数字孪生城市建设的实践探索及推进建议

建设数字孪生城市是发展数字经济的重要载体,也是推动城市治理体系和治理能力现代化的重要手段,因此探究数字孪生城市建设及运营问题具有重要的现实意义。本文首先对数字孪生城市内涵和运行机理进行全面分析,从整体把握数字孪生城市概貌。其次结合已有实践探索总结出数字孪生城市建设的八大典型领域,并选取北京、上海和深圳等数字孪生先进城市为案例,总结建设思路和实践经验。最后,分析现阶段数字孪生城市建设面临的困难和挑战,并结合实际提出推进建议,为当下数字孪生城市建设提供参考借鉴。     

数字孪生城市与BIM数字化交付

<正>在数字孪生城市技术体系中,建筑物单体、群体是重要的构成要素。建筑物单体、群体的建筑信息模型（BIM）数字化交付成果,与GIS数据一起,为数字孪生城市技术体系运行平台提供基础数据,成为平台的数据底座。本文以Revit软件为例,探讨了数字孪生城市平台的工程数据需求,分析了Revit提供BIM数据的特点,提出了数字孪生城市技术体系的BIM数据标准的初步设想。     

浅析数字孪生城市的尺度观

“数字孪生”概念近年来在航天、机械制造、城市等领域均有一定发展。但在数字孪生城市的发展与实践中,实现城市系统间的数据互通与融合,支撑公共服务、经济产业发展、基础设施服务和规划管理等多维度的智能分析和决策仍在探索之中。由于尺度是认知复杂系统的基础,数字孪生城市在不同尺度下的主体及其规则不尽相同,因而孪生实践在不同尺度下的设计侧重点也不同。本文从生态系统理论的视角认识数字孪生城市,首先将数字孪生城市作为一个整体进行研究,将其分为细胞、器官、系统、生命体四个尺度。然后分析总结各个尺度的数字孪生实践现状,提出要构建符合系统理论的数字孪生城市尺度体系框架。最后提出三点构建体系框架的建议：明确不同尺度的主体和规则差异;提供针对不同尺度设计需求的技术方案;保证多尺度间的协同,以期达到通过数字孪生城市建设提升城市运行效率和居民生活舒适度的目标。     

从文化孪生到技术孪生再到数字孪生——基于大历史观的数字孪生城市逻辑考察

通过大历史观方法,基于文化叙事与技术批判两种视角,分析了内嵌在数字孪生城市之中的二元孪生模型及其治理机制。一方面从概念考古角度指出数字孪生是文化孪生与技术孪生复杂交织的当代版本,另一方面梳理了殖民、产业、金融、数字4种资本对数字孪生城市不同层面的塑造。正是在大历史延长线上,当代数字孪生城市建设可被理解为孪生现象在国家场域与资本场域的具体实践。总结当代数字孪生城市的技术系统架构与社会治理逻辑,以期为数字孪生城市相关研究提供更多思考。     

面向数字孪生基于CIM平台的数据治理研究

数字孪生是数字化转型的重要落脚点, 数据治理是数字孪生物理实体与虚拟实体交互融合的核心, 城市信息模型CIM平台是面向数字孪生的数据治理的重要支撑平台。本文分析了面向数字孪生数据治理的范围与内容, 基于CIM平台提出了数据治理框架, 对基于工作流的数据治理与基于分层分级的多源数据可视化等技术进行了研究, 提炼出上海市CIM平台数据治理建设成果。通过研究与实践证明, 本文提出的数据治理框架具有可行性、扩展性和开放性, 可为数字孪生背景下数据治理研究与应用实践提供参考。     

数字孪生城市与 城市信息模型(CIM)思辨——以雄安新区规划建设BIM管理平台项目为例

习近平总书记提出:"让城市更聪明一些、更智慧一些,是推动城市治理体系和治理能力现代化的必由之路,前景广阔."在数字中国、新基建、新城建发展的大背景之下,"数字孪生城市"成为当今城市治理能力现代化的热点话题.早在党中央、国务院对《河北雄安新区规划纲要》的批复精神和要求中,数字孪生城市的概念就得以提出:"坚持数字城市与现实城市同步规划、同步建设,适度超前布局智能基础设施,打造全球领先的数字城市.建立城市智能治理体系,完善智能城市运营体制机制,打造全覆盖的数字化标识体系,构建汇聚城市数据和统筹管理运营的智能城市信息管理中枢."本文以雄安新区规划建设BIM管理平台项目为例,就数字孪生城市进行探索性思辨,也是对城市信息模型CIM作为数字孪生城市的操作系统进行概念性探索.     

