智慧城市建設(shè)進(jìn)入了新一輪的飛速發(fā)展時(shí)期?，F(xiàn)階段，我國已經(jīng)成為了全世界建設(shè)智慧城市規(guī)模最大的國家，據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，2017年，全國已有五百多座城市啟動(dòng)或在建智慧城市，智慧城市已經(jīng)成為了我國推進(jìn)供給側(cè)結(jié)構(gòu)性變革的關(guān)鍵內(nèi)容，成為了推進(jìn)以人為核心的新型城鎮(zhèn)化的有效途徑，成為了城市可持續(xù)性健康發(fā)展的關(guān)鍵支撐。只不過，中國建設(shè)智慧城市仍然存有一些共性問題。
近期，中國電子信息產(chǎn)業(yè)發(fā)展研究院與集成電路評(píng)測(cè)中心副主任楊春立在接受記者采訪時(shí)表示，我國智慧城市建設(shè)現(xiàn)階段存有的共性問題的主要原因是一些智慧城市頂層設(shè)計(jì)的失靈。她認(rèn)為，在技術(shù)上，數(shù)字孿生+CIM(城市信息模型)是最被看好的方式?，F(xiàn)階段在制造領(lǐng)域(大飛機(jī)、大輪船、高鐵等)極端復(fù)雜的產(chǎn)品里面都用到了數(shù)字孿生，它的核心是搭建一個(gè)物理和信息交互的仿真模型。
一、做好智慧城市頂層設(shè)計(jì)
據(jù)了解，從2009年開始我國智慧城市發(fā)展經(jīng)歷了三個(gè)時(shí)期。一是從2009年到2012年基本概念導(dǎo)入期;二是從2013年到2016年快速建設(shè)期;三是從2017年到現(xiàn)在，國家明確提出要構(gòu)建創(chuàng)新型智慧城市建設(shè)目標(biāo)，構(gòu)建一部分創(chuàng)新型智慧城市的試點(diǎn)示范。
在這三個(gè)時(shí)期中，智慧城市的頂層設(shè)計(jì)在逐步地優(yōu)化和健全。初期，我們依照企業(yè)架構(gòu)的模式，SOA、IEM這些工程方法論，IT治理的模式等推進(jìn)智慧城市的頂層設(shè)計(jì)。從2013年開始，我們按照‘梳子模型’進(jìn)行智慧城市頂層設(shè)計(jì)。
在智慧城市梳子形頂層設(shè)計(jì)中，梳子的“筋”是由諸多子平臺(tái)生成的可組裝、可拆卸的智慧城市應(yīng)用服務(wù)平臺(tái)。梳子的“齒”，指的是若干個(gè)單獨(dú)存在的行業(yè)應(yīng)用系統(tǒng)，與應(yīng)用服務(wù)平臺(tái)組裝在一起可生成智慧城市的各種應(yīng)用，拆卸也可單獨(dú)運(yùn)作。智慧城市梳子形的體系架構(gòu)在當(dāng)時(shí)達(dá)到了許多城市柔性、靈活的要求，解決了信息孤島、跨部門之間的聯(lián)合問題。
可以說，智慧城市是信息系統(tǒng)的大綜合、大集成、大聯(lián)合。大集成指的是各領(lǐng)域信息系統(tǒng)并不是簡(jiǎn)單的堆積，而是運(yùn)用科學(xué)的系統(tǒng)集成方式，實(shí)現(xiàn)同構(gòu)、異構(gòu)系統(tǒng)的有機(jī)銜接，互聯(lián)互通。大聯(lián)合指的是各系統(tǒng)之間可聯(lián)合作業(yè)，高效率處理各種事務(wù)。另外，各種系統(tǒng)具備可擴(kuò)展性、開放性，因此也是可發(fā)展升級(jí)的。從這個(gè)層面來看，智慧城市很像一棵智慧樹，根莖是基礎(chǔ)設(shè)施;樹干是城市的運(yùn)作、運(yùn)營;樹葉就是智慧城市各個(gè)領(lǐng)域的應(yīng)用，包括產(chǎn)業(yè)。
搞好智慧城市建設(shè)的頂層設(shè)計(jì)，要依據(jù)城市資源環(huán)境承載能力、要素稟賦和競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)，得出智慧城市建設(shè)的整體要求、基本活動(dòng)以及有關(guān)活動(dòng)的首要任務(wù)、通用方法、基本要求等，為智慧城市建設(shè)工作提供引導(dǎo)，防止出現(xiàn)各職能部門各行其是、信息孤島等城市信息化建設(shè)問題。在智慧城市頂層設(shè)計(jì)中，要緊緊圍繞群眾個(gè)人、企事業(yè)單位、政府機(jī)構(gòu)三個(gè)主體，重點(diǎn)闡釋怎樣搞好連接、平臺(tái)、安全等方面的工作。
二、以數(shù)字孿生+城市信息模型建設(shè)創(chuàng)新型智慧城市
