基于數(shù)字孿生技術(shù)的城市綠色治理路徑探析

［作者簡(jiǎn)介］ 楊 達(dá)（1987—），男，貴州貴陽(yáng)人，貴州大學(xué)東盟研究院、公共管理學(xué)院、經(jīng)濟(jì)學(xué)院教授，博士生導(dǎo)師，研究方向：綠色治理、“一帶一路”。

［摘 要］ 數(shù)字孿生技術(shù)在制造業(yè)中初顯潛力并被逐漸運(yùn)用到更廣闊場(chǎng)域，特別通過(guò)“技術(shù)加持”的城市綠色治理實(shí)踐，正生成助力國(guó)家治理體系與治理能力現(xiàn)代化的有效路徑。具體而言，城市虛擬數(shù)字空間和物理實(shí)體空間的虛實(shí)映射，經(jīng)由技術(shù)賦能的城市綠色治理優(yōu)化，形成綠色治理從狹義到廣義的效能提升。放眼全球，日本、英國(guó)、德國(guó)及歐盟等國(guó)家和地區(qū)同樣著眼數(shù)字孿生技術(shù)與城市綠色治理的有機(jī)結(jié)合，探索數(shù)字孿生作為應(yīng)對(duì)發(fā)展挑戰(zhàn)、實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展和治理創(chuàng)新的技術(shù)重點(diǎn)。聚焦國(guó)內(nèi)，數(shù)字孿生技術(shù)加持城市綠色治理的中國(guó)宏觀“歸納”，可典型地彰顯于蘇州、北京、貴陽(yáng)三個(gè)城市的微觀“演繹”，并形成可推廣的治理經(jīng)驗(yàn)。

［關(guān)鍵詞］ 數(shù)字孿生；城市綠色治理；生態(tài)環(huán)境；可持續(xù)發(fā)展

［中圖分類號(hào)］" F124．5；X21 ［文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼］ Ａ ［文章編號(hào)］ 1008-1763（2023）05-0064-09

Abstract：Digital twin technology has begun to show its potential in the manufacturing industry and has been gradually applied to a wider field， especially through urban green governance supported by technology， which is generating an effective path to promote the modernization of the national governance system and governance capacity. Specifically， the virtual and real mapping of urban virtual digital space and physical space， through the optimization of urban green governance enabled by technology， forms the efficiency improvement of green governance from narrow to broad definitions. Looking at the world， Japan， the United Kingdom， Germany， the European Union and other countries and regions also focus on the organic combination of digital twin technology and urban green governance， and explore digital twin as a technical focus on addressing" development challenges， achieving" sustainable development and governance innovation. Centering" on China， China’s macro “induction” of urban green governance supported by digital twin technology is further typically demonstrated in the micro “deduction” of Suzhou， Beijing and Guiyang， and forms a governance experience that can be expanded.

Key words： digital twin; urban green governance; ecological environment; sustainable development

深度影響國(guó)家間關(guān)系演進(jìn)的俄烏沖突、新冠疫情等“黑天鵝事件”陸續(xù)出現(xiàn)，其不斷“映射”國(guó)際政治維度的“百年未有之大變局”，使得本與普通百姓日常生活距離較遠(yuǎn)的國(guó)際關(guān)系敘事，產(chǎn)生更多民眾深切感受的能源價(jià)格上漲等沖擊“外溢”。當(dāng)然，不容忽視的內(nèi)容還在于“百年未有之大變局”關(guān)涉的國(guó)內(nèi)范疇，即伴隨數(shù)字技術(shù)革命、人工智能技術(shù)革新而來(lái)的國(guó)家治理體系與治理能力現(xiàn)代化的持續(xù)推進(jìn)。若著眼城市所處的地理空間維度，便可進(jìn)一步定位值得深度透視的數(shù)字孿生技術(shù)下城市綠色治理的前沿學(xué)術(shù)問(wèn)題。一方面，數(shù)字孿生技術(shù)如何推進(jìn)城市治理能力現(xiàn)代化？另一方面，城市綠色治理不僅局限于生態(tài)環(huán)保領(lǐng)域，鑒于“綠色”內(nèi)涵涉及生態(tài)和諧、系統(tǒng)協(xié)調(diào)、發(fā)展可持續(xù)等核心價(jià)值，外延包括技術(shù)層面的集約化運(yùn)作、應(yīng)用方面的可持續(xù)推進(jìn)等現(xiàn)實(shí)方式，數(shù)字孿生技術(shù)如何賦能城市綠色治理以推進(jìn)城市治理體系現(xiàn)代化？

