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智能城市中的數(shù)字孿生
發(fā)布時間：2020-06-22 12:01:51
數(shù)字孿生為透過構(gòu)建與城市相同的數(shù)字副本，發(fā)展智能城市的重要基礎(chǔ)。面對日益激烈全球競爭和城市挑戰(zhàn)復(fù)雜性，各城市正面臨越來越大的壓力，并要求更有效的資源分配和適當城市管理。建筑物或整個城市的數(shù)位孿生可有效地協(xié)助城市規(guī)劃，運營和維護。
什么是數(shù)字孿生?
數(shù)字孿生為透過構(gòu)建與城市相同的數(shù)字副本，發(fā)展智能城市的重要基礎(chǔ)。面對日益激烈全球競爭和城市挑戰(zhàn)復(fù)雜性，各城市正面臨越來越大的壓力，并要求更有效的資源分配和適當城市管理。建筑物或整個城市的數(shù)位孿生可有效地協(xié)助城市規(guī)劃，運營和維護。例如，通過識別和預(yù)防性維護有形資產(chǎn)或城市網(wǎng)絡(luò)，可節(jié)省后續(xù)糾正性維護時間，最大程度地減少突發(fā)情況所造成之服務(wù)中斷。
全球公共機構(gòu)也越來越認識到利用實時數(shù)字數(shù)據(jù)來監(jiān)察現(xiàn)有公共服務(wù)績效，改善城市規(guī)劃和優(yōu)化決策者制定決策價值。數(shù)字孿生可作為有效參與工具，促進社會各階層之間溝通，使公共機構(gòu)更快響應(yīng)并進行彈性治理，具體提升對社區(qū)和公眾影響力及價值。
當城市的數(shù)位孿生從環(huán)境中收集資訊，并利用大數(shù)據(jù)、云計算、人工智慧等技術(shù)，使數(shù)位孿生準確性和動態(tài)性得以提高，整合歷史、靜態(tài)和實時數(shù)據(jù)，可為城市表現(xiàn)提出寶貴見解，改善城市管理和優(yōu)化決策。數(shù)字孿生是一個重要軟基礎(chǔ)設(shè)施，將帶給不同行業(yè)、機構(gòu)和社會許多好處。香港特區(qū)政府早前推出“疫情互動地圖儀表板”正是數(shù)位孿生應(yīng)用案例，讓市民通過該平臺即可了解自己寓所和辦公室附近疫情資訊。
使用什么模型評估構(gòu)建數(shù)字孿生方法?
數(shù)位孿生不僅僅是信息虛擬化，它應(yīng)該作為一個信息平臺發(fā)揮作用，促進參與者之間的協(xié)作以及建立適當?shù)木W(wǎng)絡(luò)、系統(tǒng)和標準，并在該平臺上構(gòu)建人工智能等應(yīng)用程序。數(shù)字孿生的構(gòu)建需要考慮動態(tài)和靜態(tài)方面的數(shù)據(jù)，以及2D和3D展示環(huán)境數(shù)據(jù)的需求。關(guān)于虛擬化技術(shù)，此模型可以進一步與增強現(xiàn)實（AR）、虛擬現(xiàn)實（VR）和混合現(xiàn)實（MR）融合，對環(huán)境及相關(guān)信息進行清晰展示。VR 能提供一個3D虛擬環(huán)境；AR 可以拍攝計算機生成的圖像并將其疊加在真實世界上，而MR是現(xiàn)實世界與虛擬世界的融合，以產(chǎn)生新的環(huán)境和可視化效果，令實物和數(shù)字對象共同存在并實時互動。
為什么選擇數(shù)字孿生?
數(shù)字孿生技術(shù)具有巨大的潛力，可應(yīng)用于不同的行業(yè)、部門和城市，以優(yōu)化生產(chǎn)力和提升效率。下圖顯示了公共和私營部門中數(shù)字孿生的潛在使用案例，以及個人與數(shù)字孿生的互動：
除了應(yīng)用于公共和私營部門外，還有一些來自世界各地的例子：
新加坡
Virtual Singapore是一個數(shù)字平臺，作為智慧國家計劃的一部分，它讓公眾、企業(yè)、政府和研究機構(gòu)能夠使用大型的新加坡城市模型來獲取靈感，建立解決方案并運行模擬測試。Virtual Singapore提供了一個協(xié)作平臺，協(xié)助在基礎(chǔ)設(shè)施和資源管理、城市規(guī)劃等領(lǐng)域做出長期決策。其功能包括：虛擬實驗，以虛擬測試進行服務(wù)驗證，規(guī)劃、決策和研發(fā)。
澳大利亞
澳大利亞新南威爾士州政府已啟動了悉尼西部地區(qū)建筑和自然環(huán)境的虛擬4D模型，其中包含建筑物、地層平面圖、地形、物業(yè)邊界和公用事業(yè)（例如電力、自來水和下水道）等數(shù)據(jù)。4D模型是帶有時間的3D描繪，因此用戶可以根據(jù)歷史或未來場景創(chuàng)建模型。該模型的主要優(yōu)點包括：讓城市規(guī)劃師、地產(chǎn)商和政策制定者做出更明智的決策；將公共機構(gòu)和私營部門的數(shù)據(jù)匯總；更好地預(yù)測和管理交通擁堵，監(jiān)測土地覆蓋和結(jié)構(gòu)變化，以及預(yù)測山火。
