依托數(shù)字孿生推動城市治理數(shù)字化轉(zhuǎn)型的路徑思考

胡莉莉 潘銘 郝春霞 王凱宸

(中國信息通信研究院華東分院，上海200232)

0 引言

“十四五”規(guī)劃綱要中明確指出，要迎接數(shù)字時代，激活數(shù)據(jù)要素潛能，推進網(wǎng)絡(luò)強國建設(shè)，加快建設(shè)數(shù)字經(jīng)濟、數(shù)字社會、數(shù)字政府，以數(shù)字化轉(zhuǎn)型整體驅(qū)動生產(chǎn)方式、生活方式和治理方式變革。數(shù)字孿生作為數(shù)字化技術(shù)發(fā)展的高級階段，成為推動城市治理數(shù)字化轉(zhuǎn)型的重要組成部分。近年來，北京、上海、廣東、浙江等多個省市已經(jīng)探索數(shù)字孿生推動城市治理數(shù)字化轉(zhuǎn)型的相關(guān)實踐。如何更好地依托數(shù)字孿生推動城市治理數(shù)字化轉(zhuǎn)型，不僅需要在技術(shù)上的不斷突破，而且在提升城市治理能力及治理效果的實現(xiàn)路徑方面也亟待探討和研究。

1 數(shù)字孿生推動城市治理發(fā)展的現(xiàn)狀

1.1 數(shù)字孿生的定義及關(guān)鍵要素

隨著大數(shù)據(jù)、云計算、人工智能、物聯(lián)網(wǎng)等新一代信息技術(shù)迅猛發(fā)展和融合運用，數(shù)字孿生技術(shù)愈發(fā)獲得關(guān)注，應(yīng)用對象由最初的制造業(yè)轉(zhuǎn)向更為廣闊的空間，在醫(yī)療、交通、安全等城市運行領(lǐng)域開展了應(yīng)用探索。數(shù)字孿生的理念最早由Grieves教授于2002年在美國密歇根大學(xué)提出，隨后，NASA在2012年首次提出“數(shù)字孿生”的概念[1]。目前，數(shù)字孿生還沒有形成明確的定義，一般認(rèn)為，數(shù)字孿生通過多時空尺度、多物理量、多學(xué)科的仿真過程集成，實現(xiàn)物理實體在虛擬信息空間的全生命過程鏡像映射[2]。

數(shù)字孿生主要包括數(shù)據(jù)、虛擬現(xiàn)實、人工智能、應(yīng)用場景4個關(guān)鍵要素[3]。數(shù)據(jù)是數(shù)字孿生建設(shè)的基礎(chǔ)要素。數(shù)據(jù)是構(gòu)建數(shù)字孿生空間的基礎(chǔ)資料，是連接物聯(lián)空間與數(shù)字空間，實現(xiàn)物理空間向數(shù)字空間一一映射、數(shù)字空間對物理空間進行模擬仿真的必要資源。從廣義層面來理解，數(shù)字孿生屬于大數(shù)據(jù)涵蓋的范疇內(nèi)，但更聚焦在數(shù)據(jù)應(yīng)用層面，主要包括數(shù)據(jù)建模、數(shù)據(jù)分析，即通過數(shù)據(jù)分析應(yīng)用輔助物理世界決策更加科學(xué)。虛擬現(xiàn)實是數(shù)字孿生的重要特征。虛擬現(xiàn)實技術(shù)依托計算機仿真系統(tǒng)，通過為用戶創(chuàng)建一個近乎真實的模擬環(huán)境，提供高度沉浸式的體驗感受。在數(shù)字孿生空間的建設(shè)中，虛擬現(xiàn)實技術(shù)基于現(xiàn)有數(shù)據(jù)，參照物理空間的各種元素，在數(shù)字空間中“復(fù)刻”一個虛擬化的孿生體，形成了各種可看、可控、可互動、可感受的虛擬化場景。人工智能是數(shù)字孿生價值的實現(xiàn)關(guān)鍵。數(shù)字孿生建設(shè)的最終目的是規(guī)避物理世界中存在的風(fēng)險，提供更好的決策指導(dǎo)。所以，構(gòu)建分析與預(yù)測能力是數(shù)字孿生建設(shè)的重要價值導(dǎo)向。機器學(xué)習(xí)、深度學(xué)習(xí)等人工智能技術(shù)可以通過數(shù)據(jù)分析對結(jié)果進行預(yù)測，并基于用戶的個性化需求給予相關(guān)的建議指導(dǎo)。因此，可以將人工智能技術(shù)視為實現(xiàn)數(shù)字孿生目標(biāo)價值的最佳工具[4]。應(yīng)用場景是牽引數(shù)字孿生的驅(qū)動力量。數(shù)字孿生的精準(zhǔn)映射、虛實交互等特征，決定了其建設(shè)的所有實體場景都將在數(shù)字空間得到虛擬映射，基于兩個空間場景交互能力，通過對數(shù)字場景的預(yù)警推演，倒逼物理實體場景優(yōu)化進階，不斷提高數(shù)字孿生的實戰(zhàn)水平與實用能力。