一 數(shù)字孿生技術(shù)與綠色治理芻議

數(shù)字孿生（Digital Twin）是以通過(guò)精確觀測(cè)收集到的數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，通過(guò)大規(guī)模數(shù)據(jù)處理和社會(huì)運(yùn)轉(zhuǎn)情況的數(shù)學(xué)建模，在虛擬網(wǎng)絡(luò)空間復(fù)制并再現(xiàn)物理空間的人造物和各類社會(huì)現(xiàn)象的模擬技術(shù)。“數(shù)字”意味著依托虛擬網(wǎng)絡(luò)空間的載體，“孿生”則是在前述載體上構(gòu)建與真實(shí)世界配對(duì)的“孿生存在”，實(shí)現(xiàn)對(duì)真實(shí)世界的監(jiān)控和模擬。當(dāng)然，數(shù)字孿生的運(yùn)作邏輯是雙向循環(huán)過(guò)程，即不僅是從現(xiàn)實(shí)世界到虛擬空間的復(fù)雜現(xiàn)象模型化，還要將虛擬空間的洞察數(shù)據(jù)、預(yù)測(cè)情況再反饋到現(xiàn)實(shí)世界。

事實(shí)上，自2000年初以來(lái)，世界上的先進(jìn)企業(yè)便已開(kāi)始探索如何使用數(shù)字孿生技術(shù)改進(jìn)生產(chǎn)流程。［1］例如，數(shù)字孿生可幫助制造業(yè)領(lǐng)域的企業(yè)對(duì)產(chǎn)品生產(chǎn)和機(jī)器運(yùn)轉(zhuǎn)加以仿真預(yù)判，即通過(guò)嵌入機(jī)器的傳感器實(shí)時(shí)向虛擬空間發(fā)送數(shù)據(jù)，不僅助力生產(chǎn)方提前識(shí)別和處理可能發(fā)生的故障，還可根據(jù)不同客戶的獨(dú)特需求制定維護(hù)方案。盡管數(shù)字孿生潛力巨大，但大量數(shù)據(jù)處理、數(shù)據(jù)交換和帶寬服務(wù)所耗費(fèi)成本，對(duì)大部分企業(yè)而言均處高位，技術(shù)的迅速推廣當(dāng)時(shí)面臨阻礙。［2］而隨著使用成本下降和技術(shù)越發(fā)成熟，數(shù)字孿生當(dāng)前已被較廣泛運(yùn)用于制造業(yè)領(lǐng)域，其被認(rèn)為是深化智能制造的核心技術(shù)，可推動(dòng)制造業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)向，以提升制造過(guò)程效率、強(qiáng)化產(chǎn)業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力。目前，各國(guó)都在致力于制造過(guò)程建模的研究開(kāi)發(fā)、通用平臺(tái)的標(biāo)準(zhǔn)化建設(shè)，較為典型的便是針對(duì)精密發(fā)動(dòng)機(jī)的“數(shù)字孿生”計(jì)劃，如展示航空發(fā)動(dòng)機(jī)在虛擬空間的運(yùn)轉(zhuǎn)情況，通過(guò)模擬工作環(huán)境、收集數(shù)據(jù)來(lái)發(fā)現(xiàn)故障跡象、優(yōu)化維護(hù)部件等。同時(shí)，數(shù)字孿生的運(yùn)用場(chǎng)景也正不斷被拓展，如在氣象氣候領(lǐng)域，以構(gòu)筑全球規(guī)模的數(shù)字孿生為目標(biāo)的研究開(kāi)發(fā)正被全力推進(jìn)，各國(guó)專注于自然災(zāi)害、氣候變化、生態(tài)系統(tǒng)等各分支平臺(tái)建模，并努力將其整合到共同的數(shù)字孿生系統(tǒng)。

