福建省福州市時空信息公共服務平臺匯聚城市建筑、道路、交通等數(shù)據(jù)，打造統(tǒng)一的信息數(shù)據(jù)資源池，用于全市的數(shù)據(jù)共享與服務。圖為平臺顯示的福州市海峽會展中心三維模型底座。（福州市大數(shù)據(jù)發(fā)展委員會供圖）

國慶假期，在北京首鋼園區(qū)舉辦的2021中國科幻大會吸引了不少游客?，F(xiàn)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(jīng)歷生息、生產(chǎn)、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(shù)字孿生技術(shù)的加持。

什么是數(shù)字孿生？就是綜合運用感知、計算、建模等信息技術(shù)，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(shù)字映射、數(shù)字鏡像。

簡單來講，就是在虛擬的數(shù)字世界里，“克隆”一個現(xiàn)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(xiàn)物理空間與數(shù)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(shù)，數(shù)字孿生城市的概念也逐步進入國家決策視野，探索建設數(shù)字孿生城市被納入“十四五”規(guī)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(shù)概念，演變成一種新轉(zhuǎn)型路徑、新變革動力。

那么，什么是數(shù)字孿生城市？它的構(gòu)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(nèi)，有一座數(shù)字化的廣州城——“穗智管”城市運行管理中樞。與現(xiàn)實的廣州一樣，包括環(huán)境、建筑、道路、人在內(nèi)的點點滴滴，都在數(shù)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(shù)字孿生城市。它賦予實體城市新的數(shù)字基因，使不可見的城市隱形秩序顯性化。

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

據(jù)了解，業(yè)內(nèi)人士把2020年稱為數(shù)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(shù)據(jù)、云計算、區(qū)塊鏈、物聯(lián)網(wǎng)、人工智能等技術(shù)手段，廣州建立起“一圖統(tǒng)攬、一網(wǎng)共治”運行模式，經(jīng)濟、醫(yī)療、城管、交通、生態(tài)、民生等各領(lǐng)域要素的數(shù)據(jù)信息聚集于此，經(jīng)聯(lián)動融合分析，反過來再為各部門提供更精細更全面的數(shù)據(jù)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(yè)務系統(tǒng)，歸集了超29億條城市運行數(shù)據(jù)，實現(xiàn)對城市運行體征的實時監(jiān)測和大數(shù)據(jù)分析應用，為城市管理決策指揮和調(diào)度協(xié)同一體化提供了平臺支撐。

以數(shù)字為基礎(chǔ)，以模型為載體，助力城市運營和治理……可以說，數(shù)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(xiàn)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(qū)，還于近日成立了“數(shù)字孿生城市創(chuàng)新實驗室”，以張家灣小鎮(zhèn)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(shù)字化，全面提高城市精細化治理水平，將通州打造成數(shù)字孿生城市創(chuàng)新高地。

和以往的二維視角不同，數(shù)字孿生城市以三維技術(shù)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(diào)虛擬空間對現(xiàn)實空間的實時性與互動性。

具體來講，實時性指借助物聯(lián)網(wǎng)時刻感知現(xiàn)實城市的動態(tài)運營狀況，并在虛擬空間隨時監(jiān)測、分析和發(fā)現(xiàn)城市實際運營中存在的問題，如城市生態(tài)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(xiàn)實城市所面臨的管理問題和發(fā)展訴求，通過虛擬空間的仿真模擬和分析反作用于現(xiàn)實城市的規(guī)劃、建設、運營與治理，最終形成虛實結(jié)合、孿生互動的城市發(fā)展新形態(tài)。

從白洋淀里走出的雄安新區(qū)，在城市建設史上首次實現(xiàn)了“數(shù)字城市”和“物理城市”齊頭并進，從規(guī)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(qū)設立，“數(shù)字雄安”智慧基因的植入無處不在。

傳統(tǒng)的智慧城市往往更多關(guān)注建筑、交通、水務、園林等某一行業(yè)或領(lǐng)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(yè)數(shù)據(jù)進行集成，從而達到規(guī)劃一張圖、建設監(jiān)管一張網(wǎng)、城市治理一盤棋的新格局。

以數(shù)字孿生的雄安高鐵站為例。據(jù)高鐵站有關(guān)負責人介紹，以科技手段替代傳統(tǒng)肉眼觀察是數(shù)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(shù)，工作人員可以輕而易舉地調(diào)取和錄入設備數(shù)據(jù)。

站內(nèi)的幕墻、雨棚、吊頂?shù)汝P(guān)鍵部位發(fā)生故障怎么辦？不用擔心，系統(tǒng)可以通過大數(shù)據(jù)深度挖掘和圖像智能識別技術(shù)，自動分析比較巡檢數(shù)據(jù)和影像，主動發(fā)現(xiàn)問題并及時反饋分析處理結(jié)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(jīng)濟發(fā)展、綠色環(huán)保等不同領(lǐng)域系統(tǒng)，對重大事件和特殊場景需求進行實時響應，按需調(diào)用相關(guān)子系統(tǒng)業(yè)務能力，從而實現(xiàn)城市治理的協(xié)同聯(lián)動和一網(wǎng)統(tǒng)管，這是建設數(shù)字孿生城市的目的所在。

作為智慧城市的領(lǐng)跑者，浙江在數(shù)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(lián)網(wǎng)大會的舉辦地烏鎮(zhèn)，“數(shù)字孿生一張圖”數(shù)據(jù)底座為烏鎮(zhèn)的城市治理提供了不少幫助。

走在烏鎮(zhèn)的城市主干道上，你會發(fā)現(xiàn)每一個井蓋、電線桿、消防栓都有自己的編碼。如果你發(fā)現(xiàn)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(zhèn)管家平臺。工作人員在接收到平臺處置信息后，可以第一時間趕赴現(xiàn)場，避免意外的發(fā)生。

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

“過去占道經(jīng)營的流動性大，發(fā)現(xiàn)難、管理也難，經(jīng)常出現(xiàn)因信息共享不暢通的反應遲滯以及部門之間踢皮球的現(xiàn)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(shù)字孿生城市構(gòu)建的數(shù)據(jù)底座，已經(jīng)把城市中的人、事、物所有要素數(shù)字化，創(chuàng)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(wǎng)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(fā)現(xiàn)有占道經(jīng)營行為，預警信息馬上發(fā)到鄉(xiāng)鎮(zhèn)統(tǒng)一指揮平臺，平臺派單給綜合執(zhí)法隊伍處置……整個流程高效快捷。