数字孪生在城市安全中的应用研究综述

近年来产生的数字孪生新概念、新技术为城市安全治理现代化的研究提供了重要技术手段,并产生了积极影响。随着城市安全事件频发,风险加剧,包括我国在内的全球重要经济体在国家战略政策层面积极推进数字孪生在城市安全规划、城市安全智慧治理、城市安全风险感知和监测预警等方面的应用。分析了国内外城市安全领域应用数字孪生技术的研究动态,讨论了其应用可能面临的认知不足、数据安全、资源匮乏等问题。基于此提出了数字孪生应用于城市安全在理论研究、统一标准、数据治理等方面可能的改进和发展方向。     

从数字孪生到元宇宙

数字孪生在智慧城市领域已得到了较为广泛的讨论和实践,然而数字孪生城市在建设初期,仍然面临着许多技术问题与价值困惑。文章梳理了数字孪生城市的现状建设进展与挑战,结合城市空间特征与未来数字技术发展,总结出数字孪生城市的三大技术演进方向:空间可计算,通过分析城市空间的数字化特征,阐释CIM在技术建设方面的发展与应用,说明CIM的完善方向可能;空间可连接,通过分析城市各系统的高频演进,阐述物联网等技术发展下形成的“流、场和网”系统特征,说明数字纽带建设的实现方向可能;空间可参与,通过分析“以人为本”的城市特征,结合Web 3.0等技术阐释,对数字孪生到元宇宙的演化进行探讨。     

面向城市水安全保障的数字孪生应用研究综述

数字孪生技术正在城市水安全保障领域快速应用发展。文章对面向城市水安全保障的数字孪生应用现状进行梳理分析,阐释基于数字孪生的城市水安全保障体系框架,从感知采集层、基础设施层、数据层、模型层、知识层和应用层介绍数字孪生体系中的关键技术及能力需求;综述了数字孪生在城市水安全保障中的应用进展,包括防洪减灾、水资源节约集约安全利用、水生态保护和水利工程智能化内容;介绍典型城市的水利数字孪生平台建设进展及其应用成效;总结数字孪生在城市水安全保障领域深度应用面临的挑战并提出展望,旨在为融合数字孪生技术的城市水安全保障能力建设提供借鉴和参考。     

城市景观空间数字孪生应用及方法

数字孪生技术应用于城市景观空间是城市景观数字化发展的必然阶段。数字时代的到来,城市也要步入数字化转型的新阶段,而数字孪生技术为城市数字化转型提供了坚实的基础。数字孪生景观是数字孪生城市的一部分,是对于特色应用场景的进一步拓展,文章主要研究了数字孪生技术框架及在城市景观空间中的应用实践,提出数字时代背景下,数字孪生技术为城市景观发展提供的新方向。     

南京市打造数字孪生智能城市——以AI赋能江心洲数字孪生岛为例

<正>随着新一代信息技术迎来从技术变革到创新应用的重要窗口期，将物联网、5G、大数据、人工智能等多种技术有机耦合、集成应用，驱动创新出现新的拐点，特别是在建设新型智慧城市方面，很大程度上破解了既往面临的技术瓶颈，而数字孪生城市作为智慧城市建设的新模式，更是提供了更优解决方案。打造数字孪生智能城市是中国特色社会主义新时代智慧城市建设的方向，是城乡建设高质量发展的重要内容。本文以AI赋能南京市江心洲数字孪生岛项目为例，通过介绍项目发展现状、存在问题，分析并提出解决方案，提升城市信息化水平、城市宜居性和居民生活品质，助推数字孪生智能城市建设。     

基于立体感知的数字孪生城市发展:内涵与架构

我国各地积极推进的智慧城市建设,纷纷陷入建设方案水土不服、建设措施难以落地的困境。数字孪生城市理念的提出为智慧城市实践带来一种最为可行的尝试。重点分析了数字孪生城市作为物理世界的数据闭环赋能系统的内涵和四方面特征,以系统论和生态系统理论为理论基础,提出基于立体感知的数字孪生城市构建方式,重点研究了三大支柱和三方面建设框架,以实现针对城市这一开放的复杂巨系统的可视化、智能化管理。     

数字孪生赋能下的互动生成式规划与治理

21世纪以来,数字孪生进入城市规划与治理领域,加快了城市的感知和问题反馈的过程,形成了时间、空间和人之间新的互动机制。数字孪生城市的挑战来自城市的复杂性,提出以人为主的沉浸参与式角度来重新定义空间,强调空间的多维度延伸,以空间流形的模型为基础,建立起数字孪生城市的空间表达方式及其升维与降维的计算逻辑。基于此,探讨数字孪生赋能下的“互动生成式”规划模式：通过数字孪生的参数化设计,以人为主体,不断调整和实时反馈城市的各项规划参数,构建不断演进的数字孪生的规划治理系统及政策。     

