在虛擬空間再造一座“城”

楊心怡 林珊

國慶假期，在北京首鋼園區舉辦的2021中國科幻大會吸引了不少游客。在現場，有一個虛擬的“共同體號”神舟飛船更是讓不少太空迷們直呼過癮。

游客進入“共同體號”神舟飛船，便可沉浸式體驗來自未來的“太空探險”——經歷生息、生產、生活三個板塊，感受智慧生活、智慧科研、智慧休閑三種未來場景。

如此科幻的場景搭建，離不開數字孿生技術的加持。

什么是數字孿生？就是綜合運用感知、計算、建模等信息技術，集成多學科、多物理量、多尺度、多概率的仿真過程，在虛擬空間中完成映射，從而反映相對應的實體裝備的全生命周期過程，又被稱為數字映射、數字鏡像。

簡單來講，就是在虛擬的數字世界里，“克隆”一個現實存在的物理世界，且可對物理空間進行描述、診斷、預測、決策，進而實現物理空間與數字空間的交互映射，曾被認為是下一個改變世界的顛覆性技能。

基于這一技術，數字孿生城市的概念也逐步進入國家決策視野，探索建設數字孿生城市被納入“十四五”規劃和2035年遠景目標綱要，多地紛紛開始試水。如今，它正從一個技術概念，演變成一種新轉型路徑、新變革動力。

那么，什么是數字孿生城市？它的構建將給我們的工作生活帶來哪些變化？

實時交互映射，“孿生兄弟”如影隨形同生共長

在廣州塔下的廣州國際媒體港內，有一座數字化的廣州城——“穗智管”城市運行管理中樞。與現實的廣州一樣，包括環境、建筑、道路、人在內的點點滴滴，都在數字化的城市信息模型上一一對應，如影隨形同生共長。

這就是數字孿生城市。它賦予實體城市新的數字基因，使不可見的城市隱形秩序顯性化。

“相當于通過數字化重構一座現實的廣州城，實現實體城市向數字空間的全息投影，從而增強城市治理的靈敏感知、快速分析、迅捷處置能力。”廣州市政務服務數據管理局副局長梁文謙表示。

據了解，業內人士把2020年稱為數字孿生城市元年。“穗智管”城市運行管理中樞的建設攻堅就是在這一年。

綜合運用大數據、云計算、區塊鏈、物聯網、人工智能等技術手段，廣州建立起“一圖統攬、一網共治”運行模式，經濟、醫療、城管、交通、生態、民生等各領域要素的數據信息聚集于此，經聯動融合分析，反過來再為各部門提供更精細更全面的數據支撐，賦能城市治理、民生服務等。

目前，廣州“穗智管”核心底座已搭建完成，建成了城市運行體征指標體系“一張圖”，已對接30多個部門的業務系統，歸集了超29億條城市運行數據，實現對城市運行體征的實時監測和大數據分析應用，為城市管理決策指揮和調度協同一體化提供了平臺支撐。

以數字為基礎，以模型為載體，助力城市運營和治理……可以說，數字孿生城市是智慧城市建設的升級，也是城市治理體系和治理能力現代化的“助推器”。

不止在廣州，這樣的嘗試正在北京、上海、浙江、福建等多地開花。作為城市副中心所在的北京市通州區，還于近日成立了數字孿生城市創新實驗室，以張家灣小鎮建設為起點，將推動城市全生命周期信息化和城市審批管理全流程數字化，全面提高城市精細化治理水平，將通州打造成數字孿生城市創新高地。

和以往的二維視角不同，數字孿生城市以三維技術為支撐，空間信息更加清晰、立體感更強，能夠高真實度還原物理城市信息，且更加強調虛擬空間對現實空間的實時性與互動性。

具體來講，實時性指借助物聯網時刻感知現實城市的動態運營狀況，并在虛擬空間隨時監測、分析和發現城市實際運營中存在的問題，如城市生態問題、災害問題、交通問題、治安問題、疫情問題等。而互動性則是針對現實城市所面臨的管理問題和發展訴求，通過虛擬空間的仿真模擬和分析反作用于現實城市的規劃、建設、運營與治理，最終形成虛實結合、孿生互動的城市發展新形態。

