（作者：Linda Poon，Citylab专栏作家，专注于气候变化和城市生活。）
佛罗里达州奥兰多市40 平方英里的都会区可能很快就会“委身”于奥兰多经济伙伴关系 (OEP) 的办公室内。该集团与游戏公司 Unity 合作开发了该地区的 3D 模型——从市中心一直到佛罗里达州中部东部边缘的太空海岸——该市可以向潜在投资者展示其力争成长为科创中心的愿景与蓝图。
“这将是一个带有 180 度 LED 屏幕的圆形房间，”OEP 总裁兼首席执行官 Tim Giuliani 说。“然后在中间，我们正在计划建立全息图像，该地区的数字孪生模型将在这里栩栩如生。”
奥兰多计划中的展示是新技术的华丽用途之一，被誉为城市规划的潜在游戏规则改变者。就像政策制定者的模拟城市一样，数字孪生让城市不仅可以创建虚拟模型，还可以对新政策或基础设施项目的模拟运行推演，并在现实世界做出决定之前预判它们的潜在影响。
它们也可能是城市在所谓的虚拟世界竞赛中更切实的机会之一，虚拟世界是一个身临其境的网络世界，一些城市领导人认为这是城市生活的未来。通过静态和实时数据的 3D 映射和分析，市政当局和企业越来越多地采用数字孪生技术——尽管许多潜在用途迄今为止仍然令人期待。
奥兰多希望将其数字孪生技术用于虚拟旅游之外。它还希望通过数字孪生预判不同领域的投资决策，如交通系统升级将会如何影响建筑环境及其居民。其他几个美国城市正在建立复制品来模拟交通拥堵战略并推动净零气候目标。作为软件公司 Cityzenith的清洁城市清洁未来活动的一部分，拉斯维加斯、洛杉矶、纽约和凤凰城都在建造数字孪生以降低建筑排放。在全球范围内，从新加坡到赫尔辛基和迪拜的城市也在投资这项技术，目标从推动可持续发展到促进虚拟旅游。
该技术可以帮助官员降低新建筑的运营成本和碳排放，并避免在项目完成后进行昂贵的改造。在城市地区面临的日益迫在眉睫的气候危机中，它可以使城市能够测试各种措施应对海平面上升和城市高温的有效性。据一项研究预测，到 2030 年，数字孪生技术可以为城市节省约2800 亿美元。
但是创建一个不仅仅是为了展示的数字孪生是一项长期承诺。“我们在这里谈论的实际上是庞大的数据集，”新加坡土地管理局的 Victor Khoo 说，“随着时间的推移，您还需要拥有良好的技术生态系统来管理您的数据。它不是一次完成的；它必须是一个可持续的计划。” 对于一些有抱负的城市来说，这可能具有挑战性。
城市数字孪生的场景验证
虽然大多数城市仍处于构建自己的数字孪生的早期阶段，但虚拟新加坡已经是“数字孪生技术可以做什么”的现场测试案例。这个岛国的模型包括超过 300 万张在街道上拍摄的图像和 160,000 张从空中拍摄的图像，以及以 3-D 绘制的数十亿个数据点，总计超过 100 TB 的原始数据。该模型的基础将依赖于 14 个核心数据集，涵盖从土地利用到树木覆盖再到地下公用设施的方方面面。
该模型被认为是新加坡作为一个城市国家可持续建设目标的关键。近 600 万人生活在仅 280 平方英里的土地上，几乎没有出错的余地。
新加坡国家花园滨海湾花园的 3D“现实网格”使测绘团队能够捕捉植被的形状和其他属性。”——由新加坡土地管理局提供
“我们想要一个智能、准确、可靠和一致的数字孪生，”Khoo 说。他领导着新加坡的全国 3-D 测绘活动，该活动于 2014 年启动，以高分辨率记录该岛的地形和建筑环境的要素。
Khoo 说，数据模型之所以聪明，是因为它可以区分建筑物和树木，区分道路和人行道等，从而更容易测试各个元素在各种模拟中的反应。窗户、屋顶和建筑物的外墙也被定义为独立的数据资产单位。
