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創新時空智能耦合技術 賦能數字孿生城市建設_焦點快報

鄔倫

北京大學教授、國際歐亞科學院院士

(資料圖)

摘要:

城市是像人體一樣的運行體、有機體、智能體。新一代的智慧城市建設,需要融合3S(3S是遙感(RS)、“全球定位系統”(GPS)和“地理信息系統”(GIS)3項技術的集成)、社會感知、物聯感知、CIM/BIM、大數據、人工智能、VR等方法,創新時空智能耦合與城市數字孿生技術,重點強化建設城市泛在感知與實時監測能力、虛實結合雙向映射與數據挖掘知識發現能力、全生命周期模擬仿真能力、以及綜合態勢研判與智慧管理決策能力,進而構建時空智能體使城市治理全過程、全要素、全方位、全時空得以智能化提升,以達到新時期城市治理“一網統管”和“人民城市為人民”的新高度。

正文:

2023年《數字中國建設整體布局規劃》發布,要求數字化建設要從單點突破到體系化發展。城市是構成“數字中國”建設的重要基礎單元,新一代的智慧城市建設,要通過“數字孿生”技術,對物理城市的人、物、事等數字化,塑造出與之對應的虛擬城市,強化虛實之間的雙向映射、動態交互和實時聯系。

“數字孿生”是智慧城市的新階段、新模式和新高度,將城市作為像人體一樣的運行體、有機體,通過全面實時感知與虛擬現實關聯映射,使我們能更深刻及時地刻畫和理解城市狀態及規律,走出只有局部沒有綜合、缺乏時空耦合與預見性造成的“頭疼醫頭、腳疼醫腳”、“事后諸葛亮”等決策困境,實現由靜態信息向動態體征,由被動響應到主動預防,由片面事務到系統綜合的創新發展,達到科學決策、精細及時的城市建設、智慧管理與運行服務新境界,更好地實現人民城市為人民的發展目標。

因此,需要重點強化新一代城市感知神經網絡、新一代城市信息骨骼、新一代城市態勢分析腦、新一代城市協同運行腦四個方面的能力建設。

新一代城市感知神經網絡:立體化的廣義時空感知網

在萬物互聯全面感知的時代,打造由遙感、社會感知、物聯感知及各業務系統等構成“廣義時空感知網”,實現智能的城市信息采集與監控,使城市具備泛在感知與實時監測能力。(見圖1)

圖4基于模型庫的城市河流污染、洪澇與泥石流等災害模擬預測

新一代城市協同運行腦:智慧城市智能決策平臺

提供及時甚至有預見性的快速響應和協同調度/控制,實現城市系統高效運行,使城市具備綜合態勢研判與智慧管理決策能力。打通數字孿生智慧城市“感知-仿真-干預-反饋”全流程,建立“一網統管”的智慧城市全生命周期智能決策平臺。以城市運行指標體系為基礎,面向多時段、多區域的運行管理監測要求,構建多層次、多主題的指標數據采集、集成系統;以空間聯機分析處理技術為手段,建立城市運行指標數的展示、監測和預警系統;以動態分析、靈活指揮為要求,建立城市運行的指揮協調系統,實現城市轄區全覆蓋的動態運行智慧管理。

北京大學與華為2012實驗室合作,創新了時空耦合數字孿生技術,探索性提出城市時空智能體解決方案。基于GeoSOT網格編碼,構建城市人、事、地、物的“時空智慧孿生引擎”,按照行政管理、職能、空間三個維度劃分形成數字孿生立體網格化框架和時空信息關聯,通過城市孿生對象時空語義感知和挖掘、基于大數據融合分析的指標化場景和高性能穿透式朔源查詢,構建起跨部門跨層級的立體網格化城市管理新模式,全面實時掌控城市運行態勢,顯著提升決策效率和優化決策水平。

“數字孿生”已不僅是一種技術,更是智慧城市發展的新模式、數字化轉型的新路徑、推動各行業深刻變革的新動力。數字孿生已成為城市新基建的重要構成,城市規劃、設計、建設、運行、管理與服務全生命周期的虛實映射和孿生交融,將帶動城市治理全過程、全要素、全方位智能化邁上更高臺階;“數字孿生”與數字經濟的結合,將進一步推進城市數字化轉型與高質量發展。

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