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與任何城市一樣，波士頓也在不斷變化。舊樓倒塌，新樓拔地而起。公共交通蜿蜒穿過(guò)城市。 從學(xué)校到雜貨店再到樹(shù)木，到處都是風(fēng)景。

多年來(lái)，該市一直希望在數字3D模型中捕捉所有這些，以便在規劃決策在現實(shí)世界中生效之前幫助指導規劃決策。這種模式出現在2015年，三年后，這座城市將向公眾開(kāi)放。

這個(gè)數字孿生包含建筑物、交通、樹(shù)木、日光和陰影以及興趣點(diǎn)的當前景觀(guān)。它還包含擬建和在建建筑，并作為波士頓多年來(lái)的樣子檔案。

       波士頓規劃與發(fā)展局(Boston Planning And Development Agency)地理信息系統地圖(GIS)副主任卡羅琳·貝內特(Carolyn Bennett)說(shuō)，“這就像是一種活生生的內容，里面有檔案，有現在，然后才有未來(lái)?！薄八谀撤N程度上涵蓋了整個(gè)領(lǐng)域，我認為這對該機構和整個(gè)波士頓都是有幫助的?！?/span>

　　數字孿生是給定系統、地點(diǎn)或事物的3D虛擬復制品，允許城市和業(yè)主在現實(shí)世界中實(shí)施更改之前測試更改。從洛杉磯到德克薩斯州沿海以及其他地區的城市越來(lái)越多地使用這項技術(shù)來(lái)研究城市必須面對的發(fā)展、交通、氣候變化和無(wú)數其他情況的影響。

　　伊利諾伊理工大學(xué)(Illinois Tech)機械與航空航天工程副教授安基特·斯里瓦斯塔瓦(Ankit Sriastava)說(shuō)，“在你真正在現實(shí)世界中做出這些改變之前，你可以模擬你的決定對物理物體的影響，在這種情況下是城市或校園?！薄八箾Q策更受數據驅動(dòng)，成本也更低，因為你可以嘗試各種可能性?！?/span>

　　但是，需要花費大量的時(shí)間和精力來(lái)確保數字孿生保持新?tīng)顟B(tài)并幫助城市向前發(fā)展。

在數字領(lǐng)域捕捉城市

　　Bennett說(shuō)，自2005年以來(lái)，波士頓一直在討論如何將這座城市的大量數據整合到3D模型中?？捎脭祿ü┧拖滤?、交通、稅包等的地理空間數據。

　　現在，波士頓的數字孿生包含該數據庫。城市可以使用它來(lái)查看開(kāi)發(fā)建議及其在住房、分區和停車(chē)方面對社區的影響。規劃人員可以從其他來(lái)源獲取城市熱島數據，并將其疊加到孿生上，以可視化建筑物、不透水表面和樹(shù)冠等方面的溫度。

　　“這是一種更好的方式來(lái)形象化我們作為規劃者的工作，”Bennett說(shuō)?！拔覀円?D形式進(jìn)行計劃。我們不是2D機構。我們以現有形式看待世界，因此您必須以3D形式看待它?！?/span>

　　田納西州查塔努加(Chattanooga)還發(fā)現，數字孿生是一種有用的工具，可以包含其收集的數據。

　　“我們能不能把所有這些實(shí)時(shí)數據放到一個(gè)共同的生態(tài)系統中，在那里我們可以很好地了解正在發(fā)生的事情？”橡樹(shù)嶺國家實(shí)驗室(Oak Ridge National Laboratory)計算城市科學(xué)研究部門(mén)的負責人吉博·桑亞爾(Jibo Sanyal)說(shuō)。

　　橡樹(shù)嶺和國家可再生能源實(shí)驗室的研究人員與查塔努加合作建立了一個(gè)數字孿生模型，有助于預測和緩解交通擁堵。Sanyal是該項目的技術(shù)和戰略負責人。

　　來(lái)自500個(gè)不同來(lái)源的信息，例如交通攝像頭、911數據、雷達探測器和氣象站，輸入到查塔努加的數字孿生中。Sanyal說(shuō)，在這個(gè)虛擬領(lǐng)域內進(jìn)行的交通擁堵實(shí)驗表明，交通流量提高了30%，從而提高了能源效率。

