数字孪生技术结合大数据创建智慧城市体系架构

全球物联网、5G、人工智能技术、自动驾驶、虚拟现实技术、深度学习等技术研发和产业发展加速提升，刮起数字化网络化智能化新一轮的浪潮。同时，智慧城市实施过程持续加速，实施內容不断深入，其发展核心理念、推动方式和技术性管理体系不断创新和演变，建设虚拟服务现实、数据驱动整治、智能界定一切的数字孪生城市将变成智慧城市的核心内容发展趋势。

一、数字孪生城市的建设标准日渐完善

1、信息通信技术（ICT）在城市中完善运用

近些年，云计算服务已是城市核心内容基础设施建设，相关部门、企业甚至个人广泛应用；互联网大数据变成城市核心内容财产、战略资源，根据数据分析的智能化管理决策运用层出不穷；物联网技术促进万物互联变成实际，广泛运用于城市整治行业的感知检测、数据收集等；（移动）互联网技术变成群众获得城市生活服务的核心内容优先选择方式，也是拓宽服务项目核心内容方式；根据机器学习的人工智能技术运用可精准预测城市难题，极大提高群众体验感。

2、数字孪生（DT）技术向城市广泛渗入

数字孪生技术最初源于工业生产行业，特别是在飞机、火车发动机等高端制造行业，对产品、生产线和加工工艺等展开数字模拟仿真、实时跟踪，产品研发周期时间大幅度减缩，产品成本大幅度降低，产生多机器设备互连、协作和提升的建设方式。当今，数字孪生技术已逐渐向工程建筑、医疗、城市管理等领域渗入，借助BIM实体模型进行房屋建筑的龙骨、构造及其风水电等设计方案，完成房屋建筑各种资源的提升、应急方案演练及其古建筑群间资源提升配备；达索公司开发设计3DEXPERIENCity服务平台完成城市整体规划布局、管网及其气候的数字孪生，促使城市应急管理效率提高30%，城市拥挤率减少25%。

3、技术性结合与数据信息积累持续促进城市自主创新发展

分布式计算、4G/5G通讯、规模性数据信息并行处理、深度学习等技术与3D建模、高精度地图、仿真模拟、虚拟现实技术、智能控制系统等数字孪生相关技术有机耦合加速集成化，促进在数字空间中建设同步运作的数字孪生城市变成可能。除此之外，历经近十年智慧城市建设，城市传感器到处可见，城市移动智能终端广泛布署，城市体征运作数据信息大量聚集积累，城市画像日渐清楚，跨等级、跨地区、跨系统、跨部门、跨业务的公共数据加快有序结合，根据海量多维度数据统计分析的智能化运用层出不穷，智慧城市建设正处在量变引起质变关键期。

二、数字孪生城市是深度学习自我提升的城市

数字孪生城市的核心要义是，在互联网数字空间，重塑一个与实际物理城市匹配相对应的数字城市，根据搭建物理学城市与数字城市一一对应、协作互动、智能化操纵的复杂系统，使其与物理城市平行运行，根据虚拟服务现实，数据驱动整治，智能界定一切等管理机制，完成城市全因素数字化和虚拟化技术、全状态即时化和数据可视化、城市运作管理协作化智能化，产生物理学层面上的实体世界和信息内容层面上的虚拟世界同生并存、虚实相融的城市发展新模式，是具备机器学习、自身提升工作能力的城市。

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1、产业生态圈认知，完成由实到虚

根据布署产业生态圈感知管理体系和各行业领域信息管理系统服务平台，收集汇聚城市所有数据格式、业务流程数据信息、目标数据信息等定性分析城市运作的全量数据信息，在数字空间创建一一映射的数字孪生城市实体模型服务平台，并载入城市全量静态数据和可视化数据。

2、深度学习，完成自我提升

根据持续汇聚的海量信息和数字孪生城市实体模型服务平台，应用多维度数据统计分析、深度学习、神经网络算法、机器学习等优化算法或技术，计算得到城市资源分配改进方案、城市灾难预测分析预警信息实体模型、城市应急指挥系统对策等，完成自我提升。