與此相關(guān)，數(shù)字孿生還正“技術(shù)加持”于城市空間的“硬件”建設(shè)和“軟件”治理，其也是考察國(guó)家治理體系與治理能力現(xiàn)代化的新興領(lǐng)域。一方面，城市治理路徑是落地國(guó)家治理體系與治理能力現(xiàn)代化的重要空間承載，而前沿技術(shù)則是實(shí)現(xiàn)現(xiàn)代化治理持續(xù)推進(jìn)的關(guān)鍵依托；另一方面，立足三維地圖等城市地理空間的較成熟數(shù)據(jù)，依托安裝在城市各類基礎(chǔ)設(shè)施中傳感器終端獲得信息以實(shí)現(xiàn)基礎(chǔ)地圖上的數(shù)據(jù)疊加，可更易將整個(gè)城市的“孿生映射體”于虛擬空間再現(xiàn)并探索治理提升方位。在此基礎(chǔ)上，數(shù)字孿生技術(shù)作為前沿技術(shù)之一，還帶來(lái)有關(guān)城市綠色治理從狹義到廣義的思考邊界拓展。

一直以來(lái)，人類在關(guān)注技術(shù)發(fā)展帶來(lái)治理效能提升的同時(shí)，也在同步考量其可能產(chǎn)生的“負(fù)外部性”沖擊。大氣化學(xué)家保羅·約瑟夫·克魯岑于2000年提出當(dāng)下處于自然界主導(dǎo)地位的人類對(duì)地球家園留下深刻“印記”的“人新世”（anthropocene）概念，同年他還與生物學(xué)家尤金·斯托莫在論文中再次呈現(xiàn)新的地質(zhì)學(xué)時(shí)代的概念，引起自然科學(xué)和人文社會(huì)科學(xué)領(lǐng)域的廣泛討論。［3］而在運(yùn)作涉及生態(tài)環(huán)境保護(hù)等狹義綠色內(nèi)涵和全人類可持續(xù)發(fā)展等廣義綠色外延的“綠色聯(lián)通”戰(zhàn)略的日本，［4］相關(guān)學(xué)者也較早關(guān)注此概念，如立川雅司于2019年在關(guān)于人新世的社會(huì)科學(xué)的綜述研究中，將上述兩位專家的定義翻譯為，“如果考慮到人類活動(dòng)對(duì)地球尺度空間及大氣的巨大影響，那便可以給現(xiàn)在的地質(zhì)學(xué)進(jìn)行時(shí)代分期劃分并賦予‘人新世’一詞的界定，以強(qiáng)調(diào)人類在地質(zhì)學(xué)和生態(tài)學(xué)范疇下所發(fā)揮的中心作用”。［5］一定程度而言，上述概念的本源透視涉及哲學(xué)思考，如著眼人類發(fā)展與科技進(jìn)步而言，秉持生態(tài)現(xiàn)代主義（Ecomodernism）的學(xué)者對(duì)科學(xué)技術(shù)持樂(lè)觀和肯定的態(tài)度，認(rèn)為通過(guò)積極地使用科學(xué)技術(shù)，人類承擔(dān)著保護(hù)地球系統(tǒng)的責(zé)任；而秉持生態(tài)后人道主義（Ecological post humanism）的學(xué)者總體也對(duì)科學(xué)技術(shù)呈現(xiàn)正面認(rèn)知，他們認(rèn)為人類運(yùn)用科學(xué)技術(shù)作用于自然的產(chǎn)物可被視為“人造物”，其是自然與人類科技的“混合體”，很難加以分離。［6］

