全球物聯(lián)網(wǎng)、5G、人工智能技術(shù)、自動(dòng)駕駛、虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)、深度學(xué)習(xí)等技術(shù)研發(fā)和產(chǎn)業(yè)發(fā)展加速提升，刮起數(shù)字化網(wǎng)絡(luò)化智能化新一輪的浪潮。同時(shí)，智慧城市實(shí)施過程持續(xù)加速，實(shí)施內(nèi)容不斷深入，其發(fā)展核心理念、推動(dòng)方式和技術(shù)型管理體系不斷創(chuàng)新和演變，建設(shè)虛擬服務(wù)現(xiàn)實(shí)、數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)整治、智能界定一切的數(shù)字孿生城市將變成智慧城市的核心內(nèi)容發(fā)展趨勢。
一、數(shù)字孿生城市的建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)日漸完善
1、信息通信技術(shù)（ICT）在城市中完善運(yùn)用
近些年，云計(jì)算服務(wù)已是城市核心內(nèi)容基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，政府部門、企業(yè)甚至個(gè)人廣泛應(yīng)用；互聯(lián)網(wǎng)大數(shù)據(jù)變成城市核心內(nèi)容財(cái)產(chǎn)、戰(zhàn)略資源，根據(jù)數(shù)據(jù)分析的智能化管理決策運(yùn)用層出不窮；物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)促進(jìn)萬物互聯(lián)變成實(shí)際，廣泛運(yùn)用于城市整治行業(yè)的感知檢測、數(shù)據(jù)收集等；（移動(dòng)）互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)變成群眾獲得城市生活服務(wù)的核心內(nèi)容優(yōu)先選擇方式，也是拓寬服務(wù)項(xiàng)目核心內(nèi)容方式；根據(jù)機(jī)器學(xué)習(xí)的人工智能技術(shù)運(yùn)用可精準(zhǔn)預(yù)測城市難題，極大提高群眾體驗(yàn)感。
2、數(shù)字孿生（DT）技術(shù)向城市廣泛滲入
數(shù)字孿生技術(shù)最初源于工業(yè)生產(chǎn)行業(yè)，特別是在飛機(jī)、火車發(fā)動(dòng)機(jī)等高端制造行業(yè)，對(duì)產(chǎn)品、生產(chǎn)線和加工工藝等展開數(shù)字模擬仿真、實(shí)時(shí)跟蹤，產(chǎn)品研發(fā)周期時(shí)間大幅度減縮，產(chǎn)品成本大幅度降低，產(chǎn)生多機(jī)器設(shè)備互聯(lián)、協(xié)作和提升的建設(shè)方式。當(dāng)今，數(shù)字孿生技術(shù)已逐漸向工程建筑、醫(yī)療、城市管理等領(lǐng)域滲入，借助BIM實(shí)體模型進(jìn)行房屋建筑的龍骨、構(gòu)造及其風(fēng)水電等設(shè)計(jì)方案，完成房屋建筑各種資源的提升、應(yīng)急方案演練及其古建筑群間資源提升配備；達(dá)索公司開發(fā)設(shè)計(jì)3DEXPERIENCity服務(wù)平臺(tái)完成城市整體規(guī)劃布局、管網(wǎng)及其氣候的數(shù)字孿生，促使城市應(yīng)急管理效率提高30%，城市擁擠率減少25%。
3、技術(shù)性結(jié)合與數(shù)據(jù)信息積累持續(xù)促進(jìn)城市自主創(chuàng)新發(fā)展
分布式計(jì)算、4G/5G通訊、規(guī)模性數(shù)據(jù)信息并行處理、深度學(xué)習(xí)等技術(shù)與3D建模、高精度地圖、仿真模擬、虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)、智能控制系統(tǒng)等數(shù)字孿生相關(guān)技術(shù)有機(jī)耦合加速集成化，促進(jìn)在數(shù)字空間中建設(shè)同步運(yùn)作的數(shù)字孿生城市變成可能。除此之外，歷經(jīng)近十年智慧城市建設(shè)，城市傳感器到處可見，城市移動(dòng)智能終端廣泛部署，城市體征運(yùn)作數(shù)據(jù)信息大量聚集積累，城市畫像日漸清楚，跨等級(jí)、跨地區(qū)、跨系統(tǒng)、跨部門、跨業(yè)務(wù)的公共數(shù)據(jù)加快有序結(jié)合，根據(jù)海量多維度數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析的智能化運(yùn)用層出不窮，智慧城市建設(shè)正處在量變引起質(zhì)變關(guān)鍵期。
