创新型智慧城市建设共性问题；新时代数字孪生助力顶层设计

 智慧城市建设进入了新一轮的飞速发展时期。现阶段，我国已经成为了全世界建设智慧城市规模最大的国家，据不完全统计，2017年，全国已有五百多座城市启动或在建智慧城市，智慧城市已经成为了我国推进供给侧结构性变革的关键内容，成为了推进以人为核心的新型城镇化的有效途径，成为了城市可持续性健康发展的关键支撑。只不过，中国建设智慧城市仍然存有一些共性问题。

 近期，中国电子信息产业发展研究院与集成电路评测中心副主任杨春立在接受记者采访时表示，我国智慧城市建设现阶段存有的共性问题的主要原因是一些智慧城市顶层设计的失灵。她认为，在技术上，数字孪生+CIM(城市信息模型)是最被看好的方式。现阶段在制造领域(大飞机、大轮船、高铁等)极端复杂的产品里面都用到了数字孪生，它的核心是搭建一个物理和信息交互的仿真模型。

一、做好智慧城市顶层设计

 据了解，从2009年开始我国智慧城市发展经历了三个时期。一是从2009年到2012年基本概念导入期;二是从2013年到2016年快速建设期;三是从2017年到现在，国家明确提出要构建创新型智慧城市建设目标，构建一部分创新型智慧城市的试点示范。

 在这三个时期中，智慧城市的顶层设计在逐步地优化和健全。初期，我们依照企业架构的模式，SOA、IEM这些工程方法论，IT治理的模式等推进智慧城市的顶层设计。从2013年开始，我们按照‘梳子模型’进行智慧城市顶层设计。

 在智慧城市梳子形顶层设计中，梳子的“筋”是由诸多子平台生成的可组装、可拆卸的智慧城市应用服务平台。梳子的“齿”，指的是若干个单独存在的行业应用系统，与应用服务平台组装在一起可生成智慧城市的各种应用，拆卸也可单独运作。智慧城市梳子形的体系架构在当时达到了许多城市柔性、灵活的要求，解决了信息孤岛、跨部门之间的联合问题。

 可以说，智慧城市是信息系统的大综合、大集成、大联合。大集成指的是各领域信息系统并不是简单的堆积，而是运用科学的系统集成方式，实现同构、异构系统的有机衔接，互联互通。大联合指的是各系统之间可联合作业，高效率处理各种事务。另外，各种系统具备可扩展性、开放性，因此也是可发展升级的。从这个层面来看，智慧城市很像一棵智慧树，根茎是基础设施;树干是城市的运作、运营;树叶就是智慧城市各个领域的应用，包括产业。

 搞好智慧城市建设的顶层设计，要依据城市资源环境承载能力、要素禀赋和竞争优势，得出智慧城市建设的整体要求、基本活动以及有关活动的首要任务、通用方法、基本要求等，为智慧城市建设工作提供引导，防止出现各职能部门各行其是、信息孤岛等城市信息化建设问题。在智慧城市顶层设计中，要紧紧围绕群众个人、企事业单位、政府机构三个主体，重点阐释怎样搞好连接、平台、安全等方面的工作。

二、以数字孪生+城市信息模型建设创新型智慧城市

 智慧城市顶层设计还需要考虑到智慧城市建设的目标、实现的方式、实施的途径。创新型智慧城市建设要以人为本、动态更新，要按照系统思维去建设。智慧主要展现在新技术的应用，比方说人工智能、区块链，最终目标全是为服务城市。

 因此，创新型智慧城市要从盲目追求土地资源空间的城市发展等旧模式中摆脱出来，要把政府部门、公司企业、城市居民作为创新型智慧城市建设中不可或缺的主体，确立各方需要担负的职责，创建政企民“共建、共创、共享、共惠”的新格局。

 智慧城市的关键要素是里边的数据流、数据资源，因此需要创建让数据可以依法交换流动，可以依法开发利用，可以精确追溯责任，可动态分配权益的一套体制。为了解决这些问题，达到目标，这几年开始探索“以数字孪生加城市信息模型(CIM)来推动、实施智慧城市”的顶层设计。

 数字孪生就是指通过对物理世界的人、物、事件等所有要素数字化，在网络空间塑造一个与之相对应的“虚拟世界”，形成物理维度上的实体世界和信息维度上的数字世界同生共存、虚实交融的格局。

 城市信息模型(CIM)是以城市信息数据为基础，创建起三维城市空间模型和城市信息的有机综合体。从范畴上讲是大场景的GIS数据+小场景的BIM数据+物联网以及与人工智能、大数据技术的有机结合，从技术上讲是数字孪生+BIM。

 据了解，在制造领域中，比如飞机、大轮船、高铁等，都运用了数字孪生，它的核心便是创建一个物理和信息的模型，在虚拟空间里边不停地去对模型进行优化和更新。从实物产品来说，本来是必须生产出真正的原型产品，进行不断的检测和验证。如今运用了数字孪生技术性后，能够在软件里边就不停地优化、检测和验证，大幅度缩短产品研发的周期，提升 了效率。数字雄安也运用了这类建设模式。

 基于数字孪生+城市信息模型(CIM)的创新型智慧城市建设方法论有下面几个特点：一是加强顶层设计，遵循大视野、凸重点、重实效的原则。二是数据驱动，即城市数据的融合与动态分析，比如动态采集、融合共享、发掘分析空间尺度的GIS数据、建筑尺度的BIM数据、城市运作数据、人口数据等各维度、各尺度的城市数据，通过将静态、物质性、阶段性的智慧城市提升为动态、人本、全周期的创新型智慧城市运作模式，提升 城市运营管理和服务品质和水平。三是重视各方协作，通过多元化利益相关主体交互参与，转变政府为主导的单一化建设模式。

 CIM的建设主要是要将GIS、BIM、物联网、人工智能、大数据等技术性搞好融合。尤其是当前BIM数据库，GIS数据库现已到较为成熟的阶段，伴随着数字孪生技术应用逐步推进，CIM建设已不存在技术性阻碍。