就此，本文界定的綠色治理，不僅聚焦生態(tài)環(huán)境領(lǐng)域，特別聯(lián)動(dòng)技術(shù)賦能治理效能的“正外部性”和沖擊人類地球家園的“負(fù)外部性”加以透視，綠色治理內(nèi)涵應(yīng)涉及生態(tài)和諧、系統(tǒng)協(xié)調(diào)、發(fā)展可持續(xù)等核心價(jià)值，外延則包括技術(shù)層面的集約化運(yùn)作、應(yīng)用方面的可持續(xù)推進(jìn)等現(xiàn)實(shí)方式，以助力整個(gè)經(jīng)濟(jì)社會(huì)良性循環(huán)，實(shí)現(xiàn)可持續(xù)的增長(zhǎng)和創(chuàng)新。［7］基于數(shù)字孿生技術(shù)的城市綠色治理路徑，便是借助加持城市治理的新興技術(shù)，探索著眼生態(tài)環(huán)境保護(hù)及整個(gè)城市更可持續(xù)運(yùn)行的治理路徑。

而數(shù)字孿生之所以能助推可持續(xù)的城市綠色治理路徑，源于城市綠色治理的數(shù)字孿生技術(shù)運(yùn)作原理，即基于“循數(shù)”邏輯透視在虛擬空間中再現(xiàn)的三大類孿生輸入數(shù)據(jù)：一是“實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)”，指從安裝于現(xiàn)實(shí)空間的傳感器終端和其他設(shè)備上獲取的動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)，以及終端本身的最新靜態(tài)數(shù)據(jù)；二是通過(guò)積累實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)獲得的“時(shí)間序列數(shù)據(jù)”，指分析過(guò)去趨勢(shì)和因果關(guān)系等的重要輸入內(nèi)容；三是與實(shí)際的現(xiàn)實(shí)空間不同的“虛擬條件數(shù)據(jù)”，指異于現(xiàn)實(shí)空間狀況下分析時(shí)必要的人工控制變量。三大類別的數(shù)據(jù)來(lái)源渠道極為多元，如作為虛擬空間孿生基礎(chǔ)的地理空間數(shù)據(jù)（城市的三維地圖等），從GPS、攝像頭等獲得的人流數(shù)據(jù)，包括公共交通時(shí)刻表和車輛位置在內(nèi)的交通數(shù)據(jù)，天氣、溫度、濕度等氣象和環(huán)境數(shù)據(jù)等。立足上述信息構(gòu)建的數(shù)字孿生所提供的城市綠色治理輔助，則大致可分為“監(jiān)控”“分析與模擬”和“反饋”。從制造業(yè)領(lǐng)域的案例來(lái)看，數(shù)字孿生技術(shù)的上述三個(gè)功能可用來(lái)“監(jiān)控”運(yùn)行狀況和設(shè)備故障，“分析與模擬”故障風(fēng)險(xiǎn)和變化影響，并通過(guò)自動(dòng)機(jī)器控制和維護(hù)計(jì)劃優(yōu)化而“反饋”到現(xiàn)實(shí)空間。相應(yīng)地，上述邏輯可同樣應(yīng)用于城市綠色治理場(chǎng)域。其一，“監(jiān)控”功能根據(jù)現(xiàn)實(shí)空間獲得的數(shù)據(jù)，通過(guò)虛擬空間再造的孿生，對(duì)客觀世界進(jìn)行可視化監(jiān)控；其二，“分析與模擬”功能分析現(xiàn)實(shí)空間的各種信息，并模擬其在虛擬條件下的變化；其三，“反饋”功能通過(guò)對(duì)城市基礎(chǔ)設(shè)施的自動(dòng)控制，根據(jù)監(jiān)測(cè)、分析和模擬的結(jié)果，直接或間接地對(duì)現(xiàn)實(shí)空間再次進(jìn)行投射，引導(dǎo)人類行為改變。當(dāng)然，客觀而言，數(shù)字孿生和傳統(tǒng)的基于數(shù)字技術(shù)的城市管理存在一定的內(nèi)容重合。例如，長(zhǎng)期以來(lái)，世界各地的公共管理部門一直在利用攝像頭、氣象觀測(cè)設(shè)備、應(yīng)急電話等獲取信息，遠(yuǎn)程確定事故和交通擁堵情況，安排應(yīng)急車輛和施工作業(yè)等。這些工作與數(shù)字孿生技術(shù)的運(yùn)用在某些方面存在重疊，但借助數(shù)字孿生技術(shù)開(kāi)展的城市綠色治理仍然與上述內(nèi)容存在差異。其一，在使用的數(shù)據(jù)來(lái)源本身方面，傳統(tǒng)的監(jiān)測(cè)系統(tǒng)主要利用實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，但數(shù)字孿生系統(tǒng)也將時(shí)間序列數(shù)據(jù)和虛擬條件數(shù)據(jù)作為重要輸入數(shù)據(jù)。其二，在對(duì)數(shù)據(jù)的使用方式方面，與傳統(tǒng)而言使用更多的“監(jiān)控”功能不同，數(shù)字孿生中更側(cè)重于強(qiáng)調(diào)有關(guān)數(shù)據(jù)的“分析-模擬-反饋”式運(yùn)用。

