深化數(shù)字孿生應(yīng)用 提升城市大腦能力

杜偉杰 李俊鋒

浙江省自啟動(dòng)實(shí)施數(shù)字孿生應(yīng)用試點(diǎn)以來，以數(shù)字孿生為主跑道，加快構(gòu)建城市大腦建設(shè)體系，推進(jìn)多個(gè)地市在城市交通綜合治理、防汛防臺(tái)應(yīng)急管理、水利水務(wù)精準(zhǔn)調(diào)配、旅游景區(qū)監(jiān)測(cè)預(yù)警等多個(gè)領(lǐng)域積極探索實(shí)踐，取得了一定成效

從已有應(yīng)用場(chǎng)景來看，數(shù)字孿生在城市治理中的應(yīng)用場(chǎng)景存在兩方面傾向：一是局部化、單項(xiàng)化，目前更多的是在某個(gè)城市場(chǎng)景中局部、甚至點(diǎn)上應(yīng)用，且只是把數(shù)字孿生作為單項(xiàng)技術(shù)來應(yīng)用，城市區(qū)域級(jí)大場(chǎng)景、整體性的集成化應(yīng)用仍匱乏；二是重治理、輕服務(wù)，目前絕大多數(shù)應(yīng)用是為政府治理提供支撐，市民能夠體驗(yàn)和應(yīng)用的數(shù)字孿生服務(wù)仍匱乏。

數(shù)字孿生通過物聯(lián)感知、信息建模、泛在網(wǎng)絡(luò)等技術(shù)集成，將物理空間全要素?cái)?shù)字化和虛擬化、全狀態(tài)實(shí)時(shí)化和可視化，并通過虛實(shí)交互反饋、數(shù)據(jù)融合分析、決策迭代優(yōu)化等手段，實(shí)現(xiàn)對(duì)復(fù)雜場(chǎng)景和不確定性問題的智能化診斷、預(yù)測(cè)和控制，與“大腦”在監(jiān)測(cè)分析的基礎(chǔ)上通過數(shù)據(jù)全量歸集、資源多維集成，提升預(yù)測(cè)預(yù)警和戰(zhàn)略目標(biāo)管理能力，實(shí)現(xiàn)由數(shù)字化向智能化智慧化躍升，在理念和路徑上高度一致。

數(shù)字孿生在城市治理中的應(yīng)用尚處于初級(jí)階段

近年來，隨著技術(shù)成熟度的不斷提升，數(shù)字孿生加快落地應(yīng)用，在城市治理中涌現(xiàn)了一批典型應(yīng)用場(chǎng)景，特別是浙江省自啟動(dòng)實(shí)施數(shù)字孿生應(yīng)用試點(diǎn)以來，以數(shù)字孿生為主跑道，加快構(gòu)建城市大腦建設(shè)體系，推進(jìn)多個(gè)地市在城市交通綜合治理、防汛防臺(tái)應(yīng)急管理、水利水務(wù)精準(zhǔn)調(diào)配、旅游景區(qū)監(jiān)測(cè)預(yù)警等多個(gè)領(lǐng)域積極探索實(shí)踐，取得了一定成效。如杭州東站樞紐智治應(yīng)用、“亞運(yùn)三館”智慧管理調(diào)度應(yīng)用、寧波市應(yīng)急管理綜合應(yīng)用、金華蘭江流域數(shù)字孿生應(yīng)用、嘉興數(shù)字孿生水網(wǎng)、臺(tái)州防汛防臺(tái)與船港通、教育直通車與親農(nóng)在線等應(yīng)用，通過數(shù)字孿生支撐應(yīng)用場(chǎng)景強(qiáng)化運(yùn)行監(jiān)測(cè)、預(yù)測(cè)預(yù)警，有效提升了實(shí)戰(zhàn)實(shí)效能力。但總體來看，數(shù)字孿生在城市治理中的應(yīng)用仍處于探索期，主要還存在以下四方面問題急需攻克：