智慧城市頂層設(shè)計(jì)還需要考慮到智慧城市建設(shè)的目標(biāo)、實(shí)現(xiàn)的方式、實(shí)施的途徑。創(chuàng)新型智慧城市建設(shè)要以人為本、動(dòng)態(tài)更新，要按照系統(tǒng)思維去建設(shè)。智慧主要展現(xiàn)在新技術(shù)的應(yīng)用，比方說人工智能、區(qū)塊鏈，最終目標(biāo)全是為服務(wù)城市。
因此，創(chuàng)新型智慧城市要從盲目追求土地資源空間的城市發(fā)展等舊模式中擺脫出來，要把政府部門、公司企業(yè)、城市居民作為創(chuàng)新型智慧城市建設(shè)中不可或缺的主體，確立各方需要擔(dān)負(fù)的職責(zé)，創(chuàng)建政企民“共建、共創(chuàng)、共享、共惠”的新格局。
智慧城市的關(guān)鍵要素是里邊的數(shù)據(jù)流、數(shù)據(jù)資源，因此需要?jiǎng)?chuàng)建讓數(shù)據(jù)可以依法交換流動(dòng)，可以依法開發(fā)利用，可以精確追溯責(zé)任，可動(dòng)態(tài)分配權(quán)益的一套體制。為了解決這些問題，達(dá)到目標(biāo)，這幾年開始探索“以數(shù)字孿生加城市信息模型(CIM)來推動(dòng)、實(shí)施智慧城市”的頂層設(shè)計(jì)。
數(shù)字孿生就是指通過對(duì)物理世界的人、物、事件等所有要素?cái)?shù)字化，在網(wǎng)絡(luò)空間塑造一個(gè)與之相對(duì)應(yīng)的“虛擬世界”，形成物理維度上的實(shí)體世界和信息維度上的數(shù)字世界同生共存、虛實(shí)交融的格局。
城市信息模型(CIM)是以城市信息數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，創(chuàng)建起三維城市空間模型和城市信息的有機(jī)綜合體。從范疇上講是大場(chǎng)景的GIS數(shù)據(jù)+小場(chǎng)景的BIM數(shù)據(jù)+物聯(lián)網(wǎng)以及與人工智能、大數(shù)據(jù)技術(shù)的有機(jī)結(jié)合，從技術(shù)上講是數(shù)字孿生+BIM。
據(jù)了解，在制造領(lǐng)域中，比如飛機(jī)、大輪船、高鐵等，都運(yùn)用了數(shù)字孿生，它的核心便是創(chuàng)建一個(gè)物理和信息的模型，在虛擬空間里邊不停地去對(duì)模型進(jìn)行優(yōu)化和更新。從實(shí)物產(chǎn)品來說，本來是必須生產(chǎn)出真正的原型產(chǎn)品，進(jìn)行不斷的檢測(cè)和驗(yàn)證。如今運(yùn)用了數(shù)字孿生技術(shù)性后，能夠在軟件里邊就不停地優(yōu)化、檢測(cè)和驗(yàn)證，大幅度縮短產(chǎn)品研發(fā)的周期，提升 了效率。數(shù)字雄安也運(yùn)用了這類建設(shè)模式。
基于數(shù)字孿生+城市信息模型(CIM)的創(chuàng)新型智慧城市建設(shè)方法論有下面幾個(gè)特點(diǎn)：一是加強(qiáng)頂層設(shè)計(jì)，遵循大視野、凸重點(diǎn)、重實(shí)效的原則。二是數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)，即城市數(shù)據(jù)的融合與動(dòng)態(tài)分析，比如動(dòng)態(tài)采集、融合共享、發(fā)掘分析空間尺度的GIS數(shù)據(jù)、建筑尺度的BIM數(shù)據(jù)、城市運(yùn)作數(shù)據(jù)、人口數(shù)據(jù)等各維度、各尺度的城市數(shù)據(jù)，通過將靜態(tài)、物質(zhì)性、階段性的智慧城市提升為動(dòng)態(tài)、人本、全周期的創(chuàng)新型智慧城市運(yùn)作模式，提升 城市運(yùn)營管理和服務(wù)品質(zhì)和水平。三是重視各方協(xié)作，通過多元化利益相關(guān)主體交互參與，轉(zhuǎn)變政府為主導(dǎo)的單一化建設(shè)模式。
CIM的建設(shè)主要是要將GIS、BIM、物聯(lián)網(wǎng)、人工智能、大數(shù)據(jù)等技術(shù)性搞好融合。尤其是當(dāng)前BIM數(shù)據(jù)庫，GIS數(shù)據(jù)庫現(xiàn)已到較為成熟的階段，伴隨著數(shù)字孿生技術(shù)應(yīng)用逐步推進(jìn)，CIM建設(shè)已不存在技術(shù)性阻礙。