從白洋淀里走出的雄安新區，在城市建設史上首次實現了“數字城市”和“物理城市”齊頭并進，從規劃到建設，一張藍圖繪到底。

從智慧路燈到智能井蓋，從智慧泊車到智能工地……自雄安新區設立，“數字雄安”智慧基因的植入無處不在。

傳統的智慧城市往往更多關注建筑、交通、水務、園林等某一行業或領域的智慧化，而雄安是基于城市信息模型的全城智慧化，在此平臺上可以把城市各專業數據進行集成，從而達到規劃一張圖、建設監管一張網、城市治理一盤棋的新格局。

以數字孿生的雄安高鐵站為例。據高鐵站有關負責人介紹，以科技手段替代傳統肉眼觀察是數字孿生站的最大不同。比如，在日常運營和維護過程中，通過5G、全景影像等技術，工作人員可以輕而易舉地調取和錄入設備數據。

站內的幕墻、雨棚、吊頂等關鍵部位發生故障怎么辦？不用擔心，系統可以通過大數據深度挖掘和圖像智能識別技術，自動分析比較巡檢數據和影像，主動發現問題并及時反饋分析處理結果。

能感知會思考，城市的每根“毛細血管”都是活的

全面對接城市治理、民生服務、經濟發展、綠色環保等不同領域系統，對重大事件和特殊場景需求進行實時響應，按需調用相關子系統業務能力，從而實現城市治理的協同聯動和一網統管，這是建設數字孿生城市的目的所在。

作為智慧城市的領跑者，浙江在數字孿生城市建設及應用層面進行了許多嘗試。

在2021年世界互聯網大會的舉辦地烏鎮，“數字孿生一張圖”數據底座為烏鎮的城市治理提供了不少幫助。

走在烏鎮的城市主干道上，你會發現每一個井蓋、電線桿、消防栓都有自己的編碼。如果你發現了井蓋破損等問題，怎樣快速處理？

打開微信掃一掃設備上的二維碼，就能將維修信息上報烏鎮管家平臺。工作人員在接收到平臺處置信息后，會第一時間趕赴現場，避免意外的發生。

距離烏鎮300公里外的衢州市，基層治理“一件事”平臺也在數字孿生技術的支撐下上線。其中基層治理的“老大難”——違規占道經營問題有了新的突破口。

“過去占道經營的流動性大，發現難、管理也難，經常出現因信息共享不暢通的反應遲滯以及部門之間‘踢皮球的現象。”衢州市城管局工作人員介紹道。

如今，在衢州的城市運營指揮中心里，數字孿生城市構建的數據底座，已經把城市中的人、事、物所有要素數字化，創造了一個與之完全對應的“虛擬”城市，道路的“生命體征”也隨之活躍起來。

攝像頭抓拍的畫面、網格員巡查的信息以及群眾舉報的問題等，實時匯總到指揮中心，一旦發現有占道經營行為，預警信息馬上發到鄉鎮統一指揮平臺，平臺派單給綜合執法隊伍處置……整個流程高效快捷。

當城市的每一根“毛細血管”都可以在虛擬世界復現，許多物理空間難以克服的問題就可以借助其“孿生兄弟”得到解決，譬如交通擁堵這樣普遍存在的“城市病”。

在陜西西安，作為國家5A級景區的曲江區域，有聞名遐邇的大唐不夜城、大唐芙蓉園等知名景點，節假日期間經常出現較長時間交通擁堵等問題。

今年中秋節又恰逢第十四屆全國運動會在西安舉辦，各景點紛紛將全運會元素融入景區。9月21日下午不到5點，西安“城市交通智慧大腦”平臺就顯示：通往大唐不夜城的芙蓉西路即將進入擁堵時段。