1.2 數(shù)字孿生城市治理技術(shù)支撐

城市是一個復(fù)雜的開放性巨系統(tǒng)，有著豐富多樣的功能，并與外界存在著大量的交互活動，帶來了龐大的城市治理需求。數(shù)字孿生技術(shù)在城市治理領(lǐng)域的應(yīng)用探索，驅(qū)動城市治理的主戰(zhàn)場由物理空間向數(shù)字平臺全面轉(zhuǎn)化，通過數(shù)字城市與物理城市的實時映射與虛實交互，形成數(shù)字與物理的系統(tǒng)耦合，打造雙螺旋式的上升模式，讓城市治理逐步向可視化、智能化、精準(zhǔn)化、互動化發(fā)展，推動治理更加高效、流程更加精簡、決策更加科學(xué)[5]。

數(shù)字孿生城市的技術(shù)體系較為復(fù)雜，基本融合了當(dāng)下所有的信息通信技術(shù)?？傮w來看，其技術(shù)框架主要包括3個部分。[6]一是基礎(chǔ)設(shè)施層，用于數(shù)據(jù)獲取與傳輸，主要包括運用BIM、CAD、GIS、RS等技術(shù)，對地面、地下、建筑等城市基礎(chǔ)空間的靜態(tài)信息進行采集；利用傳感器、攝像頭等多種智能感知設(shè)備，對城市運行中的道路交通、能源使用、應(yīng)急事件等動態(tài)信息進行采集；布局5G、光纖、NB-IoT等構(gòu)建形成泛在高速的城市網(wǎng)絡(luò)體系，對海量數(shù)據(jù)進行及時傳輸。二是信息中樞層，用于數(shù)據(jù)接收、處理、傳導(dǎo)、建模，主要包括數(shù)據(jù)管理平臺，對全域范圍內(nèi)不同來源、不同類型的多源異構(gòu)全量數(shù)據(jù)進行匯聚集成，并通過數(shù)據(jù)流的方式，將治理好的數(shù)據(jù)傳輸?shù)綌?shù)字孿生城市模型平臺，經(jīng)三維建模、數(shù)據(jù)呈現(xiàn)、綜合渲染后，實現(xiàn)對城市狀態(tài)的可視化表達(dá)。三是應(yīng)用服務(wù)層，賦能實際業(yè)務(wù)場景應(yīng)用，主要包括建立智能操控體系，對智能化的市政基礎(chǔ)設(shè)施、交通設(shè)施等進行遠(yuǎn)程化操控；運用自然語言處理、機器學(xué)習(xí)、知識圖譜、計算機視覺等人工智能技術(shù)對城市運行狀態(tài)、運行規(guī)律進行整體認(rèn)知和洞察，生成最佳決策輔助城市規(guī)劃、建設(shè)和管理[7]。

