全程領(lǐng)略蘇州河兩岸42公里岸線特色、“走遍”上海外環(huán)之內(nèi)約4000公里馬路……這些看似不太可能完成的任務(wù)，隨著上海數(shù)字孿生城市項(xiàng)目的推進(jìn)而逐漸變成現(xiàn)實(shí)。通過智能化全息測繪手段繪就出的“數(shù)字上?！?，將助力城市的精細(xì)化管理以及新型基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)等。
新民晚報“上海時刻”出品
更好服務(wù)城市規(guī)劃
蘇州河貫通工程年底有望基本實(shí)現(xiàn)，中心城區(qū)蘇州河從外白渡橋至外環(huán)線，總長約21公里，兩側(cè)岸線計(jì)42公里，涉及黃浦、虹口、靜安、普陀、長寧、嘉定等六個區(qū)，以風(fēng)景道串聯(lián)更大區(qū)域。
蘇州河21公里的航空遙測圖
近日，上海市住建委主任黃永平在接受媒體采訪時透露，蘇州河貫通工程將打造“一區(qū)一亮點(diǎn)”的功能性節(jié)點(diǎn)，比如長寧區(qū)的華東政法大學(xué)校區(qū)、普陀區(qū)的M50園區(qū)、靜安區(qū)的蘇河灣地區(qū)等，為沿線群眾提供更好的貫通體驗(yàn)。聽到這振奮人心的消息，你是否已經(jīng)有點(diǎn)迫不及待了呢？
近日，上海市測繪院首次公開了蘇州河沿線42公里的三維動畫影像（廣大讀者和網(wǎng)友還可以通過新民網(wǎng)以及新民App進(jìn)行觀看），讓人們提前領(lǐng)略即將貫通的蘇州河的風(fēng)采。據(jù)上海市測繪院基礎(chǔ)地理信息中心副主任吳張峰介紹，傳統(tǒng)的城市規(guī)劃都是基于規(guī)劃方案效果圖進(jìn)行方案比選，很難把相關(guān)因素直觀地展示和全盤考慮，所以一個方案的最終確定往往要經(jīng)歷反復(fù)的調(diào)整。
“通過智能化全息測繪手段，我們可以建立與現(xiàn)實(shí)世界一一映射的三維立體數(shù)字孿生世界，在其中加入未來的城市規(guī)劃要素，可以直觀地對城市規(guī)劃的方案進(jìn)行展示和比選，甚至可以跨時空地預(yù)演未來，輔助我們進(jìn)行規(guī)劃?！眳菑埛逋嘎?，在黃浦江、蘇州河區(qū)域的城市數(shù)字孿生場景中，實(shí)現(xiàn)了在三維孿生場景中多角度、全方位、生動直觀地展示建筑設(shè)計(jì)方案，規(guī)劃者可以高效地分析不同方案與周邊環(huán)境的協(xié)調(diào)性，利用相關(guān)算法自動計(jì)算出規(guī)劃方案是否符合控規(guī)要求，對方案效果進(jìn)行綜合比較，從而選擇出最佳方案，實(shí)現(xiàn)在數(shù)字孿生場景中規(guī)劃審批的目標(biāo)。
這段時間，研究團(tuán)隊(duì)就在考慮如何通過數(shù)字孿生城市技術(shù)為長三角一體化示范區(qū)發(fā)力?！叭涨?，《長三角生態(tài)綠色一體化發(fā)展示范區(qū)國土空間總體規(guī)劃（2019-2035年）》規(guī)劃草案已經(jīng)出臺，我們也進(jìn)行了充分的研究。在示范區(qū)中，如何將上海三維場景與江蘇和浙江的相關(guān)區(qū)域結(jié)合起來，利用全息測繪技術(shù)做區(qū)域城市體檢，這是目前工作的重點(diǎn)，這也會對于今后的示范區(qū)規(guī)劃產(chǎn)生非常大的作用。”
讓城市變得更“聰明”
“數(shù)字孿生”的概念由密歇根大學(xué)的Michael Grieves在十多年前首次提出，主要是指，“物理產(chǎn)品或資產(chǎn)的虛擬復(fù)制。此復(fù)制實(shí)時更新（或盡可能定期更新），以盡可能地匹配其真實(shí)世界”。最早由美國國家航空和航天局（NASA）用于對飛行器的真實(shí)運(yùn)行活動進(jìn)行鏡像仿真，后來被廣泛用于大型裝備制造領(lǐng)域。