由此可見(jiàn)，在社會(huì)基礎(chǔ)設(shè)施由物聯(lián)網(wǎng)控制的數(shù)字時(shí)代，城市可根據(jù)虛擬空間數(shù)字孿生的決策來(lái)自動(dòng)運(yùn)行，從而依托技術(shù)層面的集約化運(yùn)作、應(yīng)用方面的可持續(xù)推進(jìn)等方式來(lái)提升整個(gè)城市的治理效率，特別通過(guò)發(fā)展經(jīng)濟(jì)、保護(hù)生態(tài)和協(xié)調(diào)社會(huì)的政策算法設(shè)計(jì)、政策指令模擬、政策優(yōu)化反饋，實(shí)現(xiàn)城市綠色治理的生態(tài)和諧、系統(tǒng)協(xié)調(diào)、發(fā)展可持續(xù)等核心價(jià)值。

二 數(shù)字孿生技術(shù)加持城市綠色

治理的他國(guó)俯瞰

數(shù)字孿生將物理世界連接到數(shù)字空間，除可提高制造效率、優(yōu)化供應(yīng)鏈外，還能助力改善交通擁堵等推進(jìn)城市綠色治理的諸多內(nèi)容。隨著數(shù)字孿生技術(shù)的功能升級(jí)和日益成熟，其有望在流程優(yōu)化、“循數(shù)”實(shí)時(shí)決策、新產(chǎn)品/服務(wù)和商業(yè)模式設(shè)計(jì)等應(yīng)用中得到更廣泛普及。從全球?qū)用娉霭l(fā)，諸多國(guó)家和地區(qū)正借助數(shù)字孿生技術(shù)探索彰顯生態(tài)和諧、系統(tǒng)協(xié)調(diào)、發(fā)展可持續(xù)等核心理念的城市綠色治理路徑。

首先，日本的探索較為典型。日本國(guó)立研究開(kāi)發(fā)法人科學(xué)技術(shù)振興機(jī)構(gòu)的研究開(kāi)發(fā)戰(zhàn)略中心（JST-CRDS）將數(shù)字孿生作為有助于日本中長(zhǎng)期維持和加強(qiáng)產(chǎn)業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力、尋求“社會(huì)5.0”（Society 5.0）、實(shí)現(xiàn)碳中和等的核心基礎(chǔ)技術(shù)，并于2018年3月發(fā)布了“創(chuàng)新的數(shù)字孿生～負(fù)責(zé)制造未來(lái)的復(fù)合現(xiàn)象建模及其先進(jìn)設(shè)計(jì)和制造基礎(chǔ)技術(shù)確立～”戰(zhàn)略提案。［8］