3、智能化操纵，完成由虚控实

根据上述数字空间得到的改进方案、预警信息实体模型、指引对策等深度学习结果，在数字孪生城市实体模型服务平台中，通过传感器远程操作、信息管理系统作用提升调整 等实际操作，反向作用于物理世界运作的城市，完成动态性管理决策、快速响应和智能化操纵。

4、更新迭代，完成流程优化

根据深度学习、自我提升后的城市在新的运作步骤、运作标准、管理机制下持续造成和累积新的数据信息，另外，新智能产品、新技术持续交替出现，从而启动新一轮的数字孪生更新迭代，完成城市持续演变的“自生长”发展方式。

三、数字孪生城市是技术和数据信息紧密结合的新模式

数字孪生城市，是与物理城市一一映射、协作互动、智能化操纵的虚拟城市，其技术性管理体系架构包括移动智能终端、泛在互联网、支撑服务平台、软件系统等必要构成因素，并围绕城市数据的采集、聚集、融合、剖析、运用等整个过程阶段，是一个技术结合、业务流程结合和数据预处理的繁杂大系统。

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1、产业生态圈移动智能终端的数据收集是数字孪生城市前提条件

产业生态圈移动智能终端的数据收集核心内容包含四大基本因素，即数字标识、移动智能终端、三维模型、地理信息等。其中，数字标识做为城市人、事、物在数字空间的唯一索引，定性分析城市人、事物身份信息，用以数字信息内容和实体之间的精确配对、创建连接和监督控制；移动智能终端做为城市运作的信息内容数据采集器，用以收集城市所有静态数据和动态性信息内容；三维模型做为数字空间的信息内容媒介，用以呈现城市空间形态；空间信息定性分析城市人、事、物的部位和偏移，核心内容包含GIS、RS、GPS等。

2、快速泛在的城市网络信息是数字孪生城市基本保障

快速泛在的城市网络信息核心内容包含三大连接方法，即城市快速云平台、4G/5G宽带、NB-IOT/eMTC/LoRa物联网技术等，产生互为补充、极速互联的互联网接入基本保障。为考虑城市安全性运作、虚实互动毫秒级回应及其千万级的智能产品的同时连接需求，首先建立城市快速云平台，统一集成光纤宽带无线网络、光纤宽带有线网、视频网站、应急通信网络、政务网等，完成极速互联。对于手机、智能穿戴设备等移动智能终端核心内容以4G、5G连接主导，收集城市人士的信息内容。对于数以亿计的传感器，可根据NB-IOT、eMTC、LoRa等互联网完成统一连接。

3、独立思考的城市信息中枢是数字孪生城市核心内容

独立思考的城市信息中枢核心内容包含四类重要平台，即数据信息资源优化配置服务平台、数字孪生实体模型服务平台、基于深度学习的人工智能技术算法服务平台、统一智能化操纵服务平台等，相互构成具体指导数字孪生城市高效运作的信息中枢。数据信息资源优化配置服务平台用以数据信息融合、解决、派发等；数字孪生实体模型服务平台做为数字室内空间集成媒介，集成所有公共数据，呈现真实世界运作全貌和关键点；根据深度学习的人工智能技术算法服务平台用以提升工作流程、资源分配、整体规划布局等；统一智能化操纵服务平台主要用以智能化管理决策指引、生态系统理论运作、远程操控等。

4、高效运作的智能化软件系统是数字孪生城市主要表现

最后，数字孪生城市要作用于城市整治和民生服务的每个业务流程阶段，促进服务项目体验智能化系统、社会管理创新智慧化。如，根据仿真模拟、动态性评定、深度学习城市计划方案效果，完成整体规划不再迷失方向；三维展现水势、空气动力、雾霾天气变化等，为城市治理决策提前布署出示依据；根据深度学习个人教育和知识结构，完成自适应式定制化学习；根据深度学习群众交通出行、日常生活、消费等习惯，制定个人；根据车流量预测分析，智能化疏通和优化信号指示灯时间。

总而言之，数字孪生城市建设是一个长期而艰巨的任务，伴随着实施不断深入，其技术管理体系架构和解决方法将更加清楚，将有力促进城市的高品质发展。