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上海战略所|推进上海数字孪生城市建设的四个建议

徐珺
2022-11-09 14:21
来源:澎湃新闻
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数字孪生,这一最早被应用于美国阿波罗项目飞行器维保任务的新兴技术,正日益成为信息化时代经济社会变革的强大助力。其中,数字孪生城市作为一项重要内容,通常是指利用数字孪生技术,以数字化方式创建城市物理实体的虚拟映射,从而仿真、预测、交互与控制城市物理实体的全生命周期过程,以实现城市物理空间、社会空间在数字空间的多维映射和连接。作为未来城市形态演变的“新方向”和城市数字化转型的“新底座”,深刻认识和积极推进数字孪生城市建设,对于上海进一步推动城市数字化转型具有重要意义。 

数字孪生城市整体发展态势

数字孪生城市在经历了2017-2018年的概念培育期、2019-2021年的技术架构和场景试点期后,已迎来了整体性落地重大机遇,相关技术概念、应用场景、政策引导和产业生态共识度不断提高,已迎来了整体性落地机遇期。

1、功能定位逐步明确

一是“新底座”地位逐步确立。伴随城市尤其是特大、超大城市治理半径的扩大、治理粒度的细化和治理维度的立体化,上海、浙江、天津、广东等试点地区正加快数字孪生技术在城市体检、公共安全、生态环境等领域的应用。同时,数字孪生城市也是未来“元宇宙”城市的重要数字基础设施,将助力元宇宙拟真型场景的快速落地,有效协助城市治理的智能跃升和城市资产的高效运维。在上海市全面推进城市数字化转型的“十四五”规划中,已明确提出“面向数字时代的城市功能定位,加强软硬协同的数字化公共供给,加快推动城市形态向数字孪生演进,构筑城市数字化转型‘新底座’”。

二是“主模式”构成逐渐清晰。近年来,数字孪生城市相关的城市信息模型、实景三维城市、物模型、城市仿真等相关概念相继出现。经历几年的发展,业界普遍认为,各条技术路线最终都将走向数字孪生城市,他们将更好发挥各自突出的技术优势,实现集地理信息、物联感知、信息模型、算法仿真、虚实交互等技术能力于一体的数字孪生城市技术簇。

2、应用场景日趋明朗

一是应用分类逐步清晰。历次智慧城市建设所形成的重复功能正经历逐步整合,不同应用将进一步融合为两大类服务平台,即城市政务服务平台,如一网通办、一网统管类服务,以及垂直公共服务平台,如交通、文旅、经济、生态等领域特色服务。同时,关键入口进一步整合,健康码、交通码、就医码等“多码合一”进程加速。

二是高价值场景加速涌现。相关统计显示,2021年数字孪生城市相关公开招投标数达200多个,金额近百亿,较上年大幅增长。当前,应用热点主要分布在公共服务与管理(占比超50%)、社区发展、智能建筑、环境、交通和公共事业等领域,以强化城市的模拟、监控、诊断、预测和控制能力为主方向。面向未来,高价值场景将更侧重于强化数字孪生对城市运行规律的洞察能力,用以提高城市物质、智力、文化、信息等资源的配置效率,更好应对复杂和不确定性问题,更主动参与和引导全球议题。如面向集约型内涵式发展要求,集合城市更新、风貌保护、生态涵养等功能于一体的国土资源全生命周期管理系统孕育壮大。又如伴随新冠疫情影响下的经济形态调整,数字会展、数字赛事、数字文旅、数字园区等数字孪生平台日益活跃。再如国际城市案例征集中,40%以上都已开始关注如何以数字孪生助力城市确立在环保与低碳等议题上的领先地位。

3、政策引导日益强化

自2018年4月,中共中央国务院在关于对《河北雄安新区规划纲要》的批复中提出“坚持数字城市与现实城市同步规划、同步建设”要求以来,中央和多部委相继出台政策文件,加快数字孪生技术、应用、产业的发展。2021年3月,“探索建设数字孪生城市”首次纳入《国民经济和社会发展第十四个五年规划和2035年远景目标纲要》,为数字孪生城市建设提供了国家战略指引。住建部联合工信部、中央网信办等部委加快城市信息模型(CIM)平台试点应用,并出台系列标准。国家工信部等十部门印发《5G 应用“扬帆”行动计划(2021-2023年)》(工信部联通信〔2021〕77号)指出“探索构建数字孪生城市,提高城市感知能力”。自然资源部大力构建实景三维中国,为数字中国建设提供统一的空间基底。在国家政策指引下,多地立足当地实际,出台了相关地方政策,加快推进数字孪生技术与智慧城市建设的融合发展,推进数字孪生城市建设的政策环境逐步成熟。