二、數(shù)字孿生城市是深度學(xué)習(xí)自我提升的城市
數(shù)字孿生城市的核心要義是，在互聯(lián)網(wǎng)數(shù)字空間，重塑一個(gè)與實(shí)際物理城市匹配相對(duì)應(yīng)的數(shù)字城市，根據(jù)搭建物理學(xué)城市與數(shù)字城市一一對(duì)應(yīng)、協(xié)作互動(dòng)、智能化操縱的復(fù)雜系統(tǒng)，使其與物理城市平行運(yùn)行，根據(jù)虛擬服務(wù)現(xiàn)實(shí)，數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)整治，智能界定一切等管理機(jī)制，完成城市全因素?cái)?shù)字化和虛擬化技術(shù)、全狀態(tài)即時(shí)化和數(shù)據(jù)可視化、城市運(yùn)作管理協(xié)作化智能化，產(chǎn)生物理學(xué)層面上的實(shí)體世界和信息內(nèi)容層面上的虛擬世界同生并存、虛實(shí)相融的城市發(fā)展新模式，是具備機(jī)器學(xué)習(xí)、自身提升工作能力的城市。
1、產(chǎn)業(yè)生態(tài)圈認(rèn)知，完成由實(shí)到虛
根據(jù)部署產(chǎn)業(yè)生態(tài)圈感知管理體系和各行業(yè)領(lǐng)域信息管理系統(tǒng)服務(wù)平臺(tái)，收集匯聚城市所有數(shù)據(jù)格式、業(yè)務(wù)流程數(shù)據(jù)信息、目標(biāo)數(shù)據(jù)信息等定性分析城市運(yùn)作的全量數(shù)據(jù)信息，在數(shù)字空間創(chuàng)建一一映射的數(shù)字孿生城市實(shí)體模型服務(wù)平臺(tái)，并載入城市全量靜態(tài)數(shù)據(jù)和可視化數(shù)據(jù)。
2、深度學(xué)習(xí)，完成自我提升
根據(jù)持續(xù)匯聚的海量信息和數(shù)字孿生城市實(shí)體模型服務(wù)平臺(tái)，應(yīng)用多維度數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析、深度學(xué)習(xí)、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法、機(jī)器學(xué)習(xí)等優(yōu)化算法或技術(shù)，計(jì)算得到城市資源分配改進(jìn)方案、城市災(zāi)難預(yù)測分析預(yù)警信息實(shí)體模型、城市應(yīng)急指揮系統(tǒng)對(duì)策等，完成自我提升。
3、智能化操縱，完成由虛控實(shí)
根據(jù)上述數(shù)字空間得到的改進(jìn)方案、預(yù)警信息實(shí)體模型、指引對(duì)策等深度學(xué)習(xí)結(jié)果，在數(shù)字孿生城市實(shí)體模型服務(wù)平臺(tái)中，通過傳感器遠(yuǎn)程操作、信息管理系統(tǒng)作用提升調(diào)整等實(shí)際操作，反向作用于物理世界運(yùn)作的城市，完成動(dòng)態(tài)性管理決策、快速響應(yīng)和智能化操縱。
4、更新迭代，完成流程優(yōu)化
根據(jù)深度學(xué)習(xí)、自我提升后的城市在新的運(yùn)作步驟、運(yùn)作標(biāo)準(zhǔn)、管理機(jī)制下持續(xù)造成和累積新的數(shù)據(jù)信息，另外，新智能產(chǎn)品、新技術(shù)持續(xù)交替出現(xiàn)，從而啟動(dòng)新一輪的數(shù)字孿生更新迭代，完成城市持續(xù)演變的“自生長”發(fā)展方式。
三、數(shù)字孿生城市是技術(shù)和數(shù)據(jù)信息緊密結(jié)合的新模式
數(shù)字孿生城市，是與物理城市一一映射、協(xié)作互動(dòng)、智能化操縱的虛擬城市，其技術(shù)性管理體系架構(gòu)包括移動(dòng)智能終端、泛在互聯(lián)網(wǎng)、支撐服務(wù)平臺(tái)、軟件系統(tǒng)等必要構(gòu)成因素，并圍繞城市數(shù)據(jù)的采集、聚集、融合、剖析、運(yùn)用等整個(gè)過程階段，是一個(gè)技術(shù)結(jié)合、業(yè)務(wù)流程結(jié)合和數(shù)據(jù)預(yù)處理的繁雜大系統(tǒng)。
1、產(chǎn)業(yè)生態(tài)圈移動(dòng)智能終端的數(shù)據(jù)收集是數(shù)字孿生城市前提條件