“南三環—芙蓉西路路口有可變導向車道和借道左轉，已提前調整沿線信號燈配時！”在西安“城市交通智慧大腦”里，后臺通過數字孿生城市提供的行人、車輛、道路、環境等實時三維仿真交通數據，綜合分析該時段車輛的到達、駛離、排隊和消散規律，并根據各路口不同方向交通需求，已經自動匹配出最優的方案。

據了解，截至8月底，西安市主城區已有1508處路口接入智能信號燈，321處路口信號燈實現自適應控制，124條路段718個路口常態“綠波”，車輛平均在途時間縮短約20%。

惠及民生福祉，感知城市感知人心

數字孿生城市，一端連接著政府治理，另一端則直接服務著廣大百姓。

今年7月，第6號臺風“煙花”來勢洶洶，浙江寧波連降暴雨，導致部分區縣、鄉鎮街道出現大量積水，但寧波城市大腦僅用3個小時就完成了“臺風積水地圖”應用的集成，并在“浙里辦”寧波頻道上線，為市民出行提供便利。

“西灣路0.45m，新芝路0.48m，體育場路30弄12號0.34m……”市民只要用手機打開“浙里辦”APP，點擊寧波城市頻道“臺風積水地圖”，一鍵就能查看寧波城區149個積水點的位置。借助物聯網感知設備，所有積水點深度都能夠實時更新，還能看到水深的變化曲線圖。7月25日，該功能上線后，受到群眾一致好評，“浙里辦”寧波頻道單日訪問量較前一日提升1.4萬人次。

“作為一個城市治理的平臺，首先要感知這個城市。要感知的是人心，市民在生產生活中有哪些需求，都能通過對大數據的深化智能分析來進行感知，精準找到當前城市運行存在的痛點、堵點，從而精準施策、有效治理。”廣州市政務服務數據管理局有關負責人表示。

醫療衛生是群眾最為關切的領域之一。在數字孿生城市建設中，部分醫院也被納入先行先試的重點。四川大學華西醫院里的一些試點病房，就借助數字孿生技術，搭建起可視化、場景化智慧醫院示范平臺，為病人就診帶來了便利。

在試點病房里，患者入院當天，醫護人員就會給其佩戴一個特別的手環。這個手環不僅可以呼叫工作人員，還能實時監測心跳和血壓。

不僅如此，華西醫院的智慧醫院管理平臺還依托門診住院大樓的三維模型，將患者的看護等級、住院信息等與三維場景深入融合，對床位進行區分。只要在后臺點擊床位模型，就能及時查看患者的就診和護理信息。

根據監測到的患者的實時狀態，平臺還可以將各種數據直觀呈現給醫護人員，幫助醫護人員及時判斷可能會發生的緊急情況并提前做出應對措施。

數字孿生城市帶來的變化，讓居民生活更便捷，也更有溫度。

在上海，如果你居住的小區發生停電，一個報修電話之后，1分鐘之內，搶修工單就能精準發送。而這樣看似簡單的操作在以往卻并不容易。

國網上海市電力公司有關工作人員介紹，他們采用大數據和人工智能技術，研究研判算法，基于GIS（地理信息系統）可視化，實現搶修工單自動精準派發。

萬物互聯的時代，數字孿生城市的應用還能延伸到更多場景。

9月27日，上海首個數字孿生博物館系統在上海市歷史博物館（上海革命歷史博物館）正式上線——依托上海城市運行“一網統管”框架和上海城市運行數字體征的理念，對上歷博（上革博）及周邊進行了超精細三維數字化復原，利用三維數字孿生引擎實現了博物館大樓內外的1∶1三維數字孿生。同時，對接政府業務數據、物聯感知數據、環境天氣等多維實時動態數據，讓博物館“活”了起來。

未來，數字孿生城市還將同步拓展公共服務、商業辦公等系統，打造智慧服務、智慧營商等平臺，以及對應的應用場景。以大數據為代表的新一代信息技術與城市深度融合的數字孿生城市建設，將用技術創新實現更有溫度、更有質量的生活體驗。

（來源：中國紀檢監察報）