计算机数字孪生在城市规划与管理中的应用研究

随着城市化进程的加速和信息技术的快速发展,计算机数字孪生作为一种新型信息技术,近年来得到了越来越多人的关注,而计算机数字孪生在城市规划与管理中的应用也越来越广泛,通过对现实世界的高度仿真,实现了对城市的数字化表达和实时反馈。本文将深入分析计算机数字孪生在城市规划与管理中的应用策略,旨在为相关领域的研究与实践提供有益的参考和启示。

数字孪生城市建设的实践探索及推进建议

建设数字孪生城市是发展数字经济的重要载体,也是推动城市治理体系和治理能力现代化的重要手段,因此探究数字孪生城市建设及运营问题具有重要的现实意义。本文首先对数字孪生城市内涵和运行机理进行全面分析,从整体把握数字孪生城市概貌。其次结合已有实践探索总结出数字孪生城市建设的八大典型领域,并选取北京、上海和深圳等数字孪生先进城市为案例,总结建设思路和实践经验。最后,分析现阶段数字孪生城市建设面临的困难和挑战,并结合实际提出推进建议,为当下数字孪生城市建设提供参考借鉴。

数字孪生在城市规划实践应用中的批判性思考

起源于航空制造业的数字孪生概念在2010年代后期引入城市领域,方兴未艾。城市数字孪生的快速发展,一方面得益于城市中大量新兴数据源的兴起和计算机算力的飞跃提升(供给端),另一方面反映了人民对高品质、可持续城市生活的向往,以及城市管理者对提升城市管理能力和城市竞争力的诉求(需求端)。供给端与需求端在表象上的匹配解释了城市数字孪生市场当下的繁荣。通过对早期“智慧城市”运动的批判性剖析和对国外数字孪生发展近况的简要综述,指出期待仅凭数字技术即可解决城市固疾是对城市数字孪生过于简单化的理解和不切实际的期望。从非技术视角对城市数字孪生的必要性和革新性进行探讨,浅析当前城市数字孪生在城市规划领域应用中面临的重大挑战,并对城市数字孪生的未来发展提出若干思考。

数字孪生技术在智慧城市建设中的应用

智慧城市建设的城市建设规划理念需要多种技术提供基本保障支持。数字孪生技术作为综合应用优势多、跨学科融合能力强的技术形式,提出了其在智慧城市建设中的应用。文章在此背景下明确了数字孪生技术所具有的特征及功能实现,并提出数字孪生技术的应用场景,为智慧城市建设与发展提供基本的保障支持。

数字孪生城市轨道交通规划选线应用

数字孪生城市为保障城市现代化建设顺利进行发挥了重要作用。本文以宁波市轨道交通第三轮建设规划为例,论证了现阶段静态、多时态的数字孪生城市能够很好地适应城市规划建设需求,阐述了数字孪生城市统一大场景建设方法。集成二维数据、地形地貌、实景三维、轨道交通信息模型、地下管线模型等多源、多尺度数据,在数字孪生城市中进行轨道交通二三维选线。贯通规划选线后,连接设计、施工和运维,轨道交通全生命周期管理在数字孪生城市中构成完美闭环。在未来的时代,数字孪生城市将加速拓展其他应用,具有广阔前景。

数字孪生技术在土木工程中的应用:综述与展望

随着工业4.0概念的发展,数字孪生技术(digital twin)已经成为智能制造和产品全寿命周期管理相关领域的主要数字化解决手段。在工程建设领域,提升土木工程结构数字化防灾能力和管理水平是未来智慧城市建设的重要环节。建立精确可靠的数字孪生模型,一方面,可以帮助实现工程灾害的精准防控和重大灾害事故的风险识别预警;另一方面,数字孪生也为未来城市的数字化建设和管理提供了技术基础。本文首先对数字孪生技术的基本概念和阶段性发展成果进行梳理,总结了在土木工程领域里孪生数据获取和构建数字孪生体的技术手段。最后,从结构运营评估、灾害仿真推演和数字孪生城市建设三个领域来回顾与展望数字孪生技术在土木工程领域的应用进展。

面向数字孪生城市的三维GIS基础软件技术创新及应用

当前,数字孪生城市已成为各地智慧城市建设或城市数字化转型的重要探索方向。在深入推进数字孪生城市建设的过程中,对数据存储管理、数据处理融合、数据查询分析、数据可视化呈现等提出新的要求,GIS基础软件需要不断修炼“内功”,才能支撑构建更坚实的时空数字底盘。从数字孪生城市建设面临的新要求展开论述,重点介绍了Super Map三维GIS基础软件技术在多尺度三维模型构建、全方位数据深度融合、三维空间计算与分析、可视化呈现能力等方面的创新进展,以及在城市规划与管理、数字园区运维管理、自然资源管理等领域的应用,最后总结了该技术方法的应用价值和后续探索方向。

