「技术」“洞见数字孪生”丨万碧玉： 基于城市仿真系统的数字孪生城市规划( 二 )
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从2010年开始 ， CIM（City Information Modeling城市信息模型）概念被提出 ， 是以城市信息数据为基础 ， 建立起三维城市空间模型和城市信息的有机综合体 ， 从数据上讲是由大场景的GIS（地理信息系统）数据和BIM数据构成并作为智慧城市建设的基础数据 。
在BIM、CIM的基础上加载城市的环境数据（风、水、空气、污染物等）以及城市社会经济数据（人口、产业、信息、资产等）等相关数据 ， 并把这一些数据落实到空间上去 ， 这便是DSM（Digital Spatial Model城市数字空间模型）的概念 。 作为一个基本的技术手段 ， CSS（City Simulation System城市仿真系统）可基于BIM + CIM + DSM的技术支撑平台 ， 承载城市空间规划信息 ， 对城市规划、建设、管理在虚拟仿真的基础上进行分析和预测 ， 被认为是智慧城市、数字孪生城市规划的一个非常有用的技术手段 。
未来 ， 以建筑物信息建模和地理信息系统集成CIM等综合数据软件所提供的基础数据 ， 通过在城市内广泛使用物联网传感器获取实时数据 ， 经过大数据与AI（人工智能）的处理 ， 生成和评估城市在不同场景的应用 ， 帮助科学规划与管理城市 。
城市仿真系统与数字孪生城市
城市仿真系统可基于构建的城市信息模型技术支撑平台 ， 承载城市空间规划信息平台系统 。 完成城市环境仿真分析、城市内涝分析、仿真数据管理等功能模块 。 基于CIM与CFD（计算流体力学）理论等科学方法实现定量计算辅助决策 ， 在城市规划管理全寿命周期内实现城市未来预测、规划方案评估、应急决策辅助等辅助决策功能 。 选择出最优城市规划方案 ， 实施最科学城市建设施工 ， 完成宜居城市设施和建筑 ， 实现城市管理优化等目标 。
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实现城市实时大数据和海量城市仿真数据交互使用、互相补充的城市信息系统 ， 实现既具有基于规划融合要求的严格统一管理的城市基础数据 ， 又具有实时监测大数据和城市仿真海量预测数据的综合智慧城市应用系统 。
城市仿真系统是支持数字孪生城市的一个非常有用的技术手段 。 城市大数据是城市仿真系统的基础 ， 对工程数据、模型数据、场景数据等进行管理 。 对接城市数字空间模型与基础数据库 ， 组织城市发展规划 ， 利用城市地形地貌、城市现状、规划前景等大量信息数据 ， 组织与管理城市仿真数据基础 。 充分利用现有大数据的有关数据、管理体系与物理体系 ， 推动大数据系统和仿真结合 ， 发展成城市的有效决策辅助平台 。
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城市环境仿真系统可以把一般用眼睛直接观察不到的空气等的流体及其温度分布 ， 通过可视化技术使其变为容易理解的数据 。 城市环境仿真分析包括风环境预测、污染物扩散预测、城市热岛预测、水环境水资源的预测以及城市预防水灾能力预测（海绵城市）等计算流体力学仿真内容 ， 例如考虑洪水 ， 暴雨等特殊条件下对城市的影响 ， 考虑下水系统出现故障时的水位影响 ， 考虑干旱时河流湖泊的水位变化 ， 并根据分析结果提出应急改进方案 。
通过数字孪生城市也可以实现城市数据管理、城市多源数据融合、环境仿真分析 ， 从而使城市建立数据封闭赋能体系 ， 对城市空间布局模式实现密度适当、形态科学合理、对城市可持续发展原则的规划思考 ， 实现土地资源的最优配置 ， 达到控制人类对城市空间的利用活动可能产生的消极外部效应 ， 实现城市精细化管理 。
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