智慧城市、数字孪生城市 科普【好文节选】
智慧城市是工业时代的城市实践，数字孪生城市是数字时代的城市实践。
谈及这些年来业内陆续涌现的热点词汇，诸如共享平台、时空信息云平台、数字底盘（底座）、城市大脑等等，张新长教授讲到，不同行业对“智慧城市”理解的侧重点是不一样的，比如云平台的供应商会考虑所承载对象的量级，物联网厂商会关注传输信号、波段等指标，而当雄安将数字孪生做了实践之后，数字孪生城市成为了测绘地理信息人现阶段追求的目标。从数字化到智能化再到智慧化，我们现在把数字孪生城市看作是智慧城市发展的高级阶段。
“智慧城市是工业时代的城市实践，而数字孪生城市是数字时代的城市实践。”张新长教授说，“智慧城市是基于还原论的城市认知，要还原到现在的真实世界，数字孪生城市是基于系统论的城市认知，是一个城市的顶层设计，是通过相互制约、相互影响的城市各个系统构建的整体模式和布局，而非单体智能的罗列与简单叠加，也不是打补丁，对于城市病也可以用‘防患于未然’的思路去解决。”
在我国，“数字孪生城市”的概念最早是由中国信息通信研究院提出，相关的概念和要求在2018年被写入《河北雄安新区规划纲要》。数字孪生城市实际上就是将工业领域所用的“数字孪生”概念运用到整个城市的治理中。数字孪生城市利用各类先进技术，使得物理世界的动态信息能够通过传感器被实时地、精准地反馈到数字世界中，使得数字孪生城市具有实时性和保真性。利用数字化、网络化技术，实现城市的由实入虚，再利用网络化、智能化技术，实现城市的由虚入实，通过利用物理城市和数字孪生城市之间不断的虚实互动、持续迭代，最终实现物理世界最佳的有序运行状态。由此看出，数字孪生城市还具有互操作性、可拓展性以及闭环性等特点。
从这个角度讲，从数字城市到智慧城市，再到数字孪生城市，是一个进阶的过程。数字孪生的思想就是在智慧城市建设中，将物理世界与数字世界构建为“生命共同体”的发展理念，将引领智慧城市进入新的发展阶段，促进数字经济与实体经济融合发展，助力推进产业数字化和数字产业化。从发展态势来看，它不仅是全新信息技术发展的新焦点，也是各国实现数字化转型的新抓手，还是众多企业业务布局的新方向。当前，数字孪生技术在国内有许多的应用场景，如智慧园区、智慧政府、智慧学校等，也有许多的应用领域，如智慧医疗、智慧电网、智慧交通、智慧物流等。2020年成为了数字孪生技术应用的元年。
数字孪生城市将推动新型智慧城市建设
数字孪生城市需要通过3S空间信息、物联网、人工智能、三维建模、建筑信息模型（BIM）以及城市智能模型（CIM）等多种技术来创建一个虚拟的智慧城市，进而对城市中各个要素（比如建筑、交通、能源、医疗等）进行监测、模拟仿真、分析和预测等，从而提出符合智慧城市建设的规划以及智慧城市应用的各种解决方案。
▲数字孪生城市构建需要的支撑技术
张新长教授认为，数字孪生技术将推动新型智慧城市建设，在信息空间上构建的虚拟城市映像与现实中物理城市空间相互叠加，将有利于完善城市基础设施，改变城市面貌，形成虚实相映、孪生互动的城市发展新形态。
关于“新型智慧城市”概念的诞生，张新长教授分析，因为早些年的智慧城市的建设过程中发现了一些问题(如信息孤岛，顶层设计不统一等)，然后国家发展改革委牵头，从顶层设计上提出一些指导思想。如2020年4月，国家发展改革委关于印发《2020 年新型城镇化建设和城乡融合发展重点任务》的通知就指出，在建设新型智慧城市行动中要完善城市数字化感知平台，让智慧城市可以更好地为城市卫生健康、公共安全、应急管理、交通运输等领域提供服务。争取实现政务服务“一网通办”、城市运行“一网统管”。
张教授引用了王家耀院士的话——“新型智慧城市同智慧城市并无本质区别，只是更加强调智慧城市建设与工业化、信息化、城市化、农业现代化的融合发展。”
GIS技术在新型智慧城市的建设中将发挥重要的核心作用，会密切嵌入智慧城市的各个环节。
谈到GIS技术，张新长教授认为将会在新型智慧城市建设中发挥重要的核心作用，会密切嵌入智慧城市的各个环节。因为GIS的本质就是对地理信息数据进行采集、录入、存储、分析到可视化应用，在将传感器收集的数据处理为有用的可视化信息后，就能为城市各部门提供决策信息。
GIS为数字孪生城市建设所需的自然、人文、生态等信息的挖掘和分析提供了有效的技术支持，是数字孪生城市建设必不可缺的技术之一。将GIS与BIM集成建立CIM，成为当下数字孪生城市建设中一个重要的趋势。CIM是智慧城市和数字孪生城市建设的重要模型基础，需完成贯穿城市的全生命周期的全要素迭代，以推进数字孪生城市的建设和发展。
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