諾貝爾經(jīng)濟學獎獲得者約瑟夫·斯蒂格利茨曾說:“中國的城市化與美國的高科技發(fā)展將是深刻影響21世紀人類發(fā)展的兩大主題。”
人類文明歷史上，每一次科技大爆發(fā)都會重新決定全球城市的經(jīng)濟排名。當今的信息革命，互聯(lián)網(wǎng)骨干網(wǎng)沿線的人類城市是數(shù)據(jù)資源聚集地，約瑟夫·斯蒂格利茨說對了一半，世界中心正在向中國的北京、上海、杭州、深圳等千萬人口超大城市轉(zhuǎn)移，城市擁有的計算力總量決定了數(shù)字經(jīng)濟發(fā)展的排名與潛力，反之經(jīng)濟衰退則會引發(fā)“城市收縮”現(xiàn)象。
城市即是“資源高地”，又存在“效率洼地”。歷經(jīng)數(shù)千年的發(fā)展，國人深切感受到交通擁堵、生活不便、環(huán)境惡化等城市之“痛”。人口高度集中進一步加劇了城市公共資源的供需矛盾，為城市治理者帶來日趨嚴峻的種種挑戰(zhàn)。我們的城市“生病”了，交通擁堵、環(huán)境污染、治安違法等問題飽受市民詬病。
為解決城市發(fā)展難題，實現(xiàn)城市可持續(xù)發(fā)展，建設智慧城市已成為當今世界城市發(fā)展不可逆轉(zhuǎn)的歷史潮流。近20年來，智慧城市建設花費巨資，卻沒有根治“城市病”。那智慧城市本身到底是什么呢?
智慧城市不是單純的讓城市變得更美好，而是要讓城市里面所有的人感覺更好。但是智慧城市之于不同的人、不同角色、站在不同立場，都會有不同的定義。
小孩子說:“我不想一板一眼地坐在教室里上課，要是在家就可以學習，能向老師提問，還能跟小伙伴交流，就是智慧城市。”
上班族說:“路上不那么堵，過年回家買票不那么難，就是智慧城市。”
消防員說:“最好沒有火災，有煙霧苗頭就好就能自動撲滅，但假如真正有大火了，我們能一路暢通地迅速直達現(xiàn)場，這就是智慧城市。”
這樣的例子難以窮舉，卻全部指向智慧城市的核心特征--以人為本。任何技術的本質(zhì)，都是要讓人變得更加強大、讓環(huán)境更適宜人的生活、為人提供更多的發(fā)展機會、讓人與人的溝通更加順暢。
智慧城市是一種發(fā)展目標，它是信息時代的現(xiàn)代城市對于未來的想象，要更加宜居宜業(yè)，更加富有活力，更加具有吸引力和競爭力。智慧城市也是一種發(fā)展模式，它要改變以往依賴資源投入帶動城市發(fā)展的粗放模式，通過對新技術的應用，促進多方參與，優(yōu)化資源配置，提升生產(chǎn)效率，用更少的資源創(chuàng)造更多的價值。
隨著互聯(lián)網(wǎng)相關技術的飛速發(fā)展，大數(shù)據(jù)時代悄然到來，建設智慧城市的技術條件已經(jīng)成熟。互聯(lián)網(wǎng)雖然發(fā)明僅四十余年，但卻極大改變了人類的生產(chǎn)生活方式。網(wǎng)絡空間是不同于人類現(xiàn)實空間的一個嶄新維度，是人類的第二空間、虛擬空間?，F(xiàn)實向網(wǎng)絡進行映射，能夠產(chǎn)生海量的數(shù)據(jù);而對網(wǎng)絡中的數(shù)據(jù)進行挖掘和運用，又能夠反作用于現(xiàn)實空間，使得城市有了“智慧”。這兩個空間的交互就成為智慧城市建設的技術基礎。
所謂的兩個空間的交互的技術基礎，就是打造與真實城市相互映射的數(shù)字孿生城市。
