【BIM与CIM】C与数字孪生城市-亚洲ca88官方网站

  随着国家政策的陆续出台，以及雄安等国家级新区的示范效应，数字孪生的理念已经从传统的制造业，向智慧城市的所有的环节渗透，极大地拓展了人们对未来城市形态的想象。本期从数字孪生的关键技术CIM的相关概念入手，论述基于“数字孪生”的城市建设与管理新范式。本期CIM小编专家请专家谈一谈“CIM与数字孪生城市”的主题。

  51WORLD城市事业部总经理；中国信息通信研究院《数字孪生城市白皮书》编委会成员。

  在地产建筑数字化领域拥有十年工作经验；曾参与重庆两江新区、南京江北新区、华为坂田基地等数字孪生城市和智慧园区系统建设，在数字孪生城市总体设计、技术架构、应用方案等领域有丰富的实践经验。

  数字孪生一词最早诞生于工业界，但是其在智慧城市方面的应用则来源于2018年通过的《雄安规划纲要》，纲要提出：“坚持数字城市与现实城市同步规划、同步建设，适度超前布局智能基础设施，打造全球领先的数字城市”、“建立健全大数据资产管理体系，打造具有深度学习能力、全球领先的数字城市”等建设内容。

  我认为，在城市建设的过程中，CIM通过BIM、三维GIS、大数据、云计算、物联网（IoT）、人工智能等先进数字技术，同步形成与实体城市“孪生”的数字城市，数字孪生城市是融合统一数据标准、城市信息模型、城市运行数据、共性支撑平台、数字孪生应用等多个单元的复杂系统，其中CIM是最重要的环节，实现将物理城市的实体模型构建为数字孪生体。CIM平台是数字孪生城市建设的数字化模型，也是城市建设管理全流程智慧应用的支撑性平台。依托CIM平台三维城市数字底板，与实时感知、仿真模拟、深度学习等信息技术高度融合，开展全方位多维度智慧城市应用建设，将成为实现城市治理能力现代化的重要驱动力。

  数字孪生城市分为物理实体孪生和运行机理孪生，例如某建筑实体，通过BIM构建实体孪生模型，通过IoT传感器感知建筑运行机理，所以要将模型与运行机理有效的结合才可以更好的服务智慧城市建设和治理，那么物理实体城市孪生的CIM变得十分重要。

  第一步是数据解析，将描述物理城市的矢量数据、栅格数据、模型数据、点云数据语义化，并统一数据格式；

  第二步是构建数字孪生体，即建立三维模型，形成三维模型库，并制定模型视觉真实、地理真实、物理真实三个维度来定义模型标准，需包含城市的全要素；

  第三步建立模型共享平台及标准API，便于数字孪生城市各应用单元有效的应用城市信息模型。

  尽管数字孪生城市与一般意义上的智慧城市总体架构有一致性，我想指出，两者存在着部分区别。一是技术体系内涵延展，新增强化了城市空间各要素的三维建模、仿真模拟等技术应用。二是核心平台能力增强，强化了全要素数字化表达、大数据模型驱动与反向智能控制，应用体系更强调集约一体，突出跨领域、跨行业、全域视角的应用模式。

  在此基础上，数字城市与物理实体城市作为“孪生双胞胎”，能轻松实现一一映射、互通互联。在数字孪生城市中进行规划、建设和治理的模拟仿真，找到最佳方案指导实体城市建设。同时，实体城市实时运营的感知与反馈，在数字孪生城市中能得以充分体现，形成良性的城市治理闭环。

  数字孪生城市与真实城市的互动，需要基于一个直观、高效、开放的平台。因此我们大家都认为，实时映射的城市信息模型平台是数字孪生城市建设的核心，是刻画城市细节、呈现城市趋势、推演未来趋势的综合信息载体。城市信息模型平台是指具有城市语义信息的三维模型，是语义建模的数据成果，其核心功能主要由模型数据源采集、数字孪生模型平台构建、数据呈现与模型渲染三大部分组成。

  城市信息模型平台可以展现城市全貌和运作时的状态，成为数据驱动治理模式的强大基础，并且与城市大数据平台融合，成为城市的数字底座，也是“新基建”政策下新型智慧城市必备的基础设施。目前，以51WORLD数字孪生城市构建平台为代表，该平台技术已发展至成熟应用阶段。这种成熟，我们大家都认为可以在智慧城市运维的各个维度得到反映。

  在数据集成范畴，模型平台集成了与城市经济社会运行的各类数据和物联感知数据，不仅仅局限于城市静态数据呈现；

  在城市运行模拟上，模型平台运用模拟仿真、深度学习等技术，仿真推演城市发展态势；

  在实时数据呈现上，模型平台集成了智能终端运行数据，可视化展示城市运作时的状态，可动态预警城市问题；

  在支撑政府决策上，模型平台可快速模拟管理者决策效果，支撑城市管理者制定全局最优化决策方案。

  数字孪生技术已得到了智慧城市产业的广泛认同与重视。2019年10月，由工信部直属科研单位中国信通院牵头，与51WORLD、华为、阿里等参编单位联合发布的《数字孪生城市白皮书》，将制造业数字孪生技术与内涵引入智慧城市建设中，对数字孪生城市的体系架构、关键技术、典型案例进行了建设实施指导，同时带动数字孪生产业相关的新型测绘、城市建模、数据平台、行业应用等头部服务商一起推动产业实践。

  51WORLD数字孪生城市平台是将数据层、平台层、中台层、应用层各模块和子系统组成的完整平台，提供时空数据处理、数字孪生城市模型构建平台、实时云调用平台、业务应用设计器、虚实融合服务等支撑能力。

  3、构建了围绕开发者生态的工具链，提供三维调用中间件、实时云服务、数据集成服务、数据分析设计器、机器视觉服务、视频融合服务等各类工具集。

  通过国家对新基建的战略投入、发改委将数字孪生城市列为重点技术等国家政策利好，城市三维信息模型是新基建非常典型的数据底座基础设施，目前CIM试点城市例如广州，已经初见成效。未来全国城市会进入快速推广建设期。以CIM为核心单元的数字孪生城市将会持续成为智慧城市建设主要理念和实施方案。

  同时我认为，不论是新区规划、城市建设还是城市治理，数字孪生作为一种数字化基础设施，贯穿于智慧城市新基建之中，契合了各阶段的实际的需求和应用领域。在部署建设阶段，数字孪生可以对信息基础设施的部署进行预演和模拟。在数据汇集阶段，可以对汇集数据来进行实时可视化呈现。在运行决策阶段，可以支撑政府驾驶舱、城市操作系统等一体化城市管理系统，使城市海量底层数据充分的发挥应用价值，进一步提升了智慧城市的管理水平。

  在51WOLRD的数字孪生技术与服务生态中，基于数字孪生全要素场景平台，搭建技术与应用场景服务中台，融合城市数据资源，激活升维场景应用，有效联结实体空间数据、数字孪生场景和行业专业应用，发挥新型基础设施效能，最终赋能新型智慧城市的方方面面。

  未来能够正常的看到，CIM与数字孪生技术正在共同为智慧城市创造实打实的价值。但这样的一个过程很长，热潮翻涌下，数字孪生的骨架更要扎稳 ，夯实新型基础设施的底子，才能让“城市真正变得聪明”。