“目前，我們已經(jīng)完成了張江地區(qū)的‘?dāng)?shù)字孿生’，而上海市外環(huán)之內(nèi)約4000公里的道路，將在今年年底之前全部實(shí)現(xiàn)全息掃描采集，進(jìn)行道路的實(shí)體化、部件化模型建立，并融入交通設(shè)施物聯(lián)感知數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)城市道路交通精細(xì)化管理?！鄙虾Ｊ袦y繪院副院長顧建祥表示，屆時這些道路三維場景也會通過一定的方式向普通公眾開放。
張江建筑三維模型
對于上海這樣一個超大型城市來說，交通問題往往是個痛點(diǎn)，而引發(fā)交通問題的很大因素就是人們對于馬路的不熟悉，即使是“老司機(jī)”，也未必對上海的每一條馬路都了解。但是隨著外環(huán)之內(nèi)的所有道路、信號燈、標(biāo)志線等道路交通所有部件信息，都在數(shù)字孿生城市中展現(xiàn)。未來，市民和游客在出行之前，只要先到相關(guān)路口瀏覽一下，不僅可以規(guī)劃路線，更可以提前了解到變道、虛實(shí)線等信息。
利用道路全息掃描數(shù)據(jù)建立與現(xiàn)實(shí)交通相對應(yīng)的數(shù)字交通孿生體，也將助力城市的精細(xì)化管理，特別是可以對車流量數(shù)據(jù)和道路設(shè)施實(shí)時傳感數(shù)據(jù)進(jìn)行模擬和分析預(yù)判，進(jìn)而對交通信號燈進(jìn)行實(shí)時的優(yōu)化控制?；诔鞘薪煌v史數(shù)據(jù)，可預(yù)判某個區(qū)域未來10分鐘至一小時的交通態(tài)勢，幫助交通管理部門在交通堵點(diǎn)出現(xiàn)前制定應(yīng)急預(yù)案、提前實(shí)施交通疏導(dǎo)措施，預(yù)防道路交通事故的發(fā)生。交通事故發(fā)生后，可以進(jìn)行區(qū)域路況識別與優(yōu)化，為救護(hù)車規(guī)劃最優(yōu)導(dǎo)航路徑，對車輛到達(dá)每個路口時間實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)預(yù)測，從而自動調(diào)控紅綠燈，大幅縮短救護(hù)車通勤時間，同時減少對城市正常交通的影響。
張江（藿香路-牛頓路）道路三維模型
城市面貌的日新月異，不僅展現(xiàn)在道路的變化上，也體現(xiàn)在一座座大樓的拔地而起。結(jié)合三維地圖，以及建筑自然幢分布、高度信息，可以直觀地展示住宅小區(qū)在全市的分布情況，包括商品房、動遷房、公租房、老公房等，發(fā)現(xiàn)問題所在，集中力量解決問題。
同時，利用三維建筑模型，可以對各種神經(jīng)元傳感器進(jìn)行直觀的管理，當(dāng)門磁傳感器、煙霧感應(yīng)器、溫濕度傳感器等室內(nèi)傳感器報警時，直接定位到對應(yīng)的自然幢、樓層、戶，迅速反映給相關(guān)部門進(jìn)行處理；利用電梯傳感器分布圖，不但可以分析出電梯的分布情況，找出缺少電梯建設(shè)的小區(qū)，還可以對電梯報警實(shí)時定位，實(shí)時遠(yuǎn)程指揮現(xiàn)場人員處理電梯問題；在歷史保護(hù)建筑的日常維護(hù)和管理中，三維場景也將發(fā)揮出巨大的作用，通過對于不同時期的數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，可以發(fā)現(xiàn)保護(hù)建筑的沉降等情況，而違章搭建以及拆除的部分也將一目了然。
推動智慧城市建設(shè)
