深化數(shù)字孿生應用 提升城市大腦能力

杜偉杰 李俊鋒

浙江省自啟動實施數(shù)字孿生應用試點以來，以數(shù)字孿生為主跑道，加快構(gòu)建城市大腦建設體系，推進多個地市在城市交通綜合治理、防汛防臺應急管理、水利水務精準調(diào)配、旅游景區(qū)監(jiān)測預警等多個領(lǐng)域積極探索實踐，取得了一定成效

從已有應用場景來看，數(shù)字孿生在城市治理中的應用場景存在兩方面傾向：一是局部化、單項化，目前更多的是在某個城市場景中局部、甚至點上應用，且只是把數(shù)字孿生作為單項技術(shù)來應用，城市區(qū)域級大場景、整體性的集成化應用仍匱乏；二是重治理、輕服務，目前絕大多數(shù)應用是為政府治理提供支撐，市民能夠體驗和應用的數(shù)字孿生服務仍匱乏。

數(shù)字孿生通過物聯(lián)感知、信息建模、泛在網(wǎng)絡等技術(shù)集成，將物理空間全要素數(shù)字化和虛擬化、全狀態(tài)實時化和可視化，并通過虛實交互反饋、數(shù)據(jù)融合分析、決策迭代優(yōu)化等手段，實現(xiàn)對復雜場景和不確定性問題的智能化診斷、預測和控制，與“大腦”在監(jiān)測分析的基礎(chǔ)上通過數(shù)據(jù)全量歸集、資源多維集成，提升預測預警和戰(zhàn)略目標管理能力，實現(xiàn)由數(shù)字化向智能化智慧化躍升，在理念和路徑上高度一致。

數(shù)字孿生在城市治理中的應用尚處于初級階段

近年來，隨著技術(shù)成熟度的不斷提升，數(shù)字孿生加快落地應用，在城市治理中涌現(xiàn)了一批典型應用場景，特別是浙江省自啟動實施數(shù)字孿生應用試點以來，以數(shù)字孿生為主跑道，加快構(gòu)建城市大腦建設體系，推進多個地市在城市交通綜合治理、防汛防臺應急管理、水利水務精準調(diào)配、旅游景區(qū)監(jiān)測預警等多個領(lǐng)域積極探索實踐，取得了一定成效。如杭州東站樞紐智治應用、“亞運三館”智慧管理調(diào)度應用、寧波市應急管理綜合應用、金華蘭江流域數(shù)字孿生應用、嘉興數(shù)字孿生水網(wǎng)、臺州防汛防臺與船港通、教育直通車與親農(nóng)在線等應用，通過數(shù)字孿生支撐應用場景強化運行監(jiān)測、預測預警，有效提升了實戰(zhàn)實效能力。但總體來看，數(shù)字孿生在城市治理中的應用仍處于探索期，主要還存在以下四方面問題急需攻克：

應用廣度和深度有待進一步拓展。數(shù)字孿生在城市治理中的應用場景仍較少，擴面提質(zhì)是現(xiàn)階段的重點所在。從已有應用場景來看，存在兩方面傾向：一是局部化、單項化，目前更多的是在某個城市場景中局部、甚至點上應用，且只是把數(shù)字孿生作為單項技術(shù)來應用，城市區(qū)域級大場景、整體性的集成化應用仍匱乏；二是重治理、輕服務，目前絕大多數(shù)應用是為政府治理提供支撐，市民能夠體驗和應用的數(shù)字孿生服務仍匱乏。部分應用僅通過數(shù)字仿生實現(xiàn)了空間可視化，離智能化還有較大差距。從需求來看，根據(jù)各地調(diào)研反映，在城市治理多個領(lǐng)域既有現(xiàn)實迫切需求也有技術(shù)實現(xiàn)可能，可作為數(shù)字孿生應用拓展和深化的突破口，包括城市地下空間等人力不易觀測場景、?；愤\輸?shù)热肆Σ豢杉皥鼍?、多因素多主體復雜動態(tài)場景、城市規(guī)劃仿真預判場景、基于一張圖的個性化生活服務場景等。

城市大腦對數(shù)字孿生應用集成支撐有待強化。一方面，數(shù)字孿生應用場景分散，2021年浙江省圍繞城市防內(nèi)澇等11個領(lǐng)域?qū)嵤┝藘膳鷶?shù)字孿生應用試點，并要求未列入試點的暫不開展數(shù)字孿生建設工作，根據(jù)調(diào)研，多個地市已在試點外建設數(shù)字孿生應用，部分應用未與城市大腦互聯(lián)互通。另一方面，多跨協(xié)同機制仍不完善，城市大腦仍未突破垂直應用建設為主導格局，缺乏整體協(xié)調(diào)聯(lián)動，數(shù)據(jù)匯聚和智能模型算法研發(fā)沉淀不足，對應用的智能化支撐能力尚未真正形成。