基于CIM的新城新区数字孪生城市建设研究

针对全国新区新城的特色和“数字新区”发展方向,以及城市信息模型(CIM)在数字孪生城市以及智慧城市的角色定位,在研究先进城市特别是新区新城数字孪生城市建设成果的基础上,设计了基于CIM的数字孪生城市总体架构,从感知体系、数字底座、智能中枢、智慧城市运营中心(IOC)、智慧应用等五体系进行了介绍,并分析了CIM数据更新、面向多应用场景的中枢服务能力、海量数据的融合应用等关键问题及解决思路,为数字孪生城市的建设与应用提供了城市“画像”信息,以期为基于CIM的数字孪生城市建设提供支撑和借鉴。

未来无人机在城市规划、管理、运营中的应用探讨

随着无人机技术的逐渐普及,其在城市规划中的应用与研究成为社会热点之一。该文主要采用了文献研究法以了解目前无人机在城市规划中的应用现状以及未来发展方向。该文认为,无人机在城市运营与数字孪生方面的应用研究有巨大潜力,提出“无人机+AI大数据”“无人机+城市运营”“无人机+数字孪生”三大发展理念并进行了展望。

基于“数字孪生”的智慧城市发展建设思路

我国在智慧城市投资与建设方面走在了世界的前列,但要适应面向未来的数字化建造、敏捷服务、智慧交互场景的智慧城市发展建设工作还需要加强理论方法与实践的探索。要建构“数字孪生”的智慧城市理论方法,为解决城市发展建设中的突出问题,推进城市空间价值增值,提高城市精细化治理能力,加强智能规划决策等方面发挥积极作用。要量力而行推进以新一代信息网络基础设施、高效能运算中心、时空关联大数据底盘为主体的数字基础设施,积极推进城市级的数据资产管理体系建设;同时提出应大力支持新型业务场景落地,包括:绿色低碳与节能减排的智慧技术集成、规范引导智慧社区的规划建设、引导智能空间设计等方面。

通信网络技术在智慧城市建设中的应用

在社会经济快速发展的背景下,大众对生活质量与服务提出了更高的要求。因此,基于通信网络技术应用智慧城市建设方案逐渐走进大众视野。文章介绍了通信网络技术和智慧城市,指出现阶段通信网络技术应用于智慧城市建设存在的价值及问题,详细提出通信网络技术在智慧城市建设中的绿色环保景观、智慧交通规划、智慧社会服务、医疗健康领域、数字孪生以及城市运营规划等方面具体应用,并取得实际应用价值。

数字孪生技术在超大型城市交通规划中的应用探讨——以成都市为例

[目的/意义]旨在有效解决超大型城市交通拥堵问题,探究数字孪生技术在城市交通规划中的有效应用。[方法/过程]首先概述数字孪生技术的主要内容;然后,基于高德地图的城市交通设施POI数据(以成都市为例),采用核密度估计等方法对2016年、2022年城市交通设施空间分布情况进行分析,以掌握超大型城市交通设施规划布局现状以及存在的问题;最后,探究超大型城市实现数字孪生智慧交通规划的路径。[结果/结论]成都市在过去4年间着力于缓解中心城区车流问题,但中心城区土地使用率过高,道路早已不能满足每日剧增的交通需求;停车难、找车位耗时长已成为市民驾车出行的第二难题;成都市虽呈现出交通由中心城区向外溢的趋势,但双城钟摆式交通依然会在高峰时段加大公共交通压力。因此,有必要通过布局传感设备、利用数字孪生可视化、完善P+R停车场规划等途径,实现超大型城市数字孪生智慧交通规划。

数字孪生在城市安全中的应用研究综述

近年来产生的数字孪生新概念、新技术为城市安全治理现代化的研究提供了重要技术手段,并产生了积极影响。随着城市安全事件频发,风险加剧,包括我国在内的全球重要经济体在国家战略政策层面积极推进数字孪生在城市安全规划、城市安全智慧治理、城市安全风险感知和监测预警等方面的应用。分析了国内外城市安全领域应用数字孪生技术的研究动态,讨论了其应用可能面临的认知不足、数据安全、资源匮乏等问题。基于此提出了数字孪生应用于城市安全在理论研究、统一标准、数据治理等方面可能的改进和发展方向。

