在信息化高速發(fā)展的今天，城市的發(fā)展正在由“數(shù)字化”時(shí)代進(jìn)入“智慧化”時(shí)代，再到“新數(shù)字時(shí)代”。數(shù)字城市的目標(biāo)是將現(xiàn)實(shí)世界的許多工作搬到網(wǎng)上，通過(guò)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)來(lái)實(shí)現(xiàn)。智慧城市是在信息港和數(shù)字城市的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的新方向?，F(xiàn)階段，隨著各種技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用，越來(lái)越多的概念不斷涌現(xiàn)并應(yīng)用到城市建設(shè)中，數(shù)字城市的內(nèi)涵也在不斷豐富，為城市的自動(dòng)監(jiān)控、信息采集、數(shù)據(jù)分析處理、科學(xué)決策反應(yīng)提供支撐。
不斷發(fā)展的數(shù)字城市
數(shù)字城市狹義上是指以計(jì)算機(jī)技術(shù)、多媒體技術(shù)和大規(guī)模存儲(chǔ)技術(shù)為基礎(chǔ)，以寬帶網(wǎng)絡(luò)為紐帶，運(yùn)用遙感、全球定位系統(tǒng)、地理信息系統(tǒng)、仿真-虛擬等技術(shù)，對(duì)城市進(jìn)行多分辨率、多尺度、多時(shí)空和多種類的三維描述，即利用信息技術(shù)手段把城市的過(guò)去、現(xiàn)狀和未來(lái)的全部?jī)?nèi)容在網(wǎng)絡(luò)上進(jìn)行數(shù)字化虛擬實(shí)現(xiàn)。廣義則是指城市的數(shù)字化，通過(guò)數(shù)字化的手段來(lái)處理、分析和管理整個(gè)城市，促進(jìn)城市運(yùn)行的通暢和協(xié)調(diào)。
早期的數(shù)字城市是現(xiàn)代信息技術(shù)對(duì)城市社會(huì)經(jīng)濟(jì)信息進(jìn)行的全面整合，實(shí)現(xiàn)城市各種信息的共享與服務(wù)?？梢哉f(shuō)前期的數(shù)字城市是智慧城市發(fā)展的前提和基礎(chǔ)，它最主要的內(nèi)容就是在信息相同的前提下，將其信息技術(shù)本身所具有的優(yōu)勢(shì)完全發(fā)揮出來(lái)，以此讓實(shí)體城市向數(shù)字化方向發(fā)展。
而隨著物聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算等新一代信息技術(shù)以及移動(dòng)通信、人工智能等工具和方法的不斷發(fā)展，實(shí)現(xiàn)城市信息全面透徹的感知、寬帶泛在的互聯(lián)以及智能融合的應(yīng)用已經(jīng)具備了條件，城市的發(fā)展正在由“數(shù)字化”時(shí)代進(jìn)入“智慧化”時(shí)代。智慧城市是在信息港和數(shù)字城市的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的新方向。在智慧城市階段，智慧園區(qū)、智慧社區(qū)、智慧工地等平臺(tái)、應(yīng)用、場(chǎng)景成為建設(shè)的重點(diǎn)。
智慧城市的建設(shè)源于智慧地球。智慧地球本身是在各個(gè)行業(yè)之中使用新的IT技術(shù)，然后將感應(yīng)器鑲嵌在全球的每一個(gè)地方，將鐵路、電網(wǎng)、橋梁等全部鏈接起來(lái)，最終形成物聯(lián)網(wǎng)。智慧城市在本質(zhì)上其實(shí)是一個(gè)小型的智慧地球，將智慧地球本身所存在的各項(xiàng)內(nèi)容完全體現(xiàn)在了城市之中。它能夠讓整個(gè)城市變得更加智慧，這主要是因?yàn)檫\(yùn)用互聯(lián)網(wǎng)能將城市之中的各個(gè)傳感器設(shè)備進(jìn)行相互連接，由此構(gòu)建起來(lái)一個(gè)區(qū)域之中的物聯(lián)網(wǎng)，讓城市可以被全面感知。
隨著互聯(lián)網(wǎng)以及信息技術(shù)的發(fā)展，越來(lái)越多的其他領(lǐng)域的新概念應(yīng)用到智慧城市建設(shè)中。近年來(lái)，數(shù)字孿生——這一工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)中的重要概念開(kāi)始與智慧城市的建設(shè)不斷融合，基于數(shù)字孿生理念的新時(shí)代數(shù)字城市成為新的潮流，尤其是《河北雄安新區(qū)規(guī)劃綱要》中提出“堅(jiān)持?jǐn)?shù)字城市與現(xiàn)實(shí)城市同步規(guī)劃、同步建設(shè)，適度超前布局智能基礎(chǔ)設(shè)施，推動(dòng)全域智能化應(yīng)用服務(wù)實(shí)時(shí)可控，建立健全大數(shù)據(jù)資產(chǎn)管理體系，打造具有深度學(xué)習(xí)能力、全球領(lǐng)先的數(shù)字城市”以來(lái)，數(shù)字孿生城市成為現(xiàn)階段最前沿的理念。
“孿生”成為數(shù)字城市的新內(nèi)核
