什么是数字孪生？与城市设计的关系梳理

近年来，数字孪生技术成为推动城市治理体系和治理能力现代化的关键手段，数字孪生城市亦被视为智慧城市践行数字化发展战略的重要载体。那么，什么是数字孪生呢?数字孪生与城市设计的关系是怎样的?本文将具体梳理。

1.数字孪生

2003年，密歇根大学迈克尔·格里夫斯博士在产品生命周期管理课程中最早提出数字孪生的概念，覆盖了包括从设计、制造、试验和服务在内的完整的产品全生命周期。”

2012年NASA(美国航空航天局)又对数字孪生的概念进行了具体概括:数字孪生是指充分利用物理模型、传感器、运行历史等数据,集成多学科、多尺度的仿真过程,他作为虚拟空间中对实体产品的镜像,反映了相对应物理实体产品的全生命周期过程。

所谓数字孪生是指充分利用物理模型和物联网传感器采集的全生命周期的运行历史等数据,集成多学科、多物理量、多尺度、多概率的仿真过程,在虚拟空间中完成映射,从而反映和管控相对应的实体对象的全生命周期过程。

2.数字孪生城市

数字孪生城市是数字孪生技术在城市层面的应用，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。

3.数字孪生与城市设计的关系

(1)智能预测：数字孪生城市发展的高阶智慧

数字孪生城市对人工智能领域进行数据挖掘、深度学习、自我优化技术的应用，可使城市从以往单域智能、被动响应的模式逐步转变为全域协同治理、智能响应、趋势预判的模式，构建起高效、智慧的城市运行规则。经过不断地试错，推动系统不断自优化，实现数字孪生城市内生迭代发展，最终为城市提供智能预测，呈现数字孪生城市发展的高阶智慧。

(2)多维数据联动构建信息大脑

数字孪生城市从来不是一项技术，而是多维技术融合的综合应用。数字孪生能让城市从感知走向认知，构建出城市智能体的数字思维，极大提升城市的智慧化水平;是对城市地上与地下、室内与室外、物理与逻辑等全域数据的充分采集，数字孪生将构建一个数字化的“虚拟城市”。在“虚拟城市”中，首先让城市知道自己是“谁”，并通过仿真模拟、回溯推演等方式，审视城市发展中决策与结果之间的各种可能，从而以最优的方式发展城市、治理城市。

(3)实时监测：数字孪生城市运行的基本诉求

数字孪生城市的本质是城市级信息模型赋能体系，通过建立基于立体感知的数据闭环赋能新体系，利用关键技术，以积木式组装拼接，生成城市全域数字虚拟镜像空间，实现对物理世界的实时监测。为了让数字孪生城市能够动态、及时地模拟出真实世界的运行，需要内置强大的计算能力运用模拟仿真技术，可进行自然现象的仿真、物理力学规律的仿真、人群活动的仿真、自然灾害的仿真等，为城市规划、管理、应急救援等制定科学决策，促进城市资源公平、快速调配，支撑建立更加高效智能的城市现代化治理体系。城市运行态势的多维度、多层次精准监测是建设数字孪生城市的基本诉求。

(4)三维模型：数字孪生城市可视化的主要载体

在数字孪生时代，测绘地理信息行业从传统的地图产品制作转型为面向城市治理、社会经济、专业建设和大众民生应用的服务行业。

数字孪生城市更加需要新型测绘的强力支撑，在时空大数据管理、地理监测、高精度实体化测绘等方面提出更高要求，基于新型测绘构建的城市三维模型是数字孪生城市运行的主要载体。

以上梳理了数字孪生的定义及其与城市设计的关系，希望对你有所帮助，如果你想了解更多相关内容，敬请关注三个皮匠报告的行业知识栏目。

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