從技術(shù)支撐情況來看，數(shù)字孿生城市的建設(shè)主要依靠五大技術(shù)簇[8]相互集成，包括感知和標(biāo)識技術(shù)、空間地理信息技術(shù)、建模與渲染技術(shù)、算法與仿真技術(shù)、交互與控制技術(shù)。在這一技術(shù)體系下，數(shù)字孿生城市形成了九大應(yīng)用能力[9]：一是物聯(lián)感知控制能力，用于采集城市運行體征，實時反映城市運行狀態(tài)；二是全要素數(shù)字化表達(dá)能力，通過構(gòu)建語義信息模型，實現(xiàn)數(shù)字世界與物理世界的精準(zhǔn)化映射；三是可視化展現(xiàn)能力，通過對數(shù)字空間環(huán)境進行渲染，讓數(shù)字世界可觀可看；四是數(shù)據(jù)融合供給能力，通過數(shù)據(jù)治理，提高數(shù)據(jù)資源的開發(fā)利用水平；五是空間分析能力，挖掘三維空間內(nèi)的要素關(guān)系；六是模擬仿真推演能力，預(yù)測城市運行狀態(tài)；七是虛實融合互動能力，實現(xiàn)對物理空間的可觀、可控；八是自學(xué)習(xí)自由化能力，基于算法不斷優(yōu)化風(fēng)險應(yīng)對措施；九是眾創(chuàng)擴展能力，基于平臺的開放性，實現(xiàn)能力和應(yīng)用的持續(xù)擴展與創(chuàng)新。

1.3 數(shù)字孿生城市治理運行現(xiàn)狀

自2017年數(shù)字孿生城市在國內(nèi)興起以來，包括河北雄安新區(qū)、北京、上海、浙江等在內(nèi)的多座城市先后提出數(shù)字孿生城市(見表1)，阿里、騰訊、華為等互聯(lián)網(wǎng)、通信行業(yè)巨頭相繼入局，“政策+技術(shù)”雙輪驅(qū)動下，數(shù)字孿生城市理念和概念逐漸豐富，技術(shù)架構(gòu)和建設(shè)路徑不斷清晰明確。

表1 部分地區(qū)數(shù)字孿生城市相關(guān)政策

從建設(shè)情況來看，當(dāng)前數(shù)字孿生城市建設(shè)總體處于初級階段，僅能實現(xiàn)有點范圍內(nèi)的數(shù)字化映射能力，距離真正實現(xiàn)數(shù)字世界與物理世界的精準(zhǔn)映射、虛實交互尚且需要一段時間的努力建設(shè)。其中，上海、杭州、深圳等部分城市建設(shè)相對成熟，并將其實際應(yīng)用到城市治理領(lǐng)域，開發(fā)了包括疫情防控、交通控制策略模擬仿真、無人機巡航人流密度、垃圾監(jiān)測預(yù)警等在內(nèi)的數(shù)字孿生應(yīng)用場景，推動城市治理向風(fēng)險問題可視化、運行趨勢可預(yù)測和處置力量協(xié)同化發(fā)展[7]。

上海市徐匯區(qū)將數(shù)字孿生底座建設(shè)作為提升城市治理效能的重要抓手，積極探索數(shù)字孿生賦能城市治理的新模式、新路徑，目前已初步完成區(qū)域內(nèi)數(shù)字孿生基礎(chǔ)建設(shè)，并逐步向應(yīng)用場景拓展開放。整體來看，徐匯區(qū)數(shù)字孿生城市建設(shè)分為3個步驟：一是裝填海量數(shù)據(jù)，通過對接人戶信息管理、映射標(biāo)簽數(shù)據(jù)管理，初步實現(xiàn)試點區(qū)域內(nèi)實現(xiàn)從街道、居委、小區(qū)到樓棟、戶、人的多維度、多層級管理。二是構(gòu)建全域建筑，基于GIS平臺推進三維建筑模型覆蓋、完善空間管理單位劃分并推動精細(xì)化建模，初步建成了覆蓋全區(qū)的數(shù)字孿生底座。三是建設(shè)數(shù)字孿生場景，在接入事件處置能力以及持續(xù)動態(tài)更新實有人口、實有房屋等數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，打造了疫情防控場景，建立了核酸檢測、疫苗接種等各類數(shù)據(jù)標(biāo)簽，大幅提高了數(shù)字孿生平臺的實戰(zhàn)力與便利度，推動實現(xiàn)“以房管人”，賦能常態(tài)化疫情防控可觀、可控。