應(yīng)用廣度和深度有待進(jìn)一步拓展。數(shù)字孿生在城市治理中的應(yīng)用場(chǎng)景仍較少，擴(kuò)面提質(zhì)是現(xiàn)階段的重點(diǎn)所在。從已有應(yīng)用場(chǎng)景來看，存在兩方面傾向：一是局部化、單項(xiàng)化，目前更多的是在某個(gè)城市場(chǎng)景中局部、甚至點(diǎn)上應(yīng)用，且只是把數(shù)字孿生作為單項(xiàng)技術(shù)來應(yīng)用，城市區(qū)域級(jí)大場(chǎng)景、整體性的集成化應(yīng)用仍匱乏；二是重治理、輕服務(wù)，目前絕大多數(shù)應(yīng)用是為政府治理提供支撐，市民能夠體驗(yàn)和應(yīng)用的數(shù)字孿生服務(wù)仍匱乏。部分應(yīng)用僅通過數(shù)字仿生實(shí)現(xiàn)了空間可視化，離智能化還有較大差距。從需求來看，根據(jù)各地調(diào)研反映，在城市治理多個(gè)領(lǐng)域既有現(xiàn)實(shí)迫切需求也有技術(shù)實(shí)現(xiàn)可能，可作為數(shù)字孿生應(yīng)用拓展和深化的突破口，包括城市地下空間等人力不易觀測(cè)場(chǎng)景、危化品運(yùn)輸?shù)热肆Σ豢杉皥?chǎng)景、多因素多主體復(fù)雜動(dòng)態(tài)場(chǎng)景、城市規(guī)劃仿真預(yù)判場(chǎng)景、基于一張圖的個(gè)性化生活服務(wù)場(chǎng)景等。

城市大腦對(duì)數(shù)字孿生應(yīng)用集成支撐有待強(qiáng)化。一方面，數(shù)字孿生應(yīng)用場(chǎng)景分散，2021年浙江省圍繞城市防內(nèi)澇等11個(gè)領(lǐng)域?qū)嵤┝藘膳鷶?shù)字孿生應(yīng)用試點(diǎn)，并要求未列入試點(diǎn)的暫不開展數(shù)字孿生建設(shè)工作，根據(jù)調(diào)研，多個(gè)地市已在試點(diǎn)外建設(shè)數(shù)字孿生應(yīng)用，部分應(yīng)用未與城市大腦互聯(lián)互通。另一方面，多跨協(xié)同機(jī)制仍不完善，城市大腦仍未突破垂直應(yīng)用建設(shè)為主導(dǎo)格局，缺乏整體協(xié)調(diào)聯(lián)動(dòng)，數(shù)據(jù)匯聚和智能模型算法研發(fā)沉淀不足，對(duì)應(yīng)用的智能化支撐能力尚未真正形成。

數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化規(guī)范化治理能力亟待提升。城市運(yùn)行和管理數(shù)據(jù)具有點(diǎn)多面廣、多源異構(gòu)的特征，數(shù)據(jù)規(guī)范建設(shè)滯后、缺乏問題突出，更多依賴各開發(fā)運(yùn)營(yíng)商的自家標(biāo)準(zhǔn)，而且隨著數(shù)字孿生滾動(dòng)擴(kuò)展，由于標(biāo)準(zhǔn)缺失或級(jí)別局限，數(shù)據(jù)集成、融合和統(tǒng)一處理將越來越高。同時(shí)，城市物聯(lián)網(wǎng)等數(shù)據(jù)感知采集關(guān)鍵基礎(chǔ)設(shè)施普遍不完善、不均衡，數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)感知、全量多維采集能力參差不齊，且數(shù)據(jù)較分散，不同業(yè)務(wù)條線設(shè)備不同，缺乏統(tǒng)一的物聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)平臺(tái)接入、匯聚數(shù)據(jù)。

市場(chǎng)化建設(shè)運(yùn)營(yíng)模式需要加快破題。數(shù)字孿生應(yīng)用具有全要素、全時(shí)空、全主體特征，資金投入更高，更需要市場(chǎng)化模式的支撐。根據(jù)調(diào)研地方統(tǒng)計(jì)，65%的數(shù)字孿生應(yīng)用項(xiàng)目資金來源為政府財(cái)政資金，10%為政企合作投資，25%左右為市場(chǎng)投資，但市場(chǎng)投資的項(xiàng)目一般為自建自用，具有“私域私家”屬性，在城市公共或準(zhǔn)公共治理服務(wù)領(lǐng)域如何構(gòu)建市場(chǎng)化模式仍未真正破題。另外，數(shù)字孿生具有知識(shí)高集成特征，模型、算法、規(guī)則等密集，在仿真實(shí)驗(yàn)、模擬推演、增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)、人機(jī)交互等方面具有增值服務(wù)廣闊開發(fā)潛力。根據(jù)調(diào)研預(yù)測(cè)，隨著數(shù)字孿生城市的高位部署和技術(shù)的加速成熟，數(shù)字孿生市場(chǎng)將保持50%以上的高增長(zhǎng)率，特別是增值服務(wù)將迎來爆發(fā)式增長(zhǎng)，可作為提升多元主體積極性和參與度的突破口。

