以数字孪生为基础的智慧城市建设发展分析以数字孪生为基础的智慧城市建设发展分析

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摘要:伴随着信息技术的快速发展,在我国的多个领域当中都有了不同程度的信息化数字技术应用,并取得了十分显著的成果。因此在现代化的城市建设过程中,数字化技术的应用同样必不可少,尤其是在智慧城市建设背景之下,数字化的赋能更可以让城市建设以及新时期的城市治理得到质的飞跃。对此,本文中笔者将基于数字孪生这一全新的智慧城市建设高度,结合具体的“城市现状三维模型数据模型生产”项目,着重分析该项目的建设背景与工作流程,而后为推进数字孪生智慧城市的建设与发展提出几点具体建议,仅供参考。

关键词:数字孪生;智慧城市;建设发展;项目工作流程

所谓的数字孪生,指的就是针对物理世界当中的实体,借助于数字化手段在虚拟世界当中搭建一个完全相同的虚拟映射,并借此完成分析或者控制现实中的物理实体。以更为专业的层面来看,数字孪生可以包括人工智能、大数据以及机器学习等关键技术,能够有效结合数据、决策分析以及具体算法,从而建立起一个与物理对象相对应的虚拟映射,在虚拟模型当中针对物理对象的具体变化情况进行实时监控,借助于复杂处理或者异常分析多维数据信息,分析并预测其中的潜在风险,从而完成对物理对象的管控。

一、项目背景

随着我国新型城镇化发展的深入,城市空间设计已逐步成为衡量城市科学布局与建设水平的重要标志,近年来,市规划局一直致力于城市设计的研究,以“加强城市空间形态的科学规划,实现规划管理的精细化”为总体目标指引,提出了城市设计从“总体——>片区——>地段——>地块”的层次设计理念,并把城市设计作为一项基础性工作来抓。而城市设计与现状地理空间有着密不可分的关联,现状三维模型数据建设是城市设计空间展现和分析的数据基础,现状三维模型数据建设将成为当务之急。目前,有关土地利用一张图、控规一张图等数据的规整工作正在大力开展。地形图新的数据标准和新地方坐标基准的改造工作,以及用地管理系统、规划管理系统等研制和完善工作,与本项目的開展均存在一定的关联性,在项目实施过程中内外业所采集的数据要兼顾考虑其他项目的需求,归纳整理出可以重复使用的数据以及二三维数据之间的矛盾,避免工作量的重复和浪费,从而更好的服务规划和测绘管理工作[1]。

二、项目工作流程分析

在本次项目当中,主要流程如下:首先需要进行充分的资料准备工作,并在此基础上进行建模单元划分,而后同步开展纹理采集、结合精度建模、元数据采集以及属性采集工作。其中,在纹理采集过后,需要进行科学合理的纹理编辑,而后与具体的精度建模一同进行模型赋纹理工作。在上述工作步骤全部完成之后,就需要针对成果进行整理,检查最终的质量,完成最终的成果提交工作。

从本项目针对已有资料的利用情况来看,主要可包括大比例尺地形图、高分辨率DOM、竣工资料等。其中大比例尺地形图作为建模时的主要依据,建筑外形、道路边线、花坛、6层楼以上的建筑高度等从中获得;高分辨率DOM作为地物建模的参考资料,建筑物顶部结构、纹理、地表纹理、植被分布情况等从中获得;竣工资料则作为建筑物精细建模的主要依据[2]。