上海黃浦區(qū)推出數(shù)字孿生底板和數(shù)據(jù)資產(chǎn)的雙管齊下模式，以數(shù)字孿生為載體打造城市數(shù)字治理最小管理單元，匯集各類基礎(chǔ)數(shù)據(jù)、監(jiān)測數(shù)據(jù)，構(gòu)建系統(tǒng)化的數(shù)字生命體征。黃浦區(qū)先后對歷史建筑南京大樓、歷史街區(qū)田子坊等城市名片和經(jīng)典地標(biāo)進行試點，一方面基于數(shù)字孿生PaaS平臺能力，融合云計算、大數(shù)據(jù)、AI、邊緣計算、5G等多種先進技術(shù)，通過空間地理數(shù)據(jù)、平面/立面/切面/管線CAD圖紙、建筑效果圖/實拍圖等相關(guān)資料，對試點地標(biāo)和周邊進行了超精細(xì)建模，利用3D渲染引擎實現(xiàn)了建筑外觀、內(nèi)部結(jié)構(gòu)和周邊街道的視覺還原。另一方面為了滿足市場主體和政府管理主體實時數(shù)字化的管理要求，通過接入政府業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)、專業(yè)機構(gòu)數(shù)據(jù)、物聯(lián)感知數(shù)據(jù)、門店管理數(shù)據(jù)、環(huán)境數(shù)據(jù)等多維實時動態(tài)數(shù)據(jù)，最后，聚焦客流管控、消防安全、疫情防控、房屋安全、店招店牌管理、高空拋物等高頻場景進行開發(fā)，通過仿真模型進行推演，在數(shù)字場景內(nèi)驅(qū)動行動，實現(xiàn)對事件的處置逐步由經(jīng)驗判斷向智能研判升級，讓城市安全治理也邁上數(shù)字化的新臺階。

2 數(shù)字孿生推動城市治理的問題及發(fā)展瓶頸

當(dāng)前，數(shù)字孿生城市已經(jīng)進入了基礎(chǔ)建設(shè)期，以數(shù)字孿生賦能城市治理的建設(shè)內(nèi)容和建設(shè)方向逐漸明晰，但綜合建設(shè)情況來看，仍面臨著平臺搭建、數(shù)據(jù)利用、場景應(yīng)用、標(biāo)準(zhǔn)體系、運行體系等方面的困境與問題。

2.1 頂層設(shè)計與落地實施存在脫節(jié)

數(shù)字孿生城市的最終目標(biāo)是實現(xiàn)物理世界全域的精準(zhǔn)映射，因此，需要站在城市級視角進行籌劃，以全局性的思維主導(dǎo)整個建設(shè)過程。但是，由于一般的信息化項目涉及環(huán)節(jié)眾多、參與主體復(fù)雜，因此在具體的實施過程中，往往容易陷入項目的圍墻中，難以跳脫出各個環(huán)節(jié)來站在整體層面對整個項目進行宏觀把控，使得項目推進過程中存在需求上下不匹配、重要內(nèi)容被忽略等情況，從需求分析、功能設(shè)計到建設(shè)實施、竣工驗收、維護運營等環(huán)節(jié)難以實現(xiàn)精準(zhǔn)對接，造成了孤島聳立、煙囪拔起的局面，最終導(dǎo)致建設(shè)成果脫離規(guī)劃內(nèi)容，與愿景藍(lán)圖中的設(shè)想效果相去甚遠(yuǎn)。