以數(shù)字孿生支撐應(yīng)用場(chǎng)景創(chuàng)新，提升城市大腦實(shí)戰(zhàn)實(shí)效能力

加強(qiáng)創(chuàng)新突破，豐富數(shù)字孿生應(yīng)用場(chǎng)景

堅(jiān)持以數(shù)字孿生為主跑道，加速由單點(diǎn)、局部向城市全域、整體拓展，不斷促進(jìn)城市治理現(xiàn)代化。

一是推進(jìn)“數(shù)字孿生+”應(yīng)用建設(shè)，推動(dòng)各地量力而行，結(jié)合城市大腦智能要素和智能模塊建設(shè)需求，積極實(shí)施“數(shù)字孿生+”應(yīng)用建設(shè)專項(xiàng)行動(dòng)，突出高頻急用先行，以城市地下空間監(jiān)測(cè)、?；愤\(yùn)輸、多因素多主體復(fù)雜動(dòng)態(tài)系統(tǒng)治理、城市規(guī)劃仿真預(yù)判等場(chǎng)景為重點(diǎn)，由點(diǎn)向面擴(kuò)展，由治理向服務(wù)延伸，不斷提升數(shù)字孿生應(yīng)用覆蓋面和實(shí)效度。

二是完善“城市大腦+數(shù)字孿生跑道”建設(shè)，參照“一本賬”模式，加強(qiáng)對(duì)全省數(shù)字孿生應(yīng)用場(chǎng)景清單化管理，定期征集、動(dòng)態(tài)更新，推進(jìn)各地體系化規(guī)范化建設(shè)數(shù)字孿生應(yīng)用場(chǎng)景。

三是完善數(shù)字孿生應(yīng)用試點(diǎn)年度評(píng)估、終期驗(yàn)收管理機(jī)制，及時(shí)總結(jié)推廣試點(diǎn)建設(shè)成果，探索實(shí)行申報(bào)驗(yàn)收命名制和智能化水平星級(jí)評(píng)定制相結(jié)合，推進(jìn)試點(diǎn)提質(zhì)擴(kuò)面。

強(qiáng)化綜合集成，增強(qiáng)城市大腦整體效能

聚焦提升城市治理“一網(wǎng)統(tǒng)管”水平，夯實(shí)“城市大腦”統(tǒng)一智能底座地位和作用。

一是打造數(shù)字孿生統(tǒng)一平臺(tái)底座，充分依托浙江省域空間治理數(shù)字化平臺(tái)集成性、整體性優(yōu)勢(shì)，聚焦打造城市數(shù)字孿生體，進(jìn)一步強(qiáng)化城市信息模型（CIM）、建筑信息模型（BIM）、地理信息系統(tǒng)（GIS）等技術(shù)和數(shù)據(jù)、模型、算法等數(shù)字資源的集成，完善實(shí)體映射、鏡像模型、仿真分析、虛擬融合、綜合渲染等功能，持續(xù)提升平臺(tái)自主學(xué)習(xí)優(yōu)化、智能精準(zhǔn)執(zhí)行和科學(xué)智能決策能力，形成全省統(tǒng)一的數(shù)字孿生平臺(tái)底座。

二是推進(jìn)大腦與應(yīng)用互聯(lián)互通系統(tǒng)集成，全省按照“系統(tǒng)大腦+城市大腦”的體系架構(gòu)，推進(jìn)各地市結(jié)合實(shí)際和特點(diǎn)，完善城市大腦迭代升級(jí)的頂層設(shè)計(jì)，建立市域統(tǒng)一的城市運(yùn)行生命體征指標(biāo)體系，破解數(shù)據(jù)碎片化、應(yīng)用分散化問題，并完善城市運(yùn)行預(yù)測(cè)預(yù)警規(guī)則和動(dòng)態(tài)模擬、仿真推演結(jié)果應(yīng)用機(jī)制。

三是強(qiáng)化多跨協(xié)同機(jī)制建設(shè)，進(jìn)一步明晰省市縣三級(jí)責(zé)任邊界，強(qiáng)化省市縣一體、部門間協(xié)作，省級(jí)部門強(qiáng)化業(yè)務(wù)指導(dǎo)和應(yīng)用推廣，積極推動(dòng)業(yè)務(wù)系統(tǒng)與各地城市大腦對(duì)接協(xié)同，推動(dòng)各地市參照省數(shù)字孿生工作專班模式，在完善城市大腦組織領(lǐng)導(dǎo)的架構(gòu)下，建立由大數(shù)據(jù)部門牽頭、經(jīng)信、發(fā)改、交通、建設(shè)等多部門組成的城市數(shù)字孿生工作專班。

