创新时空智能耦合技术赋能数字孪生城市建设

2023-05-17 13:21:14 来源：中关村在线

邬伦

北京大学教授、国际欧亚科学院院士

摘要:

(相关资料图)

城市是像人体一样的运行体、有机体、智能体。新一代的智慧城市建设,需要融合3S(3S是遥感(RS)、“全球定位系统”(GPS)和“地理信息系统”(GIS)3项技术的集成)、社会感知、物联感知、CIM/BIM、大数据、人工智能、VR等方法,创新时空智能耦合与城市数字孪生技术,重点强化建设城市泛在感知与实时监测能力、虚实结合双向映射与数据挖掘知识发现能力、全生命周期模拟仿真能力、以及综合态势研判与智慧管理决策能力,进而构建时空智能体使城市治理全过程、全要素、全方位、全时空得以智能化提升,以达到新时期城市治理“一网统管”和“人民城市为人民”的新高度。

正文:

2023年《数字中国建设整体布局规划》发布,要求数字化建设要从单点突破到体系化发展。城市是构成“数字中国”建设的重要基础单元,新一代的智慧城市建设,要通过“数字孪生”技术,对物理城市的人、物、事等数字化,塑造出与之对应的虚拟城市,强化虚实之间的双向映射、动态交互和实时联系。

“数字孪生”是智慧城市的新阶段、新模式和新高度,将城市作为像人体一样的运行体、有机体,通过全面实时感知与虚拟现实关联映射,使我们能更深刻及时地刻画和理解城市状态及规律,走出只有局部没有综合、缺乏时空耦合与预见性造成的“头疼医头、脚疼医脚”、“事后诸葛亮”等决策困境,实现由静态信息向动态体征,由被动响应到主动预防,由片面事务到系统综合的创新发展,达到科学决策、精细及时的城市建设、智慧管理与运行服务新境界,更好地实现人民城市为人民的发展目标。

因此,需要重点强化新一代城市感知神经网络、新一代城市信息骨骼、新一代城市态势分析脑、新一代城市协同运行脑四个方面的能力建设。

新一代城市感知神经网络:立体化的广义时空感知网

在万物互联全面感知的时代,打造由遥感、社会感知、物联感知及各业务系统等构成“广义时空感知网”,实现智能的城市信息采集与监控,使城市具备泛在感知与实时监测能力。(见图1)

图4基于模型库的城市河流污染、洪涝与泥石流等灾害模拟预测

新一代城市协同运行脑:智慧城市智能决策平台

提供及时甚至有预见性的快速响应和协同调度/控制,实现城市系统高效运行,使城市具备综合态势研判与智慧管理决策能力。打通数字孪生智慧城市“感知-仿真-干预-反馈”全流程,建立“一网统管”的智慧城市全生命周期智能决策平台。以城市运行指标体系为基础,面向多时段、多区域的运行管理监测要求,构建多层次、多主题的指标数据采集、集成系统;以空间联机分析处理技术为手段,建立城市运行指标数的展示、监测和预警系统;以动态分析、灵活指挥为要求,建立城市运行的指挥协调系统,实现城市辖区全覆盖的动态运行智慧管理。

北京大学与华为2012实验室合作,创新了时空耦合数字孪生技术,探索性提出城市时空智能体解决方案。基于GeoSOT网格编码,构建城市人、事、地、物的“时空智慧孪生引擎”,按照行政管理、职能、空间三个维度划分形成数字孪生立体网格化框架和时空信息关联,通过城市孪生对象时空语义感知和挖掘、基于大数据融合分析的指标化场景和高性能穿透式朔源查询,构建起跨部门跨层级的立体网格化城市管理新模式,全面实时掌控城市运行态势,显著提升决策效率和优化决策水平。

“数字孪生”已不仅是一种技术,更是智慧城市发展的新模式、数字化转型的新路径、推动各行业深刻变革的新动力。数字孪生已成为城市新基建的重要构成,城市规划、设计、建设、运行、管理与服务全生命周期的虚实映射和孪生交融,将带动城市治理全过程、全要素、全方位智能化迈上更高台阶;“数字孪生”与数字经济的结合,将进一步推进城市数字化转型与高质量发展。

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