數(shù)據(jù)標準化規(guī)范化治理能力亟待提升。城市運行和管理數(shù)據(jù)具有點多面廣、多源異構(gòu)的特征，數(shù)據(jù)規(guī)范建設滯后、缺乏問題突出，更多依賴各開發(fā)運營商的自家標準，而且隨著數(shù)字孿生滾動擴展，由于標準缺失或級別局限，數(shù)據(jù)集成、融合和統(tǒng)一處理將越來越高。同時，城市物聯(lián)網(wǎng)等數(shù)據(jù)感知采集關(guān)鍵基礎(chǔ)設施普遍不完善、不均衡，數(shù)據(jù)實時動態(tài)感知、全量多維采集能力參差不齊，且數(shù)據(jù)較分散，不同業(yè)務條線設備不同，缺乏統(tǒng)一的物聯(lián)網(wǎng)業(yè)務平臺接入、匯聚數(shù)據(jù)。

市場化建設運營模式需要加快破題。數(shù)字孿生應用具有全要素、全時空、全主體特征，資金投入更高，更需要市場化模式的支撐。根據(jù)調(diào)研地方統(tǒng)計，65%的數(shù)字孿生應用項目資金來源為政府財政資金，10%為政企合作投資，25%左右為市場投資，但市場投資的項目一般為自建自用，具有“私域私家”屬性，在城市公共或準公共治理服務領(lǐng)域如何構(gòu)建市場化模式仍未真正破題。另外，數(shù)字孿生具有知識高集成特征，模型、算法、規(guī)則等密集，在仿真實驗、模擬推演、增強現(xiàn)實、人機交互等方面具有增值服務廣闊開發(fā)潛力。根據(jù)調(diào)研預測，隨著數(shù)字孿生城市的高位部署和技術(shù)的加速成熟，數(shù)字孿生市場將保持50%以上的高增長率，特別是增值服務將迎來爆發(fā)式增長，可作為提升多元主體積極性和參與度的突破口。

以數(shù)字孿生支撐應用場景創(chuàng)新，提升城市大腦實戰(zhàn)實效能力

加強創(chuàng)新突破，豐富數(shù)字孿生應用場景

堅持以數(shù)字孿生為主跑道，加速由單點、局部向城市全域、整體拓展，不斷促進城市治理現(xiàn)代化。

一是推進“數(shù)字孿生+”應用建設，推動各地量力而行，結(jié)合城市大腦智能要素和智能模塊建設需求，積極實施“數(shù)字孿生+”應用建設專項行動，突出高頻急用先行，以城市地下空間監(jiān)測、?；愤\輸、多因素多主體復雜動態(tài)系統(tǒng)治理、城市規(guī)劃仿真預判等場景為重點，由點向面擴展，由治理向服務延伸，不斷提升數(shù)字孿生應用覆蓋面和實效度。

二是完善“城市大腦+數(shù)字孿生跑道”建設，參照“一本賬”模式，加強對全省數(shù)字孿生應用場景清單化管理，定期征集、動態(tài)更新，推進各地體系化規(guī)范化建設數(shù)字孿生應用場景。

三是完善數(shù)字孿生應用試點年度評估、終期驗收管理機制，及時總結(jié)推廣試點建設成果，探索實行申報驗收命名制和智能化水平星級評定制相結(jié)合，推進試點提質(zhì)擴面。

強化綜合集成，增強城市大腦整體效能

聚焦提升城市治理“一網(wǎng)統(tǒng)管”水平，夯實“城市大腦”統(tǒng)一智能底座地位和作用。

一是打造數(shù)字孿生統(tǒng)一平臺底座，充分依托浙江省域空間治理數(shù)字化平臺集成性、整體性優(yōu)勢，聚焦打造城市數(shù)字孿生體，進一步強化城市信息模型（CIM）、建筑信息模型（BIM）、地理信息系統(tǒng)（GIS）等技術(shù)和數(shù)據(jù)、模型、算法等數(shù)字資源的集成，完善實體映射、鏡像模型、仿真分析、虛擬融合、綜合渲染等功能，持續(xù)提升平臺自主學習優(yōu)化、智能精準執(zhí)行和科學智能決策能力，形成全省統(tǒng)一的數(shù)字孿生平臺底座。

