“城市-建筑-人”耦合視角下數字孿生技術應用與分圈層場景構建*

鄔 櫻 李愛群

(1.北京建筑大學理學院, 北京 100044; 2.北京建筑大學土木與交通工程學院, 北京 100044;3.東南大學土木工程學院, 南京 210096)

0 引 言

數字孿生(Digital Twin)是以數字化方式創建物理實體的虛擬模型,借助數據模擬物理實體在現實環境中的行為,通過虛實交互反饋、數據融合分析、決策迭代優化等手段,為物理實體增加或擴展新的能力。作為一種充分利用模型、數據、智能并集成多學科的技術,數字孿生面向產品全生命周期過程,發揮連接物理世界和信息世界的橋梁和紐帶作用,提供更加實時、高效、智能的服務[1]。

數字孿生理念最早由美國密歇根大學的邁克爾·格里夫斯(Michael Grieves)教授提出,后用鏡像空間模型和信息鏡像模型進行了較為詳細的闡釋,并經邁克爾·格里夫斯多次修正后終在其著作中正式確立了“數字孿生”的表述;與此同時,美國國家航空航天局(NASA)和美國空軍聯合提出了面向未來飛行器的數字孿生范例,即飛行器數字孿生概念;美國空軍研究實驗室(AFRL)引入數字孿生技術應用于預測飛機結構壽命的概念模型,而后在NASA發布的信息技術和處理路線圖中正式使用了“數字孿生”一詞[2-5]。隨即數字孿生演變為一種新的釋義,已逐漸成為全球數字化發展關注研究的熱點技術,近些年來持續向智能制造、智慧城市與智能建筑等城市高質量發展方向提級拓展。城市為數字孿生提供了豐富的潛能挖掘與技術應用場景,而數字孿生為認識宏觀城市物質空間更新和微觀社會時空脆性環境的多向度柔性化重構提供了全新視角。……