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数字孪生城市概念分析及建设方案详解.docx
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更新于2023-03-03
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据美国航空航天局(NASA)权威性定义,数字孪生就是指充分运用物理模型、传感器、运作历史等数据,集成多学科、多物理量、多尺度、多概率的模拟仿真全过程,在虚拟空间中完成映射,进而反映相对应的实体设备的生命周期全过程。简而言之,数字孪生便是将现实世界的物理体、系统及其流程等复制到赛博空间,形成一个“克隆体”,两者最终构成一个“数字双胞胎”。
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数字孪生城市概念分析及建设方案详解
一、数字孪生城市的内涵
(一)数字孪生
据美国航空航天局(NASA)权威性定义,数字孪生就是指充分运用物理模型、传感
器、运作历史等数据,集成多学科、多物理量、多尺度、多概率的模拟仿真全过程,在虚
拟空间中完成映射,进而反映相对应的实体设备的生命周期全过程。简而言之,数字孪生
便是将现实世界的物理体、系统及其流程等复制到赛博空间,形成一个“克隆体”,两者最
终构成一个“数字双胞胎”。
数字孪生在虚实之间具有一种双向映射、动态交互和实时联系的特性。双向映射即本
体向孪生体输出数据和建设模型,与此同时孪生体向本体反馈信息和输出优解,是数字孪
生的核心特性。动态交互即根据传感器现实数据、历史数据及其物理本体附近场景数据进
行模拟仿真分析,为物理实体的后期运作提供改善与优化方案,并会辐射到物理实体的生
命周期全过程。实时联系数字孪生实时与准时创建与物理实体等价的“克隆体”或数字模型。
数字孪生技术架构可分为物理层、数据层、模型层、功能层、应用层。物理实体、数
据、虚拟模型、连接、应用是数字孪生的核心要素。现阶段,数字孪生广泛运用于智慧城
市、工业互联网、车联网等新兴场景。
(二)数字孪生城市
数字孪生城市是城市物理世界与网络虚拟空间相互对应、相互映射、协同交互的复杂
巨系统,在网络空间塑造一个与之相匹配、相对应的“孪生城市”,实现城市全要素数字化
和虚拟化、城市全状态实时化和可视化、城市管理决策协同化和智能化,形成物理维度上
的实体世界和信息维度上的虚拟世界同生共存、虚实交融的城市发展格局。
数字孪生城市的核心价值,在于通过建立基于高度集成的数据闭环赋能体系,形成城
市全域数字赛博空间,并利用数字化模拟仿真、虚拟化交互等技术,使得城市运作、管理
服务由实入虚,可在虚拟空间的进行仿真建模、现象演化、智能操控、智能决策等,开辟
新兴智慧城市的建设和治理新模式。
二、数字孪生与城市建设的内部关系
(一)数字孪生促进城市智能化
数字孪生城市基于数字化标识、自动化感知、网络化连接、普惠化计算、智能化控制、
平台化服务的信息技术体系和城市信息空间模型,有利于促进城市全要素数字化和虚拟化
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