隨著“新型基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)”被寫入2020年《政府工作報告》，“新基建”也被不斷提及，但是在有關(guān)專家看來，數(shù)字孿生城市的構(gòu)建將成為新基建的基建。數(shù)字孿生城市具有精準(zhǔn)映射的特性，即能夠通過空中、地面、地下、河道等各層面的傳感器布設(shè)，實(shí)現(xiàn)對城市道路、橋梁、井蓋、燈桿、建筑等基礎(chǔ)設(shè)施的全面數(shù)字化建模。同時也能對城市運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行充分感知和動態(tài)監(jiān)測，從而形成虛擬城市，在信息維度上對實(shí)體城市進(jìn)行精準(zhǔn)信息表達(dá)和映射。
中國信息通信研究院發(fā)布的《數(shù)字孿生城市研究報告（2019）》中指出，數(shù)字孿生城市已成為各地政府推進(jìn)智慧城市建設(shè)的主流模式選擇，產(chǎn)業(yè)界也將其視為技術(shù)創(chuàng)新的風(fēng)向標(biāo)、發(fā)展的新機(jī)遇，數(shù)字孿生應(yīng)用已在部分領(lǐng)域率先展開，在杭州城市大腦運(yùn)營指揮中心，從后臺系統(tǒng)選中城市大腦市級平臺，一座數(shù)字孿生城市便呈現(xiàn)在大屏之上，通過大數(shù)據(jù)、云計(jì)算、人工智能等手段推進(jìn)城市治理現(xiàn)代化，大城市也可以變得更“聰明”。
城市精細(xì)化治理的內(nèi)容大到公共服務(wù)設(shè)施、慢行交通設(shè)施和城市開放空間等社區(qū)改造，小到綠化景觀、城市部件等具體對象。數(shù)字孿生城市不僅為城市綜合治理持續(xù)深化提供保障，也為城市安全管理、城市智慧交通建設(shè)等提供信息支撐。
在全息測繪實(shí)景模型中，所有的路燈、垃圾箱、攝像頭等城市部件的位置、大小和朝向都與實(shí)地一模一樣，所以智能化全息測繪成果也被稱為“城市家具的數(shù)字孿生”，更有利于實(shí)現(xiàn)“像繡花般”一樣的城市精細(xì)化管理要求。
道路可量測實(shí)景提供多角度觀察的地理環(huán)境，真實(shí)地記錄城市的面貌，因?yàn)槠淇梢?、可量、可鏈接、可挖掘等特點(diǎn)，結(jié)合計(jì)算機(jī)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，可以為市政、交通、城管、公安、應(yīng)急等多個領(lǐng)域定制實(shí)景化的可分析三維場景，打造“一網(wǎng)統(tǒng)管”的空間數(shù)字底座。
今年2月，上海市發(fā)布了《關(guān)于進(jìn)一步加快智慧城市建設(shè)的若干意見》，計(jì)劃通過智慧城市建設(shè)，全面深化推動城市的數(shù)據(jù)共享、運(yùn)用及管理工作。其中明確，2022年將上海建設(shè)成為全球新型智慧城市的排頭兵，引領(lǐng)全國智慧社會、智慧政府發(fā)展的先行者。探索建設(shè)數(shù)字孿生城市，數(shù)字化模擬城市全要素生態(tài)資源，構(gòu)建城市智能運(yùn)行的數(shù)字底座，無疑將進(jìn)一步推動智慧城市建設(shè)，輔助我們“規(guī)劃未來”、“選擇未來”，使得云端體驗(yàn)城市管理和社會活動成為可能，拓展了現(xiàn)實(shí)生活的維度，對于拉動數(shù)字新基建需求，帶動招商引資、工業(yè)旅游等線上經(jīng)濟(jì)的發(fā)展具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。
新民眼工作室 方翔
編輯 | 黃佳琪 唐夢葭
