什么是數字孿生？與城市設計的關系梳理

近年來，數字孿生技術成為推動城市治理體系和治理能力現代化的關鍵手段，數字孿生城市亦被視為智慧城市踐行數字化發展戰略的重要載體。那么，什么是數字孿生呢?數字孿生與城市設計的關系是怎樣的?本文將具體梳理。

1.數字孿生

2003年，密歇根大學邁克爾·格里夫斯博士在產品生命周期管理課程中最早提出數字孿生的概念，覆蓋了包括從設計、制造、試驗和服務在內的完整的產品全生命周期?！?/p>

2012年NASA(美國航空航天局)又對數字孿生的概念進行了具體概括:數字孿生是指充分利用物理模型、傳感器、運行歷史等數據,集成多學科、多尺度的仿真過程,他作為虛擬空間中對實體產品的鏡像,反映了相對應物理實體產品的全生命周期過程。

所謂數字孿生是指充分利用物理模型和物聯網傳感器采集的全生命周期的運行歷史等數據,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,從而反映和管控相對應的實體對象的全生命周期過程。

2.數字孿生城市

數字孿生城市是數字孿生技術在城市層面的應用，通過構建城市物理世界、網絡虛擬空間的一一對應、相互映射、協同交互的復雜巨系統，在網絡空間再造一個與之匹配、對應的“孿生城市”，實現城市全要素數字化和虛擬化、城市全狀態實時化和可視化、城市管理決策協同化和智能化，形成物理維度上的實體世界和信息維度上的虛擬世界同生共存、虛實交融的城市發展格局。

3.數字孿生與城市設計的關系

(1)智能預測：數字孿生城市發展的高階智慧

數字孿生城市對人工智能領域進行數據挖掘、深度學習、自我優化技術的應用，可使城市從以往單域智能、被動響應的模式逐步轉變為全域協同治理、智能響應、趨勢預判的模式，構建起高效、智慧的城市運行規則。經過不斷地試錯，推動系統不斷自優化，實現數字孿生城市內生迭代發展，最終為城市提供智能預測，呈現數字孿生城市發展的高階智慧。

(2)多維數據聯動構建信息大腦

數字孿生城市從來不是一項技術，而是多維技術融合的綜合應用。數字孿生能讓城市從感知走向認知，構建出城市智能體的數字思維，極大提升城市的智慧化水平;是對城市地上與地下、室內與室外、物理與邏輯等全域數據的充分采集，數字孿生將構建一個數字化的“虛擬城市”。在“虛擬城市”中，首先讓城市知道自己是“誰”，并通過仿真模擬、回溯推演等方式，審視城市發展中決策與結果之間的各種可能，從而以最優的方式發展城市、治理城市。

(3)實時監測：數字孿生城市運行的基本訴求

數字孿生城市的本質是城市級信息模型賦能體系，通過建立基于立體感知的數據閉環賦能新體系，利用關鍵技術，以積木式組裝拼接，生成城市全域數字虛擬鏡像空間，實現對物理世界的實時監測。為了讓數字孿生城市能夠動態、及時地模擬出真實世界的運行，需要內置強大的計算能力運用模擬仿真技術，可進行自然現象的仿真、物理力學規律的仿真、人群活動的仿真、自然災害的仿真等，為城市規劃、管理、應急救援等制定科學決策，促進城市資源公平、快速調配，支撐建立更加高效智能的城市現代化治理體系。城市運行態勢的多維度、多層次精準監測是建設數字孿生城市的基本訴求。

(4)三維模型：數字孿生城市可視化的主要載體

在數字孿生時代，測繪地理信息行業從傳統的地圖產品制作轉型為面向城市治理、社會經濟、專業建設和大眾民生應用的服務行業。

數字孿生城市更加需要新型測繪的強力支撐，在時空大數據管理、地理監測、高精度實體化測繪等方面提出更高要求，基于新型測繪構建的城市三維模型是數字孿生城市運行的主要載體。

以上梳理了數字孿生的定義及其與城市設計的關系，希望對你有所幫助，如果你想了解更多相關內容，敬請關注三個皮匠報告的行業知識欄目。

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