2.2 建設(shè)主體多元造成系統(tǒng)難以互利互通

各類智能設(shè)施、物聯(lián)感知設(shè)備是數(shù)字孿生城市建設(shè)的重要基礎(chǔ)，是連接物理世界和數(shù)字世界的重要橋梁，但由于涉及的行業(yè)主體眾多，供應(yīng)商數(shù)量龐大，廠商出于對自身利益的考慮以及受應(yīng)用場景特征要求的影響，將無可避免地造成各種設(shè)備設(shè)施產(chǎn)品類型繁雜、系統(tǒng)互利互通難度大、數(shù)據(jù)類型多，在推進數(shù)字孿生城市的過程中，既需要對各方提供的多源異構(gòu)數(shù)據(jù)進行統(tǒng)一治理和動態(tài)融合，還需要對不同行業(yè)知識進行語義分析并完成高效匹配，這對于存在海量數(shù)據(jù)治理和交互需求的數(shù)字孿生城市而言，無疑是一項巨大的挑戰(zhàn)。

2.3 賦能城市治理高價值應(yīng)用場景尚未實現(xiàn)

應(yīng)用場景是數(shù)字孿生城市建設(shè)價值的直接體現(xiàn)，是用戶感受數(shù)字孿生城市建設(shè)成果的直接觸點。目前，很多城市都在加快數(shù)字孿生應(yīng)用場景的探索，但尚未形成具備全局性謀劃、面向長遠(yuǎn)發(fā)展考量的應(yīng)用場景體系，還未涌現(xiàn)出彰顯時代特征、與治理問題緊密結(jié)合的高價值應(yīng)用場景，數(shù)字孿生應(yīng)用場景的主要工作仍是針對靜態(tài)實體的建模渲染，還沒有充分發(fā)揮數(shù)字孿生技術(shù)的虛實互動、智能操控、科學(xué)決策等特點優(yōu)勢。此外，由于建設(shè)主體的特性影響，場景的開發(fā)仍由供給側(cè)進行主導(dǎo)，尚未實現(xiàn)需求導(dǎo)向下的數(shù)字孿生場景設(shè)計規(guī)劃，導(dǎo)致應(yīng)用粘性不高，價值輻射范圍有限。針對復(fù)雜的城市治理問題，還需進一步加強對需求的把握，加深對數(shù)字孿生技術(shù)的特征認(rèn)識，瞄準(zhǔn)疫情防控、雙碳、應(yīng)急等綜合性強、復(fù)雜性大的領(lǐng)域，打造高價值應(yīng)用場景，精準(zhǔn)破解城市治理難題。

2.4 數(shù)據(jù)融合技術(shù)集成等相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)缺位

CIM平臺是數(shù)字孿生城市建設(shè)的核心，但由于當(dāng)前仍處于廠商和機構(gòu)獨自建設(shè)的分散局面，還沒有在時空數(shù)據(jù)底層架構(gòu)方面形成統(tǒng)一的表達(dá)，也未形成通用性的時空數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)，因此，對時空數(shù)據(jù)在GIS空間的坐標(biāo)轉(zhuǎn)換、三維表達(dá)與實時融合造成了較大困難，進而也影響了編碼體系的統(tǒng)一性，加大了時空編碼與業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)、時空數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)的建立，使得多模態(tài)數(shù)據(jù)難以實現(xiàn)精準(zhǔn)融合。此外，因為數(shù)字孿生城市的構(gòu)建牽涉到多個專業(yè)，而不同專業(yè)對于數(shù)據(jù)的采集或者建模軟件不同，因此造成包括柵格數(shù)據(jù)、矢量數(shù)據(jù)、點云數(shù)據(jù)、模型數(shù)據(jù)等在內(nèi)的數(shù)據(jù)格式不一致，使得多元數(shù)據(jù)在融合處理的過程中存在一定的困難，制約了數(shù)字孿生城市的建設(shè)進度和效能發(fā)揮。