著眼于讓整個(gè)社會(huì)更可持續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)的城市綠色治理，日本將數(shù)字孿生界定為網(wǎng)絡(luò)物理系統(tǒng)（Cyber Physical System，CPS）的一種形式，或者說(shuō)一種模擬技術(shù)，即通過(guò)先進(jìn)的測(cè)量和觀測(cè)，把現(xiàn)實(shí)世界中收集到的數(shù)據(jù)復(fù)制于網(wǎng)絡(luò)空間，并通過(guò)仿真模擬而預(yù)測(cè)未來(lái)可能發(fā)生的情況。在日本的戰(zhàn)略提案中，數(shù)字孿生的基礎(chǔ)是開(kāi)發(fā)和驗(yàn)證跨越材料、結(jié)構(gòu)、強(qiáng)度、機(jī)械、傳熱、流體、振動(dòng)、化學(xué)和電氣等技術(shù)領(lǐng)域的復(fù)合現(xiàn)象模型，而闡明復(fù)合現(xiàn)象并將其集成到模型中，便是未來(lái)數(shù)字孿生研究和開(kāi)發(fā)的重要方向。從日本于2018年發(fā)布戰(zhàn)略提案至今已過(guò)去4年，數(shù)字孿生技術(shù)已更成熟地運(yùn)用于產(chǎn)品生產(chǎn)、服務(wù)供給，其不僅在制造業(yè)中得到更深入的縱向推進(jìn)，而且橫向運(yùn)用范疇也從制造業(yè)擴(kuò)大到城市、能源、交通、氣候、醫(yī)療、教育等治理等領(lǐng)域，以推動(dòng)城市更可持續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)的多元綠色治理領(lǐng)域。如在城市的氣候預(yù)測(cè)領(lǐng)域，日本借助數(shù)字孿生技術(shù)構(gòu)建“數(shù)據(jù)地球”（Digital Earth）系統(tǒng)，助力描繪涵蓋所有時(shí)間、空間尺度的氣象、氣候預(yù)測(cè)模型；在城市的運(yùn)輸和能源運(yùn)轉(zhuǎn)領(lǐng)域，日本依托數(shù)字孿生技術(shù)優(yōu)化交通流量管理方式、提高能源效率等，改善城市治理計(jì)劃；在城市的教育領(lǐng)域，依托數(shù)字孿生的未來(lái)趨勢(shì)預(yù)判，結(jié)合慕課和人工智能推送等既有大數(shù)據(jù)技術(shù)以實(shí)現(xiàn)教育治理精準(zhǔn)化銜接等；在城市的健康領(lǐng)域，日本將數(shù)字孿生加載于同患者聯(lián)系的醫(yī)療器械等的綜合治理和控制。［9］