二是推進大腦與應用互聯(lián)互通系統(tǒng)集成，全省按照“系統(tǒng)大腦+城市大腦”的體系架構(gòu)，推進各地市結(jié)合實際和特點，完善城市大腦迭代升級的頂層設計，建立市域統(tǒng)一的城市運行生命體征指標體系，破解數(shù)據(jù)碎片化、應用分散化問題，并完善城市運行預測預警規(guī)則和動態(tài)模擬、仿真推演結(jié)果應用機制。

三是強化多跨協(xié)同機制建設，進一步明晰省市縣三級責任邊界，強化省市縣一體、部門間協(xié)作，省級部門強化業(yè)務指導和應用推廣，積極推動業(yè)務系統(tǒng)與各地城市大腦對接協(xié)同，推動各地市參照省數(shù)字孿生工作專班模式，在完善城市大腦組織領(lǐng)導的架構(gòu)下，建立由大數(shù)據(jù)部門牽頭、經(jīng)信、發(fā)改、交通、建設等多部門組成的城市數(shù)字孿生工作專班。

完善數(shù)據(jù)治理，構(gòu)建全時全量數(shù)據(jù)資源

以多源多維數(shù)據(jù)集成融合、關(guān)聯(lián)分析、開發(fā)應用為重點，從標準、技術(shù)、基礎(chǔ)設施等維度強化規(guī)范治理，建立與數(shù)字孿生應用相匹配的全時全量數(shù)據(jù)資源體系。

一是建立健全數(shù)字孿生技術(shù)和應用標準規(guī)范體系，按照“省級建指南、市級定標準”模式，建立體現(xiàn)城市主體地位和作用的數(shù)字孿生標準規(guī)范體系。積極推廣杭州城市大腦立法經(jīng)驗，支持有條件的地市制定出臺促進數(shù)字孿生應用和城市大腦建設的地方性法規(guī)。

二是提升多源異構(gòu)數(shù)據(jù)深度融合和處理能力，聚焦海量城市數(shù)據(jù)開發(fā)利用、數(shù)字化建模、最優(yōu)策略推演等數(shù)字孿生應用關(guān)鍵技術(shù)，依托省城市大腦產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟，組織開展一批數(shù)字孿生協(xié)同攻關(guān)項目，加快推進數(shù)字孿生智能算法、全息建模、政策仿真推演等技術(shù)研發(fā)及通用化。

三是不斷升級城市數(shù)據(jù)采集裝備和能力，推進各地加強自動獲取、智能提取、全息測繪等基礎(chǔ)設施建設，在空中、地面、地下、河道等城市空間加快鋪設新型測繪設施和物聯(lián)感知設施。搶抓數(shù)字孿生城市建設機遇，依托杭州濱江物聯(lián)網(wǎng)小鎮(zhèn)、嘉興中新嘉善智能傳感產(chǎn)業(yè)平臺等，加強智慧治理、萬物互聯(lián)需要的新型傳感設備功能研發(fā)、產(chǎn)品創(chuàng)新。

提升多元共建，完善建設運營生態(tài)

更加注重多方協(xié)同運作，探索“多方主體參與、生態(tài)協(xié)同跟進、專業(yè)長效運營”的運營管理模式，逐步建立應用共建、風險共擔、利益共享的合作機制。

一是充分發(fā)揮政府投資對社會資本的引導帶動作用，通過發(fā)布數(shù)字孿生場景機會清單、實施項目后補助等方式，吸引企業(yè)和社會主體參與數(shù)字孿生應用建設，逐步完善多元投融資格局。

二是建立多元主體全鏈條參與機制，推進數(shù)字孿生應用項目由主管部門、承建單位、第三方機構(gòu)、專家團隊、用戶等共同參與立項、建設、驗收。鼓勵數(shù)字孿生頭部企業(yè)搭建數(shù)字孿生公共服務平臺，推廣低代碼、零代碼等開發(fā)方式，降低數(shù)字孿生應用場景搭建門檻。

三是創(chuàng)新拓展商業(yè)化模式，支持數(shù)字孿生建設運營主體以數(shù)據(jù)運營、技術(shù)賦能、生態(tài)協(xié)作等方式，開放提供高精度開發(fā)模型、數(shù)字化仿真試驗平臺、多方協(xié)作平臺，培育做大數(shù)字孿生增值服務。發(fā)揮浙江數(shù)字經(jīng)濟先行和集聚優(yōu)勢，在數(shù)字孿生技術(shù)創(chuàng)新、應用開發(fā)、增值服務等領(lǐng)域培育認定一批獨角獸企業(yè)、瞪羚企業(yè)。

（作者杜偉杰單位：浙江省經(jīng)濟信息中心；作者李俊鋒單位：浙江建設職業(yè)技術(shù)學院）