2.5 治理層級之間整體協(xié)同力不強

當(dāng)前，我國政府機構(gòu)依舊采用條塊清晰劃分的形式對城市進行管理和服務(wù)，這在一定程度上能夠快速實現(xiàn)專業(yè)力量的有效聚集，實現(xiàn)戶籍、稅收、信息化建設(shè)等獨立性業(yè)務(wù)能夠高效率、高質(zhì)量推進。但隨著城鎮(zhèn)化進程的加快，城市規(guī)模持續(xù)拓展、市民體量不斷增大，城市發(fā)展面臨著更加復(fù)雜的城市治理問題，諸如疫情防控、交通擁堵、看病難等問題的背后牽涉著許多關(guān)聯(lián)性因素，單純地采用傳統(tǒng)條線部門解決的方式已難以滿足市民對于高品質(zhì)城市生活的需求。目前，治理層級之間還未打破部門、地域、層級的界限，跨部門、跨層級、跨地域的聯(lián)勤聯(lián)動機制尚未理順，數(shù)據(jù)尚未實現(xiàn)無障礙流轉(zhuǎn)，一體化指揮體系和處置隊伍尚未實現(xiàn)真正建立，數(shù)字孿生底座難以建立數(shù)據(jù)協(xié)同、技術(shù)協(xié)同、業(yè)務(wù)協(xié)同能力以賦能城市治理，同時也制約了其數(shù)據(jù)價值激發(fā)、共性支撐能力的作用。

3 數(shù)字孿生推動城市治理數(shù)字化轉(zhuǎn)型的優(yōu)化路徑

3.1 加強頂層設(shè)計與統(tǒng)籌機制，樹立全生命周期治理思維，開展全過程咨詢謀劃

數(shù)字孿生城市作為一項系統(tǒng)性、長期性工程，面臨著復(fù)雜的技術(shù)、管理問題，為了避免因環(huán)節(jié)脫節(jié)導(dǎo)致的建設(shè)推進困難、建設(shè)成效不滿意，需要將全生命周期的治理思維納入到整個建設(shè)過程中，以全過程的咨詢管理作為重要抓手，解決項目建設(shè)的“碎片化”問題，為整個項目推進提供綜合性、一體化的支撐。當(dāng)前全過程工程咨詢已經(jīng)有了較為成熟的體系，如在建設(shè)行業(yè)，通過綜合投資咨詢、勘察、設(shè)計、監(jiān)理、招標(biāo)代理、造價等能力，形成過程項目全生命周期的一體化服務(wù)體系，助推工程建設(shè)質(zhì)量和效益提升，促進了行業(yè)的健康發(fā)展。為了進一步促進數(shù)字孿生城市建設(shè)發(fā)展，建議加快全過程工程咨詢能力的培育和運用，圍繞前期研究和決策、項目實施、運營等維度，結(jié)合學(xué)科理論知識、建設(shè)實踐經(jīng)驗，構(gòu)建覆蓋設(shè)計規(guī)劃、組織、管理、經(jīng)濟、技術(shù)等服務(wù)能力的全過程工程咨詢服務(wù)，為數(shù)字孿生城市從前期的規(guī)劃設(shè)計、投資策劃、可研分析、工程設(shè)計、采購與招投標(biāo)、工程監(jiān)理到竣工驗收、績效評價、維護運營等提供全生命周期的服務(wù)保障，確保信息流不被切斷，有助于縮短數(shù)字孿生城市的建設(shè)周期、降低成本投入、提高工程品質(zhì)、確保建設(shè)進度以及防范項目風(fēng)險[8]。