其次，英國(guó)的探索同樣具有代表性。英國(guó)商業(yè)、能源和產(chǎn)業(yè)戰(zhàn)略部（BEIS）以包含科學(xué)技術(shù)創(chuàng)新政策的形式提出“產(chǎn)業(yè)戰(zhàn)略：適應(yīng)未來(lái)的英國(guó)建設(shè)”，其中確定了與城市治理相關(guān)的人工智能與數(shù)據(jù)、老齡化社會(huì)、綠色清潔增長(zhǎng)、未來(lái)移動(dòng)等四個(gè)“巨大挑戰(zhàn)”（Grand Challenge），并設(shè)定了具體任務(wù)。此外，其以英國(guó)技術(shù)戰(zhàn)略委員會(huì)的“創(chuàng)新英國(guó)”（Innovate UK）項(xiàng)目為主體，與英國(guó)研究創(chuàng)新組織（UKRI）合作，借助“產(chǎn)業(yè)戰(zhàn)略挑戰(zhàn)基金”（ISCF：Industria1 Strategy Challenge Fund）推進(jìn)產(chǎn)學(xué)共同研究開(kāi)發(fā)。［10］在“產(chǎn)業(yè)戰(zhàn)略挑戰(zhàn)基金”支持下，英國(guó)進(jìn)一步推出“打造更智能的創(chuàng)新挑戰(zhàn)”（Made Smarter Innovation Challenge）的一攬子投資計(jì)劃，推進(jìn)研究開(kāi)發(fā)、創(chuàng)新中心構(gòu)建等。而為了通過(guò)數(shù)字創(chuàng)新提高制造過(guò)程和整個(gè)城市發(fā)展的可持續(xù)性，數(shù)字孿生被定位為最關(guān)鍵技術(shù)。［11］2021年7月，英國(guó)商業(yè)、能源和產(chǎn)業(yè)戰(zhàn)略部發(fā)布了“國(guó)家創(chuàng)新戰(zhàn)略”。［12］其中，發(fā)揮數(shù)字孿生技術(shù)優(yōu)勢(shì)以形成虛擬數(shù)字和現(xiàn)實(shí)世界載體共享的基礎(chǔ)設(shè)施是戰(zhàn)略重點(diǎn)領(lǐng)域。在此，作為國(guó)家強(qiáng)化產(chǎn)學(xué)研合作措施的組成部分，“創(chuàng)新英國(guó)”項(xiàng)目還進(jìn)一步建立研究中心“彈射器計(jì)劃”（Catapult），助力英國(guó)于特定技術(shù)領(lǐng)域創(chuàng)造世界領(lǐng)先的技術(shù)創(chuàng)新成果。［9］

正是依托承載數(shù)字孿生技術(shù)的“彈射器”計(jì)劃的深入推進(jìn)，英國(guó)著眼于國(guó)內(nèi)城市更可持續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)的綠色治理方式也呈現(xiàn)特色。2019年，由“未來(lái)城市彈射器計(jì)劃”（Future Cities Catapult）和“交通系統(tǒng)彈射器計(jì)劃”（Transport Systems Catapult）整合而成的“互聯(lián)位置彈射器計(jì)劃”（Connected Places Catapult）實(shí)施了城市基礎(chǔ)設(shè)施和移動(dòng)性項(xiàng)目的開(kāi)發(fā)。在此基礎(chǔ)上，同樣依托數(shù)字孿生技術(shù)而推出“協(xié)同首要計(jì)劃”（Synergy Prime），進(jìn)一步將人口預(yù)測(cè)整合到交通設(shè)計(jì)系統(tǒng)，開(kāi)發(fā)道路交通的數(shù)字孿生，并打造未來(lái)的智能道路交通系統(tǒng)。此外，英國(guó)還建立專門的“數(shù)字孿生中心”（Digital Twin Hub）網(wǎng)站，發(fā)揮信息發(fā)布功能并為對(duì)此感興趣國(guó)民提供討論平臺(tái)。與此同時(shí)，英國(guó)商業(yè)、能源和產(chǎn)業(yè)戰(zhàn)略部及劍橋大學(xué)設(shè)立“英國(guó)數(shù)字建造中心”（Centre for Digital Built Britain），其研究面向建筑的數(shù)字技術(shù)，開(kāi)發(fā)建筑信息建模（Building Information Modelling、BIM）等，并正實(shí)施“國(guó)家數(shù)字孿生計(jì)劃”（National Digital Twin Program），旨在于全國(guó)更廣空間構(gòu)筑連接數(shù)字孿生的生態(tài)系統(tǒng)。