数字孪生技术在IDC建设中的应用研究与实践北大核心

数字孪生技术在传统物联网、大数据等技术的基础上,结合建筑信息模型技术,以数据和模型作为内核和基础,共同致力于智慧建造的全面构建。本文围绕数字孪生技术在三峡东岳庙互联网数据中心数字基建建设中的创新应用进行展开,从标准体系创建到以数字孪生为基础串联工程建设信息,并以此为基础完成建设工程中设计、施工、竣工和运维全生命周期完整流程的实践,为IDC建设发展过程中的决策提供了科学有效的技术保障,也为智慧建造的探索提供了案例。     

“跨代孪生”：映射城市的生命特征

围绕“跨代孪生”为何与如何映射城市生命特征展开,回顾“跨代孪生”提出的根本原因,总结“跨代孪生”的发育进程,提炼“跨代孪生”要素分类体系及其关系矩阵,指出“跨代孪生”未来攻关方向及可能的贡献。遵循城市生命具有三重形式：物质生命、社会生命和数字生命。城市物质生命和社会生命是不断迭代演进的,因此城市数字生命也必须映射城市物质生命和社会生命进行迭代演进。“孪生”从工业生产过程引入城市规划建设管理,应针对城市迭代演进的特征,与城市规划建设管理中核心关切的“时间”结合在一起。“跨代孪生”的关键在于看到城市的未来,以未来引导现在的决策;“跨代孪生”的优势在于看见城市的历史,为当前和未来的发展作出科学依据;“跨代孪生”的科学意义在于以此发现城市发展规律。“跨代孪生”帮助城市学科理解历史、现在和未来之间的相互关系,以及城市生命构成过程中内在多要素之间的关联,为城市发展赋予动力。     

基于数字孪生的智慧水厂建设

数字孪生作为水厂实现智慧化的重要使能技术和手段,如何能在智慧水厂的建设中结合工艺控制需求发挥其巨大的作用,是我们水处理行业从业者需要聚焦解决的重要技术难题。本文提出基于“数字孪生”的智慧水厂技术架构体系,并列举出“数字孪生”在智慧水厂中涉及的关键技术,结合具体的水厂案例说明“数字孪生”技术在智慧水厂的巨大运用价值和意义。     

BIM技术在智慧城市"数字孪生"建设中的应用

"数字孪生"技术在传统物联网、大数据等技术的基础上,结合建设行业的BIM建模技术,以数据和模型为内核和基础,共同致力于智慧城市的全面构建.智慧城市背景下的"数字孪生"+BIM是实现虚拟世界深度认知的重要手段.基于建设项目全过程数字仿真不仅包含项目建设本身,更要纳入生产设备、工艺、人员、工期、质量记录等各种信息.论文对B...     

数字孪生时代的城市设计数字化创新与实践

多年来,深圳市持续探索规划设计数字化创新方法。随着深圳市进入存量发展阶段,利用数字化手段对存量空间实施精细化、多元化和高效化的优化提升成为深圳市探索的主要方向。本文介绍了深圳市在数字孪生城市通用技术、虚拟沉浸式、数字参量化、在线协同式和实时交互式等方面的数字化城市设计实践,以及对多学科协同、多集群设计和多主体协商等综合手段,为促进城市设计范式不断迭代演化提供初步思考。     

“城市-建筑-人”耦合视角下数字孪生技术应用与分圈层场景构建

数字孪生以万物生数、数生万物为基础，将城市、建筑、个人多层次时空发展孪结成一个虚实叠境的城市更新场景迭代耦合体。聚焦数字孪生关键技术和城市更新行业融合应用的新发展理念，较为详细地阐释了数字孪生城市、数字孪生建筑、数字孪生个体的新发展格局，深入解析新发展阶段数字孪生技术体系与城市体检、装配式建筑、个体时空索引的典型应用场景构建。围绕城市更新开展数字孪生理论架构、技术应用、场景构建等研究工作，旨在为城市更新数智化转型与城市现代化治理提供应用参考和有益借鉴，以数字孪生技术为数字化转型整体驱动核心要素，分圈层差异化创新引领城市更新的有序推进。     

数字孪生在城市规划实践应用中的批判性思考

起源于航空制造业的数字孪生概念在2010年代后期引入城市领域,方兴未艾。城市数字孪生的快速发展,一方面得益于城市中大量新兴数据源的兴起和计算机算力的飞跃提升（供给端）,另一方面反映了人民对高品质、可持续城市生活的向往,以及城市管理者对提升城市管理能力和城市竞争力的诉求（需求端）。供给端与需求端在表象上的匹配解释了城市数字孪生市场当下的繁荣。通过对早期“智慧城市”运动的批判性剖析和对国外数字孪生发展近况的简要综述,指出期待仅凭数字技术即可解决城市固疾是对城市数字孪生过于简单化的理解和不切实际的期望。从非技术视角对城市数字孪生的必要性和革新性进行探讨,浅析当前城市数字孪生在城市规划领域应用中面临的重大挑战,并对城市数字孪生的未来发展提出若干思考。