数字孪生技术引领智慧人居环境新突破

数字孪生技术引领智慧人居环境新突破

2024年世界城市日中国主场活动上，中国工程院院士吴志强提出，通过大数据、云计算等智慧手段建构城市元功能“四相”力模型，助力城市空间智能“绽放”。这一理念正在引领智慧人居环境领域的新一轮创新浪潮，其中，数字孪生技术作为关键支撑，正展现出前所未有的发展潜力。

在广西壮族自治区自然资源遥感院的数字孪生智慧园区项目中，这一前沿技术得到了生动体现。该项目通过构建数字孪生智慧园区平台，实现了对园区的全方位智能化管理。

平台总体架构由数据层、系统平台层、应用层三个部分组成。数据层负责收集环境监测、园区交通、公共服务等各类数据；平台层提供接口服务、组件服务和开发服务；应用层则实现了对智慧园区信息的收集、处理、分析和应用。

在场景建设方面，项目团队充分运用基础地理信息数据、新型基础测绘、实景还原技术等，打造出虚实融合的全要素管控园区。通过无人机获取的实景三维模型，以及3D建模技术完成的精细化模型，实现了对园区室内外环境的高精度还原。同时，平台还预置了24小时光影变化、阴晴雨雪霾天气变化等环境数据模型，能够模拟真实世界的天气、时间、光影变化。

北京清华同衡规划设计研究院副院长郑筱津指出，数据驱动的人居空间治理需要实现全要素协同。这不仅包括传统的耕地、森林、草原等静态数据，还需要融合人群活动、土地利用、交通出行等动态大数据，从而对人居空间规律形成新的认识。

在人口要素方面，通过手机信令数据，可以分析不同空间尺度下的人口通勤情况，为都市圈范围划定、产城关系研判提供数据支撑。产业要素方面，基于企业工商注册大数据，可以构建产业链、供应链、创新链的图谱空间化研究，为产业空间布局提供依据。空间要素方面，利用遥感影像及人口经济等多源时空数据，可以更及时精准地捕捉整体和局部细微变化特征。

郑筱津副院长强调，多时空尺度是数据驱动的人居空间治理的重要维度。通过充分利用多源大数据动态更新和颗粒度可控的特点，可以在不同时间周期和空间尺度上开展不同精细度的时空特征分析，推动时空资源与时空行动精准匹配。

从国家尺度的城镇空间格局研究，到省级（区域）尺度的人居空间多要素迁移分析，再到市级、区县级乃至街道（社区）尺度的精细化研究，数字孪生技术能够提供全方位、多层次的支持。例如，在市级尺度上，通过资源环境与社会经济数据，可以基于多因子评价模型测算城市资源环境承载能力和国土空间开发适宜性，为规划指标分解、三线划定等提供科学依据。

数字孪生技术在智慧人居环境中的应用，不仅体现在数据收集和分析阶段，更贯穿于规划、建设、运营的全生命周期。郑筱津副院长介绍，通过构建横纵互联贯通的数据底座，可以实现从画像分析、问题诊断、方案推演、规划决策、实施监测到评估预警的全流程管理。

在画像分析环节，利用手机信令、POI等动态数据，可以精准描绘不同人群的行为活动特征。在问题诊断环节，通过机器学习等技术，可以突破传统规划的定性分析局限。在方案推演环节，运用遥感数据、气象数据等，可以开展多情景模拟推演。在实施监测和评估预警环节，通过无人机、元宇宙等新技术，可以实现空天地多维实时感知。

随着数字孪生技术的不断发展和完善，其在智慧人居环境中的应用前景将更加广阔。从智慧园区到智慧城市，从单一要素管理到全要素协同，从静态规划到全生命周期动态管理，数字孪生技术正在为构建更加宜居、韧性、智慧的人居环境提供强大的技术支持。

正如吴志强院士所言，城市计算和数治城市的理念正在引领新一轮的城市发展变革。数字孪生技术作为这一变革的重要驱动力，必将为实现城市可持续发展、提升居民生活质量做出更大贡献。