如果物理世界是一個工廠，則對應的數(shù)字世界是數(shù)字孿生工廠;如果物理世界是一個城市，那么對應的數(shù)字世界即數(shù)字孿生城市。從工業(yè)引伸到城市是自然而然的結果，因為在數(shù)字化領域，城市是更大的舞臺，城市是由人、物、事件組成的復雜系統(tǒng)，比工廠更加豐富多彩。城市發(fā)展至今，面臨嚴重的問題，傳統(tǒng)的發(fā)展模式已經(jīng)失效，以信息化為引擎的數(shù)字城市、智慧城市成為城市發(fā)展的新理念和新模式。雖然數(shù)字城市的提出由來已久，但之前的概念并沒有上升到數(shù)字孿生的高度，這與技術發(fā)展的階段有關。如今，數(shù)字孿生城市的內(nèi)涵，真正體現(xiàn)了數(shù)字城市想要達到的愿景和目標。
以最專業(yè)的話語來解釋數(shù)字孿生城市，就是所謂的智慧城市建設的CGB(BIM+CIM+GIS)模式，即采用3DGIS+BIM與CIM創(chuàng)建一個虛擬的智慧城市，各種符合智慧城市建設的規(guī)劃、城市智慧應用解決方案都可以首先在虛擬的智慧城市中得到模擬仿真和分析驗證，并且從中獲取“城市歷史發(fā)展和文化形成的智慧，解決城市生活宜居、便捷、安全的智慧，以及城市可持續(xù)發(fā)展與提升核心競爭力的智慧”，用于指導智慧城市建設;同時，基于虛擬的智慧城市進行建設成果評估;在智慧城市運行階段，通過物聯(lián)網(wǎng)、移動互聯(lián)網(wǎng)與實體城市關聯(lián)，實現(xiàn)智慧城市的運行管理。我們有理由相信融合了3DGIS+BIM與CIM的智慧城市建設CGB模式，有助于指導智慧城市建設、評估智慧城市建設成果和運行管理智慧城市。
數(shù)字孿生城市的構建，將引發(fā)城市智能化管理和服務的顛覆性創(chuàng)新。試想，與物理城市對應著一個數(shù)字孿生城市，物理城市所有的人、物、事件、建筑、道路、設施等，都在數(shù)字世界有虛擬映像，信息可見，軌跡可循，狀態(tài)可查;虛實同步運轉(zhuǎn)，情景交融;過去可追溯，未來可預期;當下知冷暖，見微知著，睹始知終;全市一盤棋盡在掌握，一切可管可控;管理扁平化，服務一站式，信息多跑路，群眾少跑腿;虛擬服務現(xiàn)實，模擬仿真決策;精細化管理豈非容易，人性化服務豈非不難，城市智慧再不是空談。
對數(shù)字孿生城市有一種更通俗的理解，將其視為不斷成長的人類生命體，以城市的自然生態(tài)等基底模型作為骨架，對建筑物、構筑物通過GIS、BIM等數(shù)字化手段形成血肉，搭載IoT物聯(lián)感知形成神經(jīng)系統(tǒng)，通過時空數(shù)據(jù)培養(yǎng)城市大腦，從而將城市真正打造成可感知，可判斷，快速反應，會學習的生命體。
深圳前海自貿(mào)區(qū)是粵港濱大灣區(qū)的核心引擎，新輪規(guī)劃面積74平方公里，地下空間開發(fā)規(guī)施約800萬平方米。正是因為采用了城市全信息模型-CIM平臺，實現(xiàn)從地面到地上、地下的全維表達,打造“多規(guī)合一”的城市全信息數(shù)字化沙盤，動態(tài)監(jiān)控城市開發(fā)和城市更新的規(guī)劃實施情兄，首次實現(xiàn)了集群項目地上地下同步開發(fā)的協(xié)同建設管理模式創(chuàng)斷，應對了開發(fā)建設所面臨的體大、標準高、交叉多、時間緊等眾多難題，榮獲2017年全球基礎設施BE創(chuàng)新大賽冠軍。
智慧城市是數(shù)字城市發(fā)展的高級階段。數(shù)字孿生城市作為數(shù)字城市的目標，卻是智慧城市建設的新起點，賦予城市實現(xiàn)智慧化的重要設施和基礎能力;它是在技術驅(qū)動下城市信息化從量變走向質(zhì)變的里程碑，由點到線、由線到面，基于數(shù)字化標識、自動化感知、網(wǎng)絡化連接、智能化控制、平臺化服務等強大技術能力，使數(shù)字城市模型能夠完整浮出水面，作為一個孿生體與物理城市平行運轉(zhuǎn)，虛實融合，蘊含無限創(chuàng)新空間。
