中国工程院院士李德仁:数字孪生城市是数字城市的高级阶段
Time:2021/07/22

“数字孪生城市是数字城市的高级阶段,也是智慧城市的新高度。要利用5G/6G、物联网、城市信息模型(CIM)、时空大数据、云边计算和人工智能来建设好基于数字孪生的智慧城市、智慧能源、智慧交通等。”7月15日,在2021年互联网大会数字孪生城市高峰论坛上,中国科学院、中国工程院李德仁7月15日发表了题为“基于数字孪生的智慧城市”的演讲。

数字孪生提供现实与虚拟空间的一一对应

数字孪生作为实现虚实之间双向映射、动态交互、实时连接的关键途径,可将物理实体和系统的属性、结构、状态、性能、功能和行为映射到虚拟世界,形成高保真的动态多维/多尺度/多物理量模型,为观察物理世界、认识物理世界、理解物理世界、控制物理世界、改造物理世界提供了一种有效手段。

数字孪生城市通过构建城市物理世界、网络虚拟空间的一一对应、相互映射、协同交互的复杂巨系统,在网络空间再造一个与之匹配、对应的“孪生城市”,实现城市全要素数字化和虚拟化、城市全状态实时化和可视化、城市管理决策协同化和智能化,形成物理维度上的实体世界和信息维度上的虚拟世界同生共存、虚实交融的城市发展格局,是数字孪生技术在城市层面的广泛应用。

在数字孪生城市中,基础设施(水、电、气、交通等)的运行状态,市政资源(警力、医疗、消防等)的调配情况,人流、物流和车流的安全运控,都会通过传感器、摄像头、数字化子系统采集出来,并通过包括5G在内的物联网技术传递到云端和城市的管理者。基于这些数据以及城市模型可以构建数字孪生体,从而更高效地管理城市。

数字孪生城市通过空中、地面、地下河道等各层面的传感器布设,实现对城市道路、桥梁、井盖、灯盖、建筑等基础设施的全面数字化建模,以及对城市运行状态的充分感知、动态监测,形成虚拟城市在信息维度上对实体城市的精准信息表达和映射。城市基础设施、各类部件建设均有痕迹,城市居民、来访人员上网联系均有信息。在数字孪生城市中,城市实体空间可观察各类痕迹,在城市虚拟空间可搜索各类信息,城市规划、建设以及民众的各类活动,不仅在实体空间,而且在虚拟空间得到极大扩充,虚实融合、虚实协同将定义城市未来发展新模式

孪生城市赋予城市更多“智慧”

孪生城市针对物理城市建立相对应的虚拟模型,并以软件的方式模拟城市人、事、物在真实环境下的行为,通过云端和边缘计算,软性指引和操控城市的交通信号控制、电热能源调度、重大项目周期管理、基础设施选址建设。通过在“数字孪生城市”上规划设计、模拟仿真等,将城市可能产生的不良影响、矛盾冲突、潜在危险进行智能预警,并提供合理可行的对策建议,以未来视角智能干预城市原有发展轨迹和运行,进而指引和优化实体城市的规划、管理、改善市民服务供给,赋予城市更多的“智慧”。

以智慧电网数字孪生为例,充分利用电力系统物理模型、先进计量基础设施的在线量测数据、无人机巡线和机器人巡查加上电力系统历史运行数据,并集成电气、计算机、通信、气候、经济等多学科知识,进行的多物理量、多时空尺度、多概率的仿真过程,通过在虚拟空间中完成对智能电网的映射,反映智能电网的全生命周期过程。

最后,李德仁院士总结道,数字孪生城市是数字城市的高级阶段,也是智慧城市的新高度。要利用5G/6G、物联网、城市信息模型(CIM)、时空大数据、云边计算和人工智能来建设好基于数字孪生的智慧城市、智慧能源、智慧交通等。在新基建时代,要抓好基于数字孪生的智慧城市的各种智能化应用,推动新型智慧城市的升级发展和国家治理,推进数字中国、智慧社会的建设。

来源:通信世界全媒体


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