4、协同生态初步形成

一是核心技术产业阵营逐步壮大。依托主要技术环节,已初步形成空间地理信息类、城市信息模型类、建筑信息建模类、感知和标识类、数据融合与渲染类、模拟仿真推演类、交互与控制类等主要产业阵营,中国互联网协会数字孪生技术应用工作委员会等协会联盟积极协调推进,数字孪生城市产业链基本形成。二是标准化工作加速布局。国际标准化组织/国际电工委员会(ISO/IEC)、全国信息技术标准化技术委员会、全国通信标准化技术委员会、全国智能建筑及居住区数字化标准化技术委员会等纷纷成立数字孪生工作组,成为引领数字孪生标准化工作的“主阵地”。重点围绕地理信息、物联感知、信息模型、城市仿真、交互控制等技术的集成与互通,多项关键标准立项工作正式启动。 

推进上海数字孪生城市的对策建议

当前,在政产学研协同推进下,数字孪生城市发展态势良好,但也需直面技术框架不清晰、标准体系不统一、应用场景不突出、建设模式不成熟和产业生态不健全等一系列发展中的问题。下一步,上海应紧密契合数字时代的城市功能定位,全方位谋划、全过程统筹,着力构筑城市数字化转型“新底座”。

1、以技术为引擎,标准为基底,构建数字孪生城市实施框架

一是着力构建主体技术簇并强化集成。围绕“七可”能力实现需求,构建“感知和标识+空间地理信息+建模与渲染+算法与仿真+交互与控制”五位一体的数字孪生城市技术体系。同时,围绕规划建设运营全过程,明确各阶段技术集成重点,整体性系统性实施推进。

二是科学打造数字孪生城市标准体系。以统一、开放、可操作为原则,重点围绕总体、数据、平台设施、应用场景、安全、运行等方面建立标准。以共性支撑为基础强化总体标准和数据标准研制,以关键技术为核心推进感知互联、实体映射、多维建模、仿真推演、可视化、虚实交互等技术标准制定,以融合应用为导向确立城市建设、治理与服务多维度应用场景标准。

2、以需求为引领,治理为导向,筛选数字孪生城市高价值场景

一是围绕“人、物、动、态”全要素,持续推进超大城市运行数字体征系统建设,提升“实时体检”能力。更好契合自然资源部、住建部相关城市体检规程覆盖需求,推动体征指标更全面细致超前,探索城市运行平台化管理新路径。

二是聚焦“看不见、不好管、难预料”的痛点堵点,组合打造应用场景,提升“敏捷响应”能力。积极贯彻“一网统管”高效处置一件事目标,聚焦应急一张图、防疫一张网、交通拥堵治理、危化品管理、公共安全等场景,着力解决精准化预判、精细化处置及跨行业跨部门协同综合治理方面的突出难题。

三是契合“绿色、集约、包容”时代要求,孕育储备战略性、前瞻性场景,提升“现代化治理”能力。如积极打造碳足迹监测与减排模拟场景,精准施策双碳目标;又如打造国土空间资源监测和规建管一体化平台,实现国土资源全生命周期监管,服务内涵式发展;再如打造城市更新集成管理平台,统筹城市更新、社区微更新及品质生活圈打造,兼顾公平与效率,提升决策质量。同时,加强需求约束成效评估,践行以评促建,推动应用与底座的融合互促。

3、以系统性为核心,可持续为要求,创新数字孪生城市建设模式

一是规范项目全过程交付流程。严控过程和系统性风险,建设环节强化接口、集成、应用服务能力建设,提升模型与应用场景适配性;运营环节发展模型托管、政企协同运营等模式,发挥模型资产多场景支撑能力并有效挖掘增值服务。二是推动商业模式创新。探索政府与企业、公民共建共享模式,试点向企业开放数字孪生城市底座,结合平价平台、低代码开发环境和补贴政策,引导企业开展业务转型,鼓励公民参与城市信息模型更新。如“北京CBD高质量发展18条”已提出鼓励企业构建企业级应用,并给予一定奖励。三是创新多元投融资模式。合理运用风险投资基金、政府产业基金、专项债等投资方式,积极发挥政府资金对金融和社会资本的引导带动作用。四是强化质量认证约束。构建数字孪生城市领域质量认证体系,完善产业质量信号传导反馈机制、促进市场供需对接和结构优化。

4、以自主可控为依托,要素协同为重点,优化数字孪生产业生态

一是强化核心产业引导,促进全链条产业协作。依托临港数字孪生城市建设、浦东引领区及五大新城数字化底座试点,推动打造一批数字孪生产业园区或基地,引导和支持龙头企业围绕三维可视化建模、仿真渲染、图形化引擎,空间计算、GPU芯片、虚实交互等关键技术开展协调攻关,助力中小企业创新孵化,实现内生安全自主创新。二是推进数据资产利用与保护。高水平打造数字孪生城市公共服务平台,有效聚合数据并探索资产化路径,在有效保证用户隐私前提下挖掘数据效用,服务构建数据驱动型治理模式,促进数据资产交易共享。三是加大数字孪生人才育用。依托第三方协会、联盟等力量,开展数字孪生人才培训培养,建设数字孪生人才认证体系,完善人才成长通道。

(作者徐珺系上海发展战略研究所研究员、副所长)

    责任编辑:田春玲
    图片编辑:张同泽
    校对:张艳
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