三、推进数字孪生智慧城市建设发展的建议

(一)统筹规划、统一标准

在数字孪生智慧城市建设过程中,其中的顶层设计必须要遵循需求与目标两种导向相结合的原则,统筹兼顾进行规划,要针对城市未来发展规律以及信息技术发展方向,紧密结合数字孪生智慧城市建设、治理以及公共服务等环节,切实推动新时期的智慧城市建设。这需要建立一个完善的组织体系以及长效的管理机制,防止“单兵作战”情况的出现,可以设立专项工作队伍,并制定带头部门与其他单位及部门之间进行配合,确保能够实现一同参与、一同促进。建立起以统一底座为基础的数字孪生建设应用体系,在标准统一的平台当中丰富应用场景并促进系统发展。另外,需要制定城市模型的具体标准,建立一个统一的标准,促进不同数据类型之间的兼容,以及不同信息系统当中的城市模型统一,以达到数据准确集成的目的,推动统筹规划、统一标注的实现[3]。

(二)试点先行、逐步更替

因为建设数字孪生智慧城市过程中需要涉及到诸多技术领域,同时现有的技术体系也正在进一步优化与完善,具有较高的建设成本,所以在建设时一般不建议使用“一刀切”的方式,而是建议使用多种层次、多种种类的配置方式,推动不同数字孪生颗粒度的实现。针对不同地区选择的不同数据类型、信息类型、数据颗粒度、信息颗粒度、数据时效性、信息时效性进行充分考量,同时结合数据集成、模拟仿真、场景渲染以及空间计算等技术的现有水平,生成多种孪生精度的版本,为城市、园区以及小区等不同层面的管理体系提供丰富选择。切入局部区域,建立先行试点,结合试点工作经验对其中的问题进行分析,并制定解决方案,而后再进行覆盖范围的扩展。比如首先建设园区、港口以及社区等小范围封闭性区域,或者按照优先级来进行具体实施计划的制定[4]。

(三)政府主导、加强合作

就政府来说,需要积极主动的将数据资源库进行开放,从而让数字孪生智慧城市的建设具有更多参考依据,促使建设方案更加成熟化、应用更加深入化。除此之外,还需要做好机制创新与完善,建立一个以数字孪生技术为基础的管理架构,从而更好的促进现代化城市治理工作。从另一个角度来说,因为数字孪生原本就是一个集成了知识、技术、算法、数据、应用、工具以及智力等的大型工程,所以必须要依托于一个强大的产业生态,为相关工作进行紧密协调,并不断加强产、学、研三方面的技术、市场、战略以及标准协作,促进协同攻关的生成。政府、企业以及相关学者,需要齐心协力共同致力于促进数字孪生智慧城市的建设与落实,促进现代化智慧城市的优化改造,更好的为国家与人民服务[5]。

四、项目效果分析

本项目的开展前期进行了大量的实验及准备,其中运用了很多先进技术和方法。整个项目主体工程历时六个月,经过规划局领导的支持和多方努力下,开拓进取,积极创新,把项目中遇到的问题逐一得以解决。于项目标准要求严格,我们积极调整项目管理方式方法,改进生产环节流程,例如采用分片区交叉式推进的方式进行生产作业,质检员直接与生产作业员对接反馈检查意见的检查机制,保证了数据质量并提高的工作效率,使项目能够按计划展开工作。经全面检验之后,确定项目成果能够满足合同与技术设计书要求。

结束语

综上所华,在现代化智慧城市建设过程中,数字孪生这一全新的高度逐渐成为了首要的追逐目标,这需要我们在项目建设过程中,充分认识到数字孪生这种新高度,认识到现代化城市建设的新方向,从而坚持不懈的为之奋斗。

参考文献

[1] 徐辉. 基于”数字孪生”的智慧城市发展建设思路[J]. 学术前沿, 2020(8):6.

[2] 徐辉. 基于”数字孪生”的智慧城市发展建设思路[J].  2021(2020-8):94-99.

[3] 黄科. 浅析基于数字孪生的新型智慧城市建设[J]. 营销界(理论与实践), 2020(3):1.

[4] 高艳丽, 陈才, 张育雄. 数字孪生城市:智慧城市建设主流模式[J]. 中国建设信息化, 2019(21):5.

[5] 文明. 浅析新型智慧城市——数字孪生城市项目建设经验[J]. 大科技, 2019.

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