统计,帮助城市规划者调节建筑物的位置、高度、形状,为居民营造更加舒适、凉爽的环境此外,平台还可随时叠加噪声图、能耗热量计等,进行分析仿真计算,指定改善环境的措施。
04智能介入数字城市物理城市
在数字空间中,数字孪生城市平台能够实时呈现城市运行状态,在物理城市发生事故、灾害等警报时,城市管理者不仅能够迅速决定和配置应对策略,还可以通过深度学习、仿真等方式在城市中发生
数字孪生在城市里是怎么使用的?
2020年以来,国际上一些国家将数字孪生上升为国家战略。 英国公布了《国家数字孪生体原则》,阐述了构建国家级数字孪生体系的价值、标准、原则和路线图; 德国《工业4.0》参考框架也将数字孪生作为重要内容; 新加坡最早为城市规划、维护和灾害预警项目搭建“虚拟新加坡”平台,法国将推动数字孪生巴黎建设,打造数字孪生城市示范; 在中国,“探索建设数字孪生城市”已经纳入“十二五”规划和到2035年的长远目标纲要。
虚拟新加坡规划图来源:国家资源基金
回到实用领域,数字孪生已经被国际上广泛接受。 目前,数字孪生除航空航天领域外,还应用于电力、船舶、城市管理、农业、建筑、制造、石油天然气、健康医疗、环保等行业。 根据ABI research的数据,预计到2025年,将在500多个城市引入数字孪生技术,改善城市运营,加强稳健的规划。 也有数据显示,到2030年,数字孪生技术的应用将达到2800亿美元,以降低城市规划、建设和运营的成本。
2022年北京奥运会国家速滑馆数字孪生操作系统图源:中国青年网
沙特阿拉伯最近开始采用STC公司的智能窄带物联网( NB-IoT )垃圾管理解决方案。 在垃圾收集和处理区域内设置智能超声波传感器,实时监测垃圾量、状态、垃圾桶温度等数据,自动优化垃圾收集路线、捡拾频次、车辆负荷等并提出建议,达到提高垃圾处理效率、降低碳排放的目的
美国迈阿密市宣布将在全市建立空气质量智能监测网络和环境分析数据库。 不仅可以通过各处安装的智能传感器收集空气质量数据,市民们也可以将自己发现的环境变化情况上传到Algorand区块链。 相关数据均用于大气污染热点检测和封锁,及时处置,以更好地保护城市环境和市民健康。
在我国,产业园应用智能化系统解决方案,借助智能物联网、数字孪生、AI应用等先进技术,实现了多个场景的数字化管理。 例如,作为“中央大脑”的智能控制塔,管理员可以通过信息系统实时控制生产线和产品状况,第一时间做出决策,实现智能制造。
2022年7月,AlibabaCloud (阿里巴巴云)发布了超融合数字孪生平台。 该平台可以融合和计算感知、仿真、控制、视觉等四域数据,保障双胞胎在世界推导的速度和准确性,在相应的现实世界场景中实现商业价值。 目前,该平台已广泛应用于高速管理、城市交通、港口调度、机场运营、车道协同等场景。
图源:中国军网
2022年9月,香港科技大学开工建设国际交通网络数字孪生协同创新平台,助力粤港澳湾区打造世界级智能交通创新典范。
目前,数字孪生作为一个较新的数字化技术概念,发展空间巨大。 数字孪生为我们提供了对未来城市生活和城市治理的丰富想象空间,为发展城市科学提供了基础条件。 随着信息技术的进步,城市数字化需求的提高,政策的不断加持,数字孪生将继续改变城市生活,给我们带来新的体验。
参考|科技日报、世界经济论坛、中国青年网、中国军网、《澎湃新闻》、新浪新闻、Smart Cities World等
整理|穆子叶
来源:世界互联网大会WIC
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