印度
印度阿馬拉瓦蒂（Amaravati）是第一個由數(shù)字孿生衍生的發(fā)展中城市。它使規(guī)劃人員、建筑師、工程師和政策制定者能夠齊心協(xié)力實現(xiàn)政策、社會和財務(wù)目標，亦可讓他們預(yù)先建立場景以優(yōu)化結(jié)果，并配合變化進行實時的調(diào)整。計劃納入數(shù)字孿生的新數(shù)字化服務(wù)和功能包括：實時施工進度監(jiān)控、環(huán)境和健康監(jiān)控；交通監(jiān)控及模擬；先進的微氣候和氣候變化監(jiān)測與模擬；數(shù)字建筑許可證提交；數(shù)字分區(qū)規(guī)劃、障礙、環(huán)境、交通和其他合規(guī)相關(guān)的初步分析，以及Amaravati公民的數(shù)字孿生用戶ID方案。
打造大灣區(qū)為真正的智能區(qū)域
建設(shè)粵港澳大灣區(qū)是一項國家戰(zhàn)略，旨在促進大灣區(qū)9+2城市之間的緊密合作與協(xié)調(diào)，最大程度地提高大灣區(qū)的經(jīng)濟實力和區(qū)域競爭力。技術(shù)和數(shù)據(jù)的運用顯然是增強大灣區(qū)連通性的關(guān)鍵推動力?？缇澈献鲗τ谠鰪姶鬄硡^(qū)的資本流動，促進創(chuàng)新，信息和資本交換尤其重要。其中，信息流動的速度、多樣性和安全性在經(jīng)濟的快速發(fā)展過程中至關(guān)重要。
在區(qū)域范圍內(nèi)應(yīng)對氣候變化、人員和貨物的跨境流動等挑戰(zhàn)也將需要共享數(shù)據(jù)以實現(xiàn)集體解決方案。除了實體基礎(chǔ)建設(shè)和連接性之外，大灣區(qū)的數(shù)字孿生網(wǎng)絡(luò)也是重要的軟基礎(chǔ)設(shè)施，可將大灣區(qū)打造為真正的智能區(qū)域，并為協(xié)同管理大灣區(qū)智慧區(qū)域奠定基礎(chǔ)。
普華永道觀點
數(shù)字孿生網(wǎng)絡(luò)是智能區(qū)域的重要軟基礎(chǔ)設(shè)施。在應(yīng)用數(shù)字孿生實現(xiàn)智慧城市時，通過逐步建立通用標準和協(xié)調(diào)監(jiān)管框架，盤點足以支持數(shù)字孿生應(yīng)用的有效數(shù)據(jù)，確定應(yīng)采用的數(shù)字孿生模型，并確保針對數(shù)字孿生的管治架構(gòu)準備就緒，以平衡效益和資源需求，減低風險。
普華永道建議，在應(yīng)用數(shù)字孿生實現(xiàn)智能城市時，需考慮以下四個主要事項：
1 清晰的愿景和KPI：參與者必須對實施數(shù)字孿生的預(yù)期結(jié)果達成共識（并適當考慮資源限制），并制定一套適當?shù)腒PI，以反映數(shù)字孿生將帶來的價值。
2 現(xiàn)有數(shù)字孿生和數(shù)據(jù)的盤點：能夠同步和集成現(xiàn)有的數(shù)據(jù)（可能以不同的格式顯示并存儲在具有不同細化級別的系統(tǒng)中）是建立成功數(shù)據(jù)模型的關(guān)鍵，從而準確反映歷史數(shù)據(jù)和當前信息，并有助于將來的方案規(guī)劃。對數(shù)字孿生和數(shù)據(jù)進行盤點將有助于理解當前的采用情況并識別出可用于支持未來實施的有效數(shù)據(jù)。
3 數(shù)據(jù)治理與監(jiān)管：為了確保數(shù)據(jù)環(huán)境的高度安全性、隱私性和豐富性，需要設(shè)定政策和標準，以闡明如何收集、交換、分發(fā)數(shù)據(jù)，以及如何傳播和使用信息。創(chuàng)建受信任和受監(jiān)管的流程是建立強大數(shù)據(jù)環(huán)境的關(guān)鍵，該環(huán)境將推動數(shù)據(jù)和數(shù)字孿生的使用。
4 量身定制的實施方法：數(shù)字孿生的建立沒有“一刀切”的方法，每個城市都需要參照當?shù)氐那闆r進行規(guī)劃。當?shù)丨h(huán)境決定了數(shù)字孿生模型（和混合模型）的應(yīng)用以及數(shù)字孿生計劃的實施時間表。例如，在各種各樣的可能性下，因資源有限，政府需按優(yōu)先級制定實施計劃，或?qū)⑿聟^(qū)開發(fā)為具有良好基礎(chǔ)建設(shè)和無縫設(shè)備連接的智能發(fā)展區(qū)域，或者將數(shù)字孿生應(yīng)用在已開發(fā)區(qū)域。
來源：普華永道