3.2 夯實基礎(chǔ)，制定數(shù)字孿生城市治理領(lǐng)域規(guī)范和技術(shù)服務(wù)認(rèn)證

組織行業(yè)內(nèi)專家、企業(yè)、第三方機構(gòu)等力量，科學(xué)梳理數(shù)字孿生城市建設(shè)相關(guān)的技術(shù)、業(yè)務(wù)、數(shù)據(jù)、實施等需求，協(xié)同研究和制定數(shù)字孿生城市治理領(lǐng)域相關(guān)技術(shù)服務(wù)規(guī)范。為進一步落實國家關(guān)于全面實施質(zhì)量強國戰(zhàn)略的要求，通過構(gòu)建統(tǒng)一管理、共同實施、權(quán)威公信、通用互認(rèn)的數(shù)字孿生城市領(lǐng)域質(zhì)量認(rèn)證體系，強化對數(shù)字孿生城市質(zhì)量認(rèn)證體系建設(shè)的統(tǒng)籌規(guī)劃和頂層設(shè)計，完善質(zhì)量信號傳導(dǎo)反饋機制，促進供需對接和結(jié)構(gòu)優(yōu)化，推動數(shù)字孿生城市建設(shè)進入質(zhì)量時代。推動信息技術(shù)行業(yè)認(rèn)證機構(gòu)率先行動，建立數(shù)字孿生城市治理領(lǐng)域質(zhì)量認(rèn)證規(guī)范，探索開展第三方技術(shù)服務(wù)認(rèn)證，形成示范性標(biāo)桿，帶動行業(yè)整體發(fā)展，不斷優(yōu)化行業(yè)發(fā)展環(huán)境[8]。

3.3 開展全鏈條產(chǎn)業(yè)協(xié)作，建設(shè)數(shù)字孿生城市治理整體解決方案

面對需求龐大、高度復(fù)雜的城市治理問題，要實現(xiàn)以數(shù)字孿生城市賦能城市治理效能提升，必須要依靠一個發(fā)展強勁的產(chǎn)業(yè)生態(tài)，為數(shù)字孿生的可持續(xù)迭代演進、城市治理能力的不斷升級提供不竭的技術(shù)支撐、創(chuàng)新支持。數(shù)字孿生城市的建設(shè)需要物聯(lián)感知操控、全要素數(shù)字化表達(dá)、可視化呈現(xiàn)、數(shù)據(jù)融合供給、空間分析計算、模擬仿真推演、虛實融合互動、自學(xué)習(xí)自優(yōu)化等能力加持，因此需要圍繞以上能力，協(xié)同多方力量開展全鏈條的產(chǎn)業(yè)協(xié)作，協(xié)同攻關(guān)關(guān)鍵技術(shù)，實現(xiàn)內(nèi)生安全環(huán)境下的自主創(chuàng)新。需要重點發(fā)揮數(shù)字孿生領(lǐng)域龍頭企業(yè)的示范帶動作用以及行業(yè)協(xié)會和科研機構(gòu)的紐帶連接作用，加快構(gòu)建以市場為導(dǎo)向、企業(yè)為主體、產(chǎn)學(xué)研相結(jié)合的技術(shù)創(chuàng)新體系，圍繞技術(shù)、標(biāo)準(zhǔn)、戰(zhàn)略等開展協(xié)作[10]。構(gòu)建高水平的數(shù)字孿生城市公共服務(wù)平臺，為企業(yè)提供主動化、精準(zhǔn)化、一體化、全過程的企業(yè)服務(wù)，引導(dǎo)產(chǎn)業(yè)鏈上下游基于平臺實現(xiàn)集聚發(fā)展，為中小企業(yè)的創(chuàng)新孵化、培育壯大提供良好的產(chǎn)業(yè)氛圍和支撐扶持，加快形成一批獨角獸企業(yè)、領(lǐng)軍企業(yè)，加速推動數(shù)據(jù)、技術(shù)、人才等創(chuàng)新要素集聚，進而賦能企業(yè)推出更多優(yōu)質(zhì)的工具、產(chǎn)品和場景，打造綜合性強、覆蓋領(lǐng)域廣的整體解決方案，支撐數(shù)字孿生城市的可持續(xù)迭代創(chuàng)新發(fā)展。