完善數(shù)據(jù)治理，構(gòu)建全時(shí)全量數(shù)據(jù)資源

以多源多維數(shù)據(jù)集成融合、關(guān)聯(lián)分析、開發(fā)應(yīng)用為重點(diǎn)，從標(biāo)準(zhǔn)、技術(shù)、基礎(chǔ)設(shè)施等維度強(qiáng)化規(guī)范治理，建立與數(shù)字孿生應(yīng)用相匹配的全時(shí)全量數(shù)據(jù)資源體系。

一是建立健全數(shù)字孿生技術(shù)和應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范體系，按照“省級(jí)建指南、市級(jí)定標(biāo)準(zhǔn)”模式，建立體現(xiàn)城市主體地位和作用的數(shù)字孿生標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范體系。積極推廣杭州城市大腦立法經(jīng)驗(yàn)，支持有條件的地市制定出臺(tái)促進(jìn)數(shù)字孿生應(yīng)用和城市大腦建設(shè)的地方性法規(guī)。

二是提升多源異構(gòu)數(shù)據(jù)深度融合和處理能力，聚焦海量城市數(shù)據(jù)開發(fā)利用、數(shù)字化建模、最優(yōu)策略推演等數(shù)字孿生應(yīng)用關(guān)鍵技術(shù)，依托省城市大腦產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟，組織開展一批數(shù)字孿生協(xié)同攻關(guān)項(xiàng)目，加快推進(jìn)數(shù)字孿生智能算法、全息建模、政策仿真推演等技術(shù)研發(fā)及通用化。

三是不斷升級(jí)城市數(shù)據(jù)采集裝備和能力，推進(jìn)各地加強(qiáng)自動(dòng)獲取、智能提取、全息測(cè)繪等基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，在空中、地面、地下、河道等城市空間加快鋪設(shè)新型測(cè)繪設(shè)施和物聯(lián)感知設(shè)施。搶抓數(shù)字孿生城市建設(shè)機(jī)遇，依托杭州濱江物聯(lián)網(wǎng)小鎮(zhèn)、嘉興中新嘉善智能傳感產(chǎn)業(yè)平臺(tái)等，加強(qiáng)智慧治理、萬物互聯(lián)需要的新型傳感設(shè)備功能研發(fā)、產(chǎn)品創(chuàng)新。

提升多元共建，完善建設(shè)運(yùn)營(yíng)生態(tài)

更加注重多方協(xié)同運(yùn)作，探索“多方主體參與、生態(tài)協(xié)同跟進(jìn)、專業(yè)長(zhǎng)效運(yùn)營(yíng)”的運(yùn)營(yíng)管理模式，逐步建立應(yīng)用共建、風(fēng)險(xiǎn)共擔(dān)、利益共享的合作機(jī)制。

一是充分發(fā)揮政府投資對(duì)社會(huì)資本的引導(dǎo)帶動(dòng)作用，通過發(fā)布數(shù)字孿生場(chǎng)景機(jī)會(huì)清單、實(shí)施項(xiàng)目后補(bǔ)助等方式，吸引企業(yè)和社會(huì)主體參與數(shù)字孿生應(yīng)用建設(shè)，逐步完善多元投融資格局。

二是建立多元主體全鏈條參與機(jī)制，推進(jìn)數(shù)字孿生應(yīng)用項(xiàng)目由主管部門、承建單位、第三方機(jī)構(gòu)、專家團(tuán)隊(duì)、用戶等共同參與立項(xiàng)、建設(shè)、驗(yàn)收。鼓勵(lì)數(shù)字孿生頭部企業(yè)搭建數(shù)字孿生公共服務(wù)平臺(tái)，推廣低代碼、零代碼等開發(fā)方式，降低數(shù)字孿生應(yīng)用場(chǎng)景搭建門檻。

三是創(chuàng)新拓展商業(yè)化模式，支持?jǐn)?shù)字孿生建設(shè)運(yùn)營(yíng)主體以數(shù)據(jù)運(yùn)營(yíng)、技術(shù)賦能、生態(tài)協(xié)作等方式，開放提供高精度開發(fā)模型、數(shù)字化仿真試驗(yàn)平臺(tái)、多方協(xié)作平臺(tái)，培育做大數(shù)字孿生增值服務(wù)。發(fā)揮浙江數(shù)字經(jīng)濟(jì)先行和集聚優(yōu)勢(shì)，在數(shù)字孿生技術(shù)創(chuàng)新、應(yīng)用開發(fā)、增值服務(wù)等領(lǐng)域培育認(rèn)定一批獨(dú)角獸企業(yè)、瞪羚企業(yè)。

（作者杜偉杰單位：浙江省經(jīng)濟(jì)信息中心；作者李俊鋒單位：浙江建設(shè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院）