基于CIM智慧城市的规划

文章对基于CIM智慧城市的规划领域进行研究,指出目前CIM仍停留在BIM和GIS阶段。通过对CIM应用场景的调研,阐述在基于CIM的智慧城市业态下,如何能够更好的开展“智慧城市”规划,以提升城市规划水平。文章指出,把智能化手段融入到传统城市规划的过程中,应把CIM相关内容(BIM、GIS和IOT)与AI、大数据和云计算等技术相结合,在多场景下对规划方案优选,实现规划精准、要素全面、场景真实的规划效果。还提出CIM不仅应用在智慧城市的规划建筑行业,还覆盖政务服务、城市治理、公共服务、产业经济等多个智慧城市的其他领域,通过基于CIM的智慧城市相关规划手段,可加快智慧城市向前演进的速度。

数字孪生赋能市政管线搬迁

近年来,城市建设高速发展,市政道路下可利用空间不断减少,传统的二维市政管线搬迁设计逐渐无法满足超大型城市地下空间统筹规划的需求。随着《上海市推进新型基础设施建设行动方案(2020-2022年)》提出“探索建设数字挛生城市,实现‘一网观天下、一网管全城'”,上海将数字李生技术应用于市政管线搬迁,不仅解决了传统二维管线统筹难题,而且对搬迁情况进行数字化记录,为全面推进城市数字化转型打下良好数据基础。

“新基建”在城市给水排水工程规划设计中的应用探索

城市给水排水工程是城市建设重要的组成部分,是保障城市水资源及水环境的基础工程。本文在“新基建”背景下,提出了基于大数据分析、数字孪生、BIM等技术辅助规划指标确定的途径,秉承人工智能等理念,科学、合理地助力城市给水排水工程规划编制。

基于BIM的地铁智慧运维管理的研究与实践 深铁集团南山区既有运营线路BIM基础信息建设项目

深圳市地铁集团有限公司(以下简称深铁集团)在BIM应用方面已积累了11年的探索和实践经验,培养了一支由520人组成的自有BIM团队,目前已实现新建地铁、城际、房地产等项目全面应用BIM技术,同时大力推进全市既有地铁运营线路BIM逆向建模工作。2021年深铁集团委托全资子公司(深圳市市政设计研究院有限公司)开展《深圳地铁集团南山区既有运营线路BIM基础信息建设项目》建设,历时3个月,高效完成了南山区范围内全部既有线路BIM建模,助力深圳市南山区打造基于BIM的数字孪生智慧城市。

数字化城市管理系统的扩展方向

近年来对数字化城市管理系统定位的认识，建设部和有关专家、试点城市普遍认为：“‘数字城市’就是指在城市规划建设与运营管理以及城市生产与生活中，充分利用数字化信息处理技术和网络通信技术，将城市的各种信息资源加以整合并充分利用。‘数字城市’将使城市规划具有更高的效率，更为丰富的表现手法，更多的信息量，

常州自然资源和规划服务应用系统建设与应用

以满足常州市自然资源和规划管理部门应用需求,提高管理效能为根本出发点,参照国家、省、市相关政策文件中对于数字孪生城市建设的要求,设计并建设"基于数字孪生城市的自然资源和规划服务应用系统",在实现基础的二三维数据"一张图"浏览、业务数据可视化、空间分析等系统功能的基础上,重点建设自然资源节约集约利用、自然资源生态修复、不动产立体化管理、城市规划设计、历史文化资源保护等一系列自然资源和规划业务相关应用,以有效提升自然资源和规划信息化管理水平.

国土空间规划与实景三维融合纳入“三维立体自然资源一张图”的技术路径与难点

“三维立体自然资源一张图”是国土空间基础信息平台及各类应用服务体系的数据基础,也是“数字中国”建设的重要基石。本文探讨的国土空间规划与实景三维仅是“一张图”的组成部分,但依然有着复杂的数据构成。实景三维是三维空间构架和底座,国土空间规划是用地管控和实施监督的基础,二者的融合需从数据库最底层的逻辑设计和物理设计入手,逐步解决数据生产、归集、入库、应用各阶段的诸多难题。首先,对国土空间规划进行时空维度的“两级升维”,结合无人机逆向建模技术获取地理实体实景三维数据,通过数据归集,初步建立“协调共享、上下联动、时点追溯”的空间大数据;其次,按照“统筹设计、逻辑集成、物理分散”的原则,结合数字孪生、人工智能技术横向联动城市信息模型搭建“一张图”主数据库,构建“全域时空模型”,开展仿真模拟、态势预测、推演验证等工作;最后,以场景应用为开发导向形成前端管理平台,最终实现城市高质量和精细化治理的目标。