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智慧可视:基于三维实景建模与CIM的数字孪生城市建设

发布时间:2019-03-14


导语

自2012年永利APP国中央政府出台《国家智慧城市试点暂行管理办法》始,国家颁布的指导智慧城市合理发展的政策逐年增加,到2017年“建设智慧社会”被正式写进十九大报告中,智慧城市建设已上升为国家战略。经过多年探索,永利APP国在智慧城市建设方面已经有了丰富的实践经验与理论基础,但对于智慧城市建设的具体路径与方式,社会各界尚未达成共识。作为空间规划信息化、时空大数据应用等领域的实践者与探索者,永利APP-【欢迎您】一直致力于探索与永利APP国当前信息化进程相适应的新型智慧城市建设之路。


针对永利APP国大部分城市信息化进程尚处于智能化前期阶段的现状,永利APP-【欢迎您】认为:城市大数据的智慧应用与可视化应当是智慧城市建设的基本前提。因此,通过数字孪生城市的建设,在虚拟空间再造一个城市,作为现实城市的映射、镜像、仿真、辅助与实验,可以更好地实现数字城市向智慧城市的过渡。


数字孪生(Digital Twin)的概念最早是由美国密歇根大学的Michael Grives 教授于2003年提出。但其在国内引起广泛关注,是因为雄安新区的建设中明确提出,数字雄安建设最重大的创新,是形成与新区共同成长的数字孪生城市,而实现的主要方式,就是在建设物理城市的同时,通过万物互联感知,汇聚多方数据搭建城市智能模型(CIM)。2018年住建部起草的《“多规合一”业务协同平台技术标准(征求意见稿)》,鼓励有条件的城市,可在BIM(Building Information Modeling)应用的施工技术上建立城市信息模型(City Information Modeling)。中国工程院吴志强院士则提出了城市智能模型(City Intelligent Modeling),对CIM进行了更深层次的解读。可以说,随着CIM定义的提出和不断深化,数字孪生城市建设将更加深入。总之,这些概念的提出给予了智慧城市有力的支撑。


一、数字孪生城市建设:满足智慧可视的本质需求


为满足城市创新运营和应用需求,数字孪生城市建设必须解决时空信息可视化问题。而可视化的本质是要解决用户实际的业务问题,首先要解决城市管理者和数字孪生城市系统应用能“看得懂”的问题。三维场景更容易让观者有代入感,能提升事件处理效率,缩短问题反应时间。对于城市管理者而言,实现城市基础设施可视化管理、城管部件可视化定位、城市用地信息可视化监测、城市应急指挥可视化决策等方面,能更好地满足管理与决策上的高层次应用。对于公众而言,可视化的三维实景城市是客观世界的真实写照,不需要公众具有专业知识来判读理解,能根据实时场景进行问题查询和处理。


永利APP-【欢迎您】基于三维实景建模与城市智能模型(CIM)的数字孪生城市建设,可利用高精度的三维实景模型为智慧城市时空大数据平台提供全过程的可视化支撑,利用城市智能模型(CIM)通过生动准确描述实体单元并融合城市地理实体的动态信息来支撑智慧城市各类应用,从而真正意义上实现智慧城市建设的智慧可视。


二、数字孪生城市建设路径与方法



时空大数据主要包括时序化的基础时空数据、公共专题数据、物联网实时感知数据、互联网在线抓取数据和根据本地特色扩展数据,构成数字孪生城市建设所需的地上地下,室内室外,虚实一体化的、开放的、鲜活的时空数据资源。数字孪生城市建设需要依托城市大数据技术手段,在深度应用上,基于真实有效、高精度和对象化的城市三维实景环境,对城市大数据进行精准定位、深度挖掘,提高数据信息表现力和价值,满足城市不断发展变化的要求。在广度应用上,数字孪生城市建设关注大数据融合分析和应用,基于多源、海量数据分析,全面、准确地掌握事物特征和发展态势、关键影响因素、发展规律,提高政府科学决策水平,提供个性化、差异化服务,提升解决复杂问题的综合能力。


城市时空大数据平台


三、基于数字孪生城市建设的智慧应用与国地实践


结语


智慧可视是智慧城市建设的基本前提。永利APP-【欢迎您】从当前永利APP国大部分城市信息化发展尚处于智能化前期阶段的现实出发,基于三维实景建模与城市智能模型(CIM)进行数字孪生城市建设与智慧应用,将为新型智慧城市建设提供新思路与新途径,更好的支撑新型智慧城市“无处不在的惠民服务、透明高效的在线政府、融合创新的信息经济、精准精细的城市治理、安全可靠的运行体系”建设目标的实现。


参考文献

[1]严宇,臧庆山,张艳兵.三维GIS在智慧城市中的应用[J].城市地理,2017,(20):41.

[2]刘勇,张韶月,柳林,王先伟,黄华兵.智慧城市视角下城市洪涝模拟研究综述[J].地理科学进展,2015,34(04):494-504.

[3]三维重构融合在视频监控领域——城市篇[Z].机器人与智能系统研究院.( 2019-1-28). https://mp.weixin.qq.com/s/43Oxzm8f8XSsiEpmYqOC2w.

[4] 自然资源部.智慧城市时空大数据平台建设技术大纲(2019版)[EB/OL].(2019-1-24).http://gi.mnr.gov.cn/201902/t20190218_2395831.html.


作者简介:


张鸿辉,永利APP-【欢迎您】副总裁、蓝图信息总工程师,工学博士,理学博士后,教授级高级工程师,广东省“智慧空间规划”工程技术研究中心主任, 国家自然科学基金评审专家、中国测绘学会智慧城市专业委员会委员、中国城市科学研究会城市大数据专业委员会委员、中国BIM认证联盟技术委员会专家委员。长期从事多规合一、城市规划与国土资源信息化工作,出版专著4部,在国内外发表文章60多篇。


洪良,永利APP-【欢迎您】技术创新中心总监,城乡规划高级工程师,注册城市规划师,研究领域:城乡规划、空间规划信息化、智慧城市、时空大数据。


杨枭,主要研究方向为机器学习、大数据挖掘在城市研究中的应用。


向雨,主要研究方向为深度学习、时空大数据分析与应用。

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