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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。公共交通蜿蜒穿過城市。 從學校到雜貨店再到樹木，到處都是風景。
多年來，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放。
這個數字孿生包含建筑物、交通、樹木、日光和陰影以及興趣點的當前景觀。它還包含擬建和在建建筑，并作為波士頓多年來的樣子檔案。
波士頓規劃與發展局(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，“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?！薄八谀撤N程度上涵蓋了整個領域，我認為這對該機構和整個波士頓都是有幫助的?！?/span>
數字孿生是給定系統、地點或事物的3D虛擬復制品，允許城市和業主在現實世界中實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越多地使用這項技術來研究城市必須面對的發展、交通、氣候變化和無數其他情況的影響。
伊利諾伊理工大學(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，“在你真正在現實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，成本也更低，因為你可以嘗試各種可能性?！?/span>
但是，需要花費大量的時間和精力來確保數字孿生保持新狀態并幫助城市向前發展。
在數字領域捕捉城市
Bennett說，自2005年以來，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。城市可以使用它來查看開發建議及其在住房、分區和停車方面對社區的影響。規劃人員可以從其他來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、不透水表面和樹冠等方面的溫度。
“這是一種更好的方式來形象化我們作為規劃者的工作，”Bennett說?！拔覀円?D形式進行計劃。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時數據放到一個共同的生態系統中，在那里我們可以很好地了解正在發生的事情？”橡樹嶺國家實驗室(Oak Ridge National Laboratory)計算城市科學研究部門的負責人吉博·桑亞爾(Jibo Sanyal)說。
橡樹嶺和國家可再生能源實驗室的研究人員與查塔努加合作建立了一個數字孿生模型，有助于預測和緩解交通擁堵。Sanyal是該項目的技術和戰略負責人。
來自500個不同來源的信息，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，在這個虛擬領域內進行的交通擁堵實驗表明，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驗的結果來實現現實世界的變化。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路進行數字孿生實驗時，他們發現90%以上的汽車在中午高峰期間被紅燈攔住。
在現實世界中，這些研究人員利用這些實驗的洞察力重新計算了Shallowford路沿線交通信號燈的計時，以減少擁堵。Sanyal說，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期決策。例如，城市想知道，在一天中的某些時候，司機將路肩用作行車道是否有意義？Sanyal說，在這項工作中使用數字孿生兄弟可以降低評估成本。
他說：“當他們發表一篇很好的論文，通常是一篇很有說服力的論文時，很多研究就真的停止了，但在現實世界中實際實施它的機會往往并不存在?！??！安樗诱媸翘袅?。他們實際上讓我們進去和他們一起改變交通燈的設置，如果需要的話，對它們進行稍微不同的配置，并在現實世界中運行這些實驗。然后我們觀察之前和之后，以確定我們看到了哪些改進?！?/span>
盡管研究人員目前僅控制一條走廊沿線的信號，但Sanyal表示，他預計他們將在一年內控制約 100 個信號，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主減少能源消耗。
城市產生了全球約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建筑凈零碳排放的目標。
但是，除了購買碳補償之外，對建筑物進行脫碳還需要分析和實施能源管理系統和可再生能源戰略。Cityzenith是專注于開發有助于實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，該模型可以從少至兩到五座建筑物開始。業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采用了這項技術，鳳凰城和其他美國和歐洲城市有望效仿。Jansen 說，Cityzenith計劃在今年圣誕節前將這項技術捐贈給總共10個城市，到2024年將捐贈給總共100個城市。
數字孿生的障礙
Jansen說，實施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\生不是買來的，”他說?！八鼈兪窃斐鰜淼??！?/span>
伊利諾伊理工大學建筑工程助理教授穆罕默德·海達里內賈德(Mohammad Heidarinejad)說，由于大城市已經擁有大量數據，預計其中更多城市將使用數字孿生。他補充說，在五到十年內，這些模型也可能應用于更多的小城市。
但城市和房地產所有者將在這一過程中面臨障礙。Heidarinejad說，用無人機或掃描捕捉現實需要大量存儲空間，再加上數字孿生兄弟必須隨著現實世界中事物的變化而發展。(波士頓每年更新兩次其車型。)
來源：千家網
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