本文摘要：我国数字孪生城市发展，将从局部走向全域、从感知走向可控。 数字孪生的研究历程 1969年7月16日，巨大的土星5号火箭载着阿波罗11号飞船从美国卡纳维拉尔角肯尼迪航天中心点火升空，美国NASA在阿波罗登月项目中制造首次使用数字孪生概念，并且制造两个完全相
我国数字孪生城市发展，将从局部走向全域、从感知走向可控。
数字孪生的研究历程
1969年7月16日，巨大的“土星5号”火箭载着“阿波罗11号”飞船从美国卡纳维拉尔角肯尼迪航天中心点火升空，美国NASA在阿波罗登月项目中制造首次使用数字孪生概念，并且制造两个完全相同的实验室/实体空间飞行器。 2003年Michael Grieves(美国密歇根大学)教授提出“与物理产品等价的虚拟数字化表达”。 2019年波音737 MAX在不到五个月内发生了两起严重的坠机空难，将人们的关注度集中到了如何让飞机在制造、维修和飞行过程中更加安全可控，提出“数字孪生”(Digital Twin)技术方案。 Gartner在2017-2019将数字孪生作为十大战略科技趋势，定义为以数字化方式再现真实的实体或系统。
目前，数字孪生在11个领域中拥有45个细分类的应用。 具体领域包括：安全急救、环境保护、航空航天、电力领域、汽车制造、油气行业、健康医疗、船舶航运、城市管理、智慧农业和建筑建设等。
数字孪生与城市仿真技术
城市仿真通过数字化的方式真实再现城市现实，并基于城市运行数据，运用人口、交通、环境、经济等理论，分析城市实际问题，预测城市发展，为城市规划、管理、防灾减灾等提供科学依据的一种手段。 城市仿真从2000年开始到2018年已走过三个阶段，从BIM(建筑信息模型)时代、CIM(城市信息模型)时代到现在的DSM(数字地表模型)时代。
基于计算流体力学(CFD)的严密理论，利用有关数据建立精确城市模型，根据气象数据设定准确的边界条件，综合考虑地形、气象、水文、建筑物、污染源等因素对现状以及发展趋势的影响，真实再现城市各种复杂现象，提供各种现象细节的有关数据; 实现实时三维可视化，形成城市环境“诊断书”“疾病预防报告”，提供决策支持，检验及优化方案，为城市规划、管理服务。
国内一些城市已经启动城市仿真建设工作，比如汶川、广州、佛山等数字城市仿真建设实践，提出实体城市空间与虚拟城市空间和社会空间共融互动，从人、物理世界的感知同步搭建智慧设施，以“大平台、大数据、大应用”构建数字孪生的虚拟空间支撑智慧发展。
《河北雄安新区规划纲要》雄安新区率先推进数字孪生城市建设。 2018 年《河北雄安新区规划纲要》中指出：坚持数字城市与现实城市同步规划、同步建设，打造具有深度学习能力、全球领先的数字城市。
应用场景驱动下数字孪生城市
目前，国内建设数字孪生城市，主要是在感知端通过对城市构筑物的感知数据，在基于CFD的技术下构建虚拟仿真系统，实现城市“全时全域全空间”环境的感知。
在数字孪生城市场景中，以地理信息服务精细化、精确化、真实化、智能化为目标，从较为单一的GIS数据升级为融合多源、异构、多时态空间数据，以满足应用和分析的需求，从多源异构数据无缝融合、时空数据库建立和空间数据快速更新等方面入手，实现城市民生管理和服务。
在数字孪生城市场景中可实现城市精细化管理，数字孪生城市立足城市运行监测、管理、处理、决策等要求，完善城市精细化管理体系，不断提升人民生活质量和城市竞争力，不断提升市民对城市管理的满意度。
城市建设论文投稿刊物：《城市发展研究》创刊于1994年，杂志作为中国城市科学研究会的会刊，本刊宗旨是服务于我国健康城镇化和城市科学发展的需要，推动学术界对城市发展规律、对城市社会、经济、文化、环境和城市规划建设管理中的重大理论问题和实际问题进行综合性研究，繁荣和发展城市科学理论。
数字孪生城市未来发展
党的十九大报告明确提出要加快建设制造强国，《中国制造 2025》指出“将智能制造作为两化融合的主攻方向，推进生产过程智能化，培育新型生产方式，全面提升企业研发、生产、管理和服务的智能化水平”。
在此背景下，我国数字孪生城市发展，将从局部走向全域、从感知走向可控。 受管理难度和技术成本影响，数字孪生将从社区、园区、校园、港口等小范围的封闭区域开始，逐步向城市全域、孪生空间过渡。
作者：万碧玉
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