3.4 堅持需求牽引，以小切口應(yīng)用探索高價值城市治理應(yīng)用場景

數(shù)字孿生城市的建設(shè)涉及到多個部門和行業(yè)，難以采取全域全面推進的建設(shè)策略。因此，可率先從傳統(tǒng)管理手段難以有效管理的領(lǐng)域入手，如地下空間治理、危險品管控等問題，以及其他人工操控難度大、問題復(fù)雜程度高、系統(tǒng)難以預(yù)見發(fā)現(xiàn)、因果關(guān)系難以梳理的場景切入，由點及面、逐步拓寬數(shù)字孿生的應(yīng)用范圍[12]。一方面，充分利用學(xué)校、社區(qū)、園區(qū)等封閉性小單元在數(shù)據(jù)協(xié)調(diào)、管理機制、建設(shè)成本方面的優(yōu)勢，將它們作為數(shù)字孿生城市建設(shè)的切入口開展試點，逐步將價值性高、可操作性強的建設(shè)成果向更大范圍復(fù)制推廣，逐步實現(xiàn)城市空、天、地、海全域的全面孿生化。另一方面，基于城市不同區(qū)域的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)和技術(shù)能力的成熟度，綜合考慮數(shù)據(jù)的類型、顆粒度、實效性，以及數(shù)據(jù)治理、數(shù)據(jù)集成、模擬仿真、環(huán)境渲染等因素，建立精度不同的高、低多種配置版本，為管理者提供多元化的選擇。此外，為提高數(shù)字孿生城市的建設(shè)效率，從規(guī)劃、建設(shè)、和治理相關(guān)業(yè)務(wù)部門的需求出發(fā)，基于統(tǒng)一的數(shù)字孿生平臺，統(tǒng)籌構(gòu)建數(shù)字孿生應(yīng)用體系，為城市業(yè)務(wù)提供多樣化的服務(wù)[13]。

3.5 以成效評價為抓手，形成長效持續(xù)運營模式

為了進一步加強數(shù)字孿生城市底座對于上層應(yīng)用的支撐能力，確保數(shù)據(jù)、模型、工具等能夠匹配業(yè)務(wù)應(yīng)用需求，避免因盲目追求新技術(shù)、新理念導(dǎo)致的重復(fù)建設(shè)、資源浪費，建議圍繞實際業(yè)務(wù)特征和需求，系統(tǒng)梳理數(shù)字孿生城市底座能力建設(shè)需求，通過構(gòu)建成效評價機制用于驗證業(yè)務(wù)建設(shè)成果是否滿足建設(shè)目標(biāo)，推動底座能力與應(yīng)用融合互促，力爭通過最低的投入獲得最高的效益回報。此外，隨著新技術(shù)廣泛融入社會生活的方方面面，城市主體的需求亦隨之向更多元化、更高品質(zhì)發(fā)展，新的治理需求、服務(wù)需求更迭出現(xiàn)。數(shù)字孿生城市建設(shè)的最終指向在于服務(wù)城市主體的發(fā)展需求[14]。為了適應(yīng)這種動態(tài)發(fā)展的需求演進過程，城市必須聯(lián)合多方力量參與城市的智慧化演進，推動數(shù)據(jù)處理、地理信息、算法模型等領(lǐng)域能力和資源注入數(shù)字孿生城市建設(shè)，迅速建立起可持續(xù)的長效運營管理機制，讓各方參與者能在服務(wù)城市發(fā)展的同時，可以各取所需[11]。

4 結(jié)束語

新一代信息技術(shù)的群體躍遷和交叉融合，推動數(shù)字孿生城市從理論暢想逐漸走向落地開花，在各級政府的積極推動和不斷探索下，數(shù)字孿生與城市治理業(yè)務(wù)相結(jié)合，賦能城市更加安全有序地運行。本文介紹了數(shù)字孿生的定義及關(guān)鍵要素，系統(tǒng)梳理了數(shù)字孿生城市治理的技術(shù)支撐和運行現(xiàn)狀，分析了當(dāng)前以數(shù)字孿生賦能城市治理過程中遇到的問題和瓶頸，并在此基礎(chǔ)上提出了相應(yīng)的優(yōu)化路徑，對后期以數(shù)字孿生推動城市治理數(shù)字化轉(zhuǎn)型提供了一定的意見參考。