在雄安新區(qū)建設(shè)的指引下，數(shù)字孿生城市建設(shè)在行業(yè)內(nèi)一時(shí)炙手可熱。數(shù)字孿生城市的興起并非偶然，智慧城市建設(shè)弊端的不斷涌現(xiàn)、越來(lái)越多互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與理念和城市建設(shè)的不斷融合、現(xiàn)階段新基建的興起，也為數(shù)字孿生在全行業(yè)迎來(lái)新一輪爆發(fā)制造契機(jī)。數(shù)字孿生的意義就在于讓真實(shí)世界很高成本、很難實(shí)現(xiàn)的事情，可以在虛擬世界里低成本、快速地去實(shí)施。無(wú)論是全域規(guī)劃一張圖，還是城市治理一盤(pán)棋，數(shù)字孿生都作為新型智慧城市的基礎(chǔ)設(shè)施，以數(shù)字化的虛擬映射來(lái)模擬城市全要素和時(shí)空全過(guò)程，從而打通智慧產(chǎn)業(yè)集群之間的信息互聯(lián)互通，推動(dòng)新基建大潮下各領(lǐng)域的數(shù)字升級(jí)。
與傳統(tǒng)基建不同，新基建作為當(dāng)前經(jīng)濟(jì)社會(huì)數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化轉(zhuǎn)型的關(guān)鍵助力，其最大的特征就是數(shù)字化。智慧城市信息處理核心也是數(shù)字化，通過(guò)大數(shù)據(jù)、云計(jì)算、5G、人工智能、物聯(lián)網(wǎng)、智能感知等方式推進(jìn)城市治理現(xiàn)代化，加速萬(wàn)物互聯(lián)、全感知全連接、虛實(shí)交互的數(shù)字城市的到來(lái)。
此外，對(duì)于數(shù)字孿生城市，物聯(lián)網(wǎng)也是十分重要的一環(huán)，沒(méi)有物聯(lián)網(wǎng)的建設(shè)，數(shù)字孿生城市是建不起來(lái)的。因?yàn)閺默F(xiàn)實(shí)城市到數(shù)字城市，要把數(shù)據(jù)采集到數(shù)字城市中，全域數(shù)字化之后，在數(shù)字城市進(jìn)行映射，從而自動(dòng)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題。無(wú)論是新基建還是傳統(tǒng)基建，物聯(lián)網(wǎng)以及智能感知技術(shù)的發(fā)展都是不可或缺的。無(wú)所不在的傳感網(wǎng)絡(luò)將實(shí)現(xiàn)城市部件的實(shí)時(shí)感知與自主聯(lián)網(wǎng)，地理信息系統(tǒng)將水、電、氣、交通、環(huán)境等基礎(chǔ)信息與特定時(shí)空下的城市事件緊密關(guān)聯(lián)、實(shí)時(shí)融合，將全面滿足城市人與物的聯(lián)通、管理、響應(yīng)的需要。
基于物聯(lián)網(wǎng)以及智能感知設(shè)備，營(yíng)造全域數(shù)據(jù)匯聚、融合共享的環(huán)境，實(shí)現(xiàn)物理世界與虛擬世界的虛實(shí)交互，打通數(shù)據(jù)流通通道，從源頭上避免數(shù)據(jù)壁壘的產(chǎn)生，促進(jìn)數(shù)據(jù)融合、開(kāi)放的常態(tài)化、制度化和規(guī)范化。以城市信息模型為關(guān)鍵技術(shù)建設(shè)數(shù)字孿生城市，全面推動(dòng)海量數(shù)據(jù)的跨領(lǐng)域融合應(yīng)用，構(gòu)建安全、有序的數(shù)據(jù)開(kāi)放生態(tài)，充分釋放數(shù)據(jù)資源價(jià)值，打造融合城市災(zāi)害預(yù)警、應(yīng)急管理、公共服務(wù)等功能的一體化智能城市管理服務(wù)模式，推動(dòng)城市運(yùn)轉(zhuǎn)的全面數(shù)字化、智能化，讓城市居民生活更舒適、更方便。
以現(xiàn)實(shí)構(gòu)建虛擬，以虛擬指導(dǎo)現(xiàn)實(shí)，全面提升城市規(guī)劃質(zhì)量和水平，實(shí)現(xiàn)科學(xué)的城市規(guī)劃、頂層設(shè)計(jì)、決策管理，讓決策者和評(píng)估者快速、直觀地了解智慧化對(duì)城市環(huán)境、城市運(yùn)行等狀態(tài)的提升效果，輔助政府在信息化、智慧化建設(shè)中的科學(xué)決策，避免走彎路或重復(fù)、低效建設(shè)，實(shí)現(xiàn)智慧城市建設(shè)協(xié)同創(chuàng)新。
智慧城市是數(shù)字城市發(fā)展的高級(jí)階段，數(shù)字孿生城市作為數(shù)字城市最初的目標(biāo)，也將成為智慧城市建設(shè)新的起點(diǎn)。以基礎(chǔ)設(shè)施為支撐，賦予城市實(shí)現(xiàn)智慧化管理與科學(xué)決策的能力，現(xiàn)實(shí)世界物理問(wèn)題通過(guò)采集反映到數(shù)字世界進(jìn)行優(yōu)化，然后在數(shù)字世界仿真、在物理世界執(zhí)行，最后進(jìn)行反復(fù)迭代，形成具有深度學(xué)習(xí)能力、虛實(shí)融合的管理和運(yùn)營(yíng)模式，推動(dòng)現(xiàn)代化治理能力與治理體系的形成。