產(chǎn)業(yè)生態(tài)圈移動(dòng)智能終端的數(shù)據(jù)收集核心內(nèi)容包含四大基本因素，即數(shù)字標(biāo)志、移動(dòng)智能終端、三維模型、地理信息等。其中，數(shù)字標(biāo)志作為城市人、事、物在數(shù)字空間的唯一索引，定性分析城市人、事物身份信息，用以數(shù)字信息內(nèi)容和實(shí)體之間的精確配對(duì)、創(chuàng)建連接和監(jiān)督控制；移動(dòng)智能終端作為城市運(yùn)作的信息內(nèi)容數(shù)據(jù)采集器，用以收集城市所有靜態(tài)數(shù)據(jù)和動(dòng)態(tài)性信息內(nèi)容；三維模型作為數(shù)字空間的信息內(nèi)容媒介，用以呈現(xiàn)城市空間形態(tài)；空間信息定性分析城市人、事、物的部位和偏移，核心內(nèi)容包含GIS、RS、GPS等。
2、快速泛在的城市網(wǎng)絡(luò)信息是數(shù)字孿生城市基本保障
快速泛在的城市網(wǎng)絡(luò)信息核心內(nèi)容包含三大連接方法，即城市快速云平臺(tái)、4G/5G寬帶、NB-IOT/eMTC/LoRa物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)等，產(chǎn)生互為補(bǔ)充、極速互聯(lián)的互聯(lián)網(wǎng)接入基本保障。為考慮城市安全性運(yùn)作、虛實(shí)互動(dòng)毫秒級(jí)回應(yīng)及其千萬級(jí)的智能產(chǎn)品的同時(shí)連接需求，首先建立城市快速云平臺(tái)，統(tǒng)一集成光纖寬帶無線網(wǎng)絡(luò)、光纖寬帶有線網(wǎng)、視頻網(wǎng)站、應(yīng)急通信網(wǎng)絡(luò)、政務(wù)網(wǎng)等，完成極速互聯(lián)。對(duì)于手機(jī)、智能穿戴設(shè)備等移動(dòng)智能終端核心內(nèi)容以4G、5G連接主導(dǎo)，收集城市人士的信息內(nèi)容。對(duì)于數(shù)以億計(jì)的傳感器，可根據(jù)NB-IOT、eMTC、LoRa等互聯(lián)網(wǎng)完成統(tǒng)一連接。
3、獨(dú)立思考的城市信息中樞是數(shù)字孿生城市核心內(nèi)容
獨(dú)立思考的城市信息中樞核心內(nèi)容包含四類重要平臺(tái)，即數(shù)據(jù)信息資源優(yōu)化配置服務(wù)平臺(tái)、數(shù)字孿生實(shí)體模型服務(wù)平臺(tái)、基于深度學(xué)習(xí)的人工智能技術(shù)算法服務(wù)平臺(tái)、統(tǒng)一智能化操縱服務(wù)平臺(tái)等，相互構(gòu)成具體指導(dǎo)數(shù)字孿生城市高效運(yùn)作的信息中樞。數(shù)據(jù)信息資源優(yōu)化配置服務(wù)平臺(tái)用以數(shù)據(jù)信息融合、解決、派發(fā)等；數(shù)字孿生實(shí)體模型服務(wù)平臺(tái)作為數(shù)字室內(nèi)空間集成媒介，集成所有公共數(shù)據(jù)，呈現(xiàn)真實(shí)世界運(yùn)作全貌和關(guān)鍵點(diǎn)；根據(jù)深度學(xué)習(xí)的人工智能技術(shù)算法服務(wù)平臺(tái)用以提升工作流程、資源分配、整體規(guī)劃布局等；統(tǒng)一智能化操縱服務(wù)平臺(tái)主要用以智能化管理決策指引、生態(tài)系統(tǒng)理論運(yùn)作、遠(yuǎn)程操控等。
4、高效運(yùn)作的智能化軟件系統(tǒng)是數(shù)字孿生城市主要表現(xiàn)
部署最后，數(shù)字孿生城市要作用于城市整治和民生服務(wù)的每個(gè)業(yè)務(wù)流程階段，促進(jìn)服務(wù)項(xiàng)目體驗(yàn)智能化系統(tǒng)、社會(huì)管理創(chuàng)新智慧化。如，根據(jù)仿真模擬、動(dòng)態(tài)性評(píng)定、深度學(xué)習(xí)城市計(jì)劃方案效果，完成整體規(guī)劃不再迷失方向；三維展現(xiàn)水勢、空氣動(dòng)力、霧霾天氣變化等，為城市治理決策提前部署出示依據(jù)；根據(jù)深度學(xué)習(xí)個(gè)人教育和知識(shí)結(jié)構(gòu)，完成自適應(yīng)式定制化學(xué)習(xí)；根據(jù)深度學(xué)習(xí)群眾交通出行、日常生活、消費(fèi)等習(xí)慣，制定個(gè)人；根據(jù)車流量預(yù)測分析，智能化疏通和優(yōu)化信號(hào)指示燈時(shí)間。
總而言之，數(shù)字孿生城市建設(shè)是一個(gè)長期而艱巨的任務(wù)，伴隨著實(shí)施不斷深入，其技術(shù)管理體系架構(gòu)和解決方法將更加清楚，將有力促進(jìn)城市的高品質(zhì)發(fā)展。
