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- 智慧城市未来新趋势 | 乐拓科技打造数字孪生4.0版
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2021-08-27
数字化转型是我国经济社会未来发展的必由之路。习近平总书记指出, 世界经济数字化转型是大势所趋。
城市是一个复杂的系统,在城市管理中政府部门的每一项规划建设,是否是科学决策;是否符合城市的发展;规划实施后,又将如何影响城市的运行;......种种问题,一直伴随的城市的发展。数字孪生的出现,让这一切有了新的可能。
01.
# 什么是数字孪生
“数字孪生”是指通过对物理世界的人、物、事件等所有要素数字化,在网络空间再造一个与之对应的“虚拟世界”,形成物理维度上的实体世界和信息维度上的数字世界同生共存、虚实交融的格局。
近年来,数字孪生得到越来越广泛的传播。同时,得益于物联网、大数据、云计算、人工智能等新一代信息技术的发展,数字孪生的实施 已逐渐成为可能。现阶段,除了航空航天领域,数字孪生还被应用于电力、船舶、城市管理、农业、建筑、制造、石油天然气、健康医疗、环境保护等行业,如图2所示。特别是在智能制造领域,数字孪生被认为是一 种实现制造信息世界与物理世界交互融合的有效手段。许多著名企业(如空客、洛克希德马丁、西门子等)与组织(如 Gartner、德勤、中国科协 智能制造协会)对数字孪生给予了高度重视,并且开始探索基于数字孪生的智能生产新模式。
02.
# 数字孪生到城市数字化
短短数年间,数字孪生从工业制造走向城市领域,已形成了新的变革。在不改变城市原有物理空间的前提下,运用数字孪生技术可以克隆出一个对应的虚拟数字孪生城市,城市所有的人、物、事件、建筑、道路、设施等,都在数字世界有虚拟映象。物理维度上的实体城市和信息维度上的数字城市,两者一体同胞、同生共存、虚实交融。
数字孪生城市通过对物理世界的人、物、事件等所有要素数字化, 在网络空间再造一个与之对应的“虚拟世界”,形成物理维度上的实体世 界和信息维度上的数字世界同生共存、虚实交融的格局。物理世界的动态, 通过传感器精准、实时地反馈到数字世界。数字化、网络化实现由实入虚, 网络化智能化实现由虚入实,通过虚实互动,持续迭代,实现物理世界 的最佳有序运行。数字孪生城市将推动新型智慧城市建设,在信息空间上构建的城市 虚拟映像叠加在城市物理空间上,将极大地改变城市面貌,重塑城市基 础设施,形成虚实结合、孪生互动的城市发展新形态;借助更泛在、普 惠的感知,更快速的网络,更智能的计算,一种更加智慧化的新型城市 将得以创建。数字孪生城市不仅赋予了城市政府全局规划和实时治理能力,更带 给所有市民能感受到的品质生活体验。
2020年4月,国家发展改革委重磅发布《关于推进“上云用数赋智”行动 培育新经济发展实施方案》“数字孪生”技术在《方案》中被提及多次,和云计算、人工智能、5G、物联网等前沿技术一样,受关注程度上升到国家高度。
《十四五规划纲要》在“加快数字化发展 建设数字中国”中提出要以数字化助推智慧城市和数字乡村建设,探索建设数字孪生城市。
03.
# 乐拓科技城市数字化系统
那么业内科技创新企业,如何更好地助力数字孪生新时代与智慧城市的有机融合呢?作为业内早期发展起来的优秀智慧城市数字化服务提供商,乐拓科技基于对数字孪生技术的开发研究和智慧城市建设的深度经验积累,研发出了《城市大脑-数字孪生》系统。
乐拓科技《城市大脑-数字孪生》系统,是一套3D可视化决策系统,通过结合3D即时渲染、物理仿真、人工智能、物联网、大数据等5大手段, 帮助各个单位进行高效的视觉化管理。凭借先进的全3D多维度视觉展示技术,显现数据背后的潜在规律;凭借先进的物理仿真和人工智能技术,模拟出现实世界难以预测的结果;凭借物联网技术,进行设备远程控制。实现情报融合、情报显示、情报分析、情报监测、情报指挥等多种功能,可广泛应用于态势监测、应急指挥、分析研判、展示汇报等场景,适用于园区管理、活动安保、出入境管理、人口管理、网络安全管理、监所管理、消防管理、交通管理、楼宇安防等领域。
3D模型:三维城市模型与“数据大脑”有机融合
乐拓科技城市大脑系统,将三维空间建模与大数据分析这两项企业核心技术高度融合,实现虚拟城市三维展现的同时,运用企业原生的“数据大脑”系统,提供城市数据计算框架,快速打通从数据的采集、处理、存储到数据分析挖掘、展示的全流程,将城市里蕴藏的各类感知数据源建立深层次关联关系,实现基于数字孪生技术的数据可视化,让城市多维、海量的数据在统一的虚拟底座上释放应用价值,赋能数字孪生城市下的各类场景化应用
数据感知:及时发现城市潜在运行风险
主动发现城市潜在运行风险,有利于倒逼城市管理手段、模式、理念的创新。乐拓科技数字城市大脑系统,根据行业分析算法模型,将城市运行核心要素和特征性指标分解重组,描绘出实时、鲜活的城市三维画像,并建立起自我预警、关联预警、模型预警等风险预警、评估机制,可实现城市运行趋势和规律的主动研判,及时发现城市潜在的运行风险并进行优化规划。
数学推演:推演数字空间虚实映射结果
通过乐拓科技数字城市大脑系统,在精准映射的虚拟城市上,可以精确还原真实世界中不同的城市应用场景,并对实体对象进行动态仿真模拟。尤其是在实体城市中难以施行的测试,可以在数字孪生环境中进行多方案、多情景模拟,生动逼真地显示出被仿真对象的各种状态,支持一键自动生成预演结果和调整前后的智能比对,科学分析城市可能产生的不良影响,体现数字空间提前推演运行效果的能力。
智慧决策:智能干预城市未来发展
面对城市复杂多样的业务场景,对于城市管理者来说,则需要更为直观的决策平台,支撑智慧决策。乐拓科技城市大脑系统,经过对实体对象的模拟计算和方案比对,能够更科学地为城市管理者提供适合城市未来发展的优化方案,形成可视化的决策模型参考,以未来视角智能干预城市原有发展轨迹和运行,提高城市治理效能,实现从数字空间管理实体空间、从复制物理世界到影响物理世界的关键环节。
04.
# 展望数字孪生未来
数字孪生主要技术包括信息建模、信息同步、信息强化、信息分析、 智能决策、信息访问界面、信息安全等七个方面,尽管目前已取得了很多成就,但仍在快速演进当中。模拟、新数据源、互操作性、可视化、仪器、平台等多个方面的共同推动实现了数字孪生技术及相关系统的快速发展, 随着新一代信息技术、先进制造技术、新材料技术等系列新兴技术的共同发展,上述要素还将持续得到优化,数字孪生技术发展将一边探索和尝试、 一边优化和完善。
我们相信,我们会在数字产品化,产品数字化的道路上越走越远,越走越好。
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