　　研究人員使用這些數字孿生實(shí)驗的結果來(lái)實(shí)現現實(shí)世界的變化。例如，交通規劃人員通常在上午和下午的交通高峰期收集數據。但是當研究人員在查塔努加的Shallowford路進(jìn)行數字孿生實(shí)驗時(shí)，他們發(fā)現90%以上的汽車(chē)在中午高峰期間被紅燈攔住。

　　在現實(shí)世界中，這些研究人員利用這些實(shí)驗的洞察力重新計算了Shallowford路沿線(xiàn)交通信號燈的計時(shí)，以減少擁堵。Sanyal說(shuō)，他們現在可以根據交通狀況每四分鐘改變一次信號模式。

　　查塔努加擁有該國十分繁忙的貨運走廊之一，因此數字孿生兄弟也允許做出長(cháng)期決策。例如，城市想知道，在一天中的某些時(shí)候，司機將路肩用作行車(chē)道是否有意義？Sanyal說(shuō)，在這項工作中使用數字孿生兄弟可以降低評估成本。

　　他說(shuō)：“當他們發(fā)表一篇很好的論文，通常是一篇很有說(shuō)服力的論文時(shí)，很多研究就真的停止了，但在現實(shí)世界中實(shí)際實(shí)施它的機會(huì )往往并不存在?！??！安樗诱媸翘袅?。他們實(shí)際上讓我們進(jìn)去和他們一起改變交通燈的設置，如果需要的話(huà)，對它們進(jìn)行稍微不同的配置，并在現實(shí)世界中運行這些實(shí)驗。然后我們觀(guān)察之前和之后，以確定我們看到了哪些改進(jìn)?！?/span>

　　盡管研究人員目前僅控制一條走廊沿線(xiàn)的信號，但Sanyal表示，他預計他們將在一年內控制約 100 個(gè)信號，覆蓋查塔努加市中心和該市其他交通繁忙的地區。

構成城市的建筑

　　數字孿生還可以幫助城市和業(yè)主減少能源消耗。

　　城市產(chǎn)生了全球約75%的溫室氣體排放量。為了減少這種污染，紐約、波士頓和華盛頓特區等城市制定了未來(lái)建筑凈零碳排放的目標。

　　但是，除了購買(mǎi)碳補償之外，對建筑物進(jìn)行脫碳還需要分析和實(shí)施能源管理系統和可再生能源戰略。Cityzenith是專(zhuān)注于開(kāi)發(fā)有助于實(shí)現這一目標的城市數字雙胞胎的公司之一。

　　首席執行官邁克爾詹森說(shuō)，該模型可以從少至兩到五座建筑物開(kāi)始。業(yè)主使用模板輸入數據，生成的數字孿生可幫助他們根據建筑物的年齡、狀況和用途等因素運行和優(yōu)化模擬。目標是擁有更多節能建筑，從而擁有更多城市。

　　拉斯維加斯和紐約市已經(jīng)采用了這項技術(shù)，鳳凰城和其他美國和歐洲城市有望效仿。Jansen 說(shuō)，Cityzenith計劃在今年圣誕節前將這項技術(shù)捐贈給總共10個(gè)城市，到2024年將捐贈給總共100個(gè)城市。

數字孿生的障礙

　　Jansen說(shuō)，實(shí)施digital twins的主要障礙之一是確保所有必要的數據都已到位，以構建模型?！皵底謱\生不是買(mǎi)來(lái)的，”他說(shuō)?！八鼈兪窃斐鰜?lái)的?！?/span>

　　伊利諾伊理工大學(xué)建筑工程助理教授穆罕默德·海達里內賈德(Mohammad Heidarinejad)說(shuō)，由于大城市已經(jīng)擁有大量數據，預計其中更多城市將使用數字孿生。他補充說(shuō)，在五到十年內，這些模型也可能應用于更多的小城市。

　　但城市和房地產(chǎn)所有者將在這一過(guò)程中面臨障礙。Heidarinejad說(shuō)，用無(wú)人機或掃描捕捉現實(shí)需要大量存儲空間，再加上數字孿生兄弟必須隨著(zhù)現實(shí)世界中事物的變化而發(fā)展。(波士頓每年更新兩次其車(chē)型。)

來(lái)源：千家網(wǎng)