在最近的一项数字孪生实验中，研究人员希望通过研究建筑物每个部分获得多少阳光来计算城市可以从其垂直结构中利用的太阳能量。“科学家们通过查看屋顶上的每一平方米，他们会知道，如果将太阳能电池板放在右侧 [而不是] 左侧，我可以获得更多能量，”Khoo 补充说，他们还可以优化可以放置的面板数量，以最大限度地提高效益。
在新加坡“为降温而战”的过程中，它也在审视新的发展可能如何影响环境。当开发商提议建造一座新建筑时，该模型被用来分析它可能如何影响风流、阴影和已经难以忍受的城市热岛效应。
3-D 现实网格图像的拼贴。——由新加坡土地管理局提供
为了保持数字模型的相关性，必须对其进行更新以反映快速变化的城市。在国家测绘活动中，随着团队继续收集和改进这些核心数据集，将在资金允许的情况下不断绘制和重新绘制整个岛屿的地图，每五年重复一次航空测绘，每两到三年重复一次街道测绘。
未来，他希望能够将数字孪生用于广泛的其他用途，从通过“数字取证”重建事故现场，到自动驾驶汽车和机器人的场景规划。
“我的团队专注于开发能够满足尽可能多应用的数字孪生。”Khoo 说。
开放数据未兑现的承诺
正如 Cityzenith 首席执行官 Michael Jansen 所看到的，数字孪生是 2010 年代开放数据运动的自然进展，当时城市向公众提供了大量数据，但通常没有以社区和技术人员易于使用的方式来进行数据供给。“我认为数字孪生将兑现开放数据未能兑现的承诺，”他说，“说实话，如果没有数字孪生来使这些数据有意义，那么开放数据就是浪费钱。”
卡内基梅隆大学改造城市研究所所长雷·加斯蒂尔说，数字孪生还可以更好地向公众展示数据如何推动政策决策，但这很棘手。“创建一个看起来足够真实以供人们识别的（整个城市）可视化所需的数据量非常高，”他说。“即使是迄今为止在城市中完成的最佳作品，你所获得的表现水平也无法达到你在复杂的游戏电影动画中看到的水平。”
他补充说，对于大多数城市来说，工作将首先集中在一个特定的地理区域或地点。Cityzenith 通过其 Clean Cities Clean Futures 活动在美国四个城市部署了数字孪生技术，从特定的商业区开始帮助建筑实现脱碳。预计到今年年底将与10个城市签约，然后将其数字孪生服务推向全球。
詹森表示，在每个城市，他们都在与当地官员合作，并直接与建筑业主合作，通过传感器监测能源消耗、空气质量和碳排放等情况。收集的数据将与当地公共数据和人工智能相结合，旨在最终创建整个城市的数字孪生，管理人员和政策制定者可以在其中测试能源效率措施，并最终简化建筑改造过程。
与此同时，在奥兰多，朱利安尼表示，该市已经在收集将进入奥兰多经济伙伴关系数字孪生体的大部分数据，随着时间的推移，他们的数据集将随着与包括银行、房地产集团和公用事业在内的更多合作伙伴的合作而不断增长。 “然后，所有这些不同的利益相关者将能够将数字孪生平台用于他们自己的目的——用于规划、投资策略和发现机会。”
然而，即使是最先进的系统，预计也会遇到挑战。在新加坡，他们的数字孪生承诺会做很多事情，但它还不能反映这座城市的一切。Khoo 说他的团队还没有将数字孪生考虑或设计到系统中的更多应用程序。
“我们的数据很大一部分是通过国家测绘计划收集的。有些还在路上，有些仍然是我们梦想的一部分，”他说，“重要的是我们已经在路上，这就是我们管理城市的未来。”
文章来源：https://www.bloomberg.com/news/features/2022-04-05/digital-twins-mark-cities-first-foray-into-the-metaverse?srnd=citylab