最后，同處歐陸的德國(guó)及整個(gè)歐盟則呈現(xiàn)相似又異質(zhì)的探索路徑。德國(guó)正繼續(xù)實(shí)施“工業(yè)4.0”戰(zhàn)略以探索整個(gè)工業(yè)體系的數(shù)字化，該戰(zhàn)略接軌信息通信技術(shù)（ICT）關(guān)聯(lián)的第四次產(chǎn)業(yè)革命，并特別運(yùn)用數(shù)字孿生技術(shù)。為順利實(shí)施“工業(yè)4.0”戰(zhàn)略，德國(guó)于2013年建立“工業(yè)4.0平臺(tái)”，借助數(shù)字孿生模擬基礎(chǔ)技術(shù)深化和基礎(chǔ)設(shè)施完善的方位。［9］在上述戰(zhàn)略實(shí)施過(guò)程中，德國(guó)尤其關(guān)注能源等領(lǐng)域的城市綜合治理問(wèn)題。德國(guó)聯(lián)邦建設(shè)規(guī)劃局于2017年發(fā)布“智慧城市憲章（Smart City Charter）”［13］，舉國(guó)致力于城市數(shù)字化。此外，德國(guó)弗勞恩霍夫協(xié)會(huì)實(shí)驗(yàn)軟件工程研究所（IESE）于2021年發(fā)布 “數(shù)字雙子智慧城市（Digitale Zwillinge Smart City）”白皮書(shū)［14］，將數(shù)字孿生定位為未來(lái)能夠助力智慧城市創(chuàng)造巨大附加值的關(guān)鍵技術(shù)。與之相關(guān)，德國(guó)慕尼黑工業(yè)大學(xué)在建筑領(lǐng)域牽頭實(shí)施助力城市可持續(xù)綠色發(fā)展的相關(guān)項(xiàng)目，旨在降低建筑工地的材料和能源消耗以提高生產(chǎn)率。［9］在有利于城市更可持續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)的能源治理方面，德國(guó)弗勞恩霍夫協(xié)會(huì)光電、系統(tǒng)技術(shù)及圖像處理研究所工業(yè)自動(dòng)化應(yīng)用中心（IOSB-INA），正在實(shí)施旨在優(yōu)化能源消耗的試點(diǎn)項(xiàng)目“數(shù)字能源孿生”（Digital Energetic Twin，DeZ），以探索城市低耗能、快發(fā)展的“高性價(jià)比”綠色治理路徑。

著眼于工業(yè)的數(shù)字化轉(zhuǎn)型，歐盟委員會(huì)（European Commission）于2016年4月發(fā)布了“歐洲工業(yè)數(shù)字化倡議”igitising European Industry Initiative），［15］形成著力加強(qiáng)數(shù)字創(chuàng)新和產(chǎn)業(yè)界整體競(jìng)爭(zhēng)力的框架，旨在推動(dòng)產(chǎn)品、流程、業(yè)務(wù)模式的數(shù)字化，推動(dòng)萬(wàn)物互聯(lián)，提高生產(chǎn)率、資源利用效率和盈利能力，形成歐洲域內(nèi)城市內(nèi)部更高效、更可持續(xù)的綠色治理布局。歐盟將在整個(gè)歐洲建立一個(gè)“數(shù)字創(chuàng)新中心”（DIH：Digital Innovation Hubs），目的是使歐洲的所有行業(yè)都能獲得最新的技術(shù)，并促進(jìn)跨部門的自下而上創(chuàng)新。為此，歐盟正在實(shí)施“Horizon 2020”研究創(chuàng)新框架計(jì)劃，其向“數(shù)字創(chuàng)新中心”投資了約5億歐元。“Horizon 2020”助力“數(shù)字創(chuàng)新中心”的發(fā)展主要分為三個(gè)階段，第一階段為構(gòu)建“功能生態(tài)系統(tǒng)”，第二階段是在歐洲范圍內(nèi)發(fā)展生態(tài)系統(tǒng)，第三階段則進(jìn)一步將其擴(kuò)展為泛歐洲網(wǎng)絡(luò)。在2019年12月成立的歐盟委員會(huì)現(xiàn)有體制下，作為2019年到2024年五年要解決的優(yōu)先事項(xiàng)，其展示了“歐洲綠色協(xié)議”“為歐洲市民服務(wù)的經(jīng)濟(jì)”“適合數(shù)字時(shí)代的歐洲”“保護(hù)歐洲生活方式”“世界上更強(qiáng)大的歐洲”“進(jìn)一步推進(jìn)歐洲民主”等六個(gè)方面。在六個(gè)優(yōu)先事項(xiàng)中，特別受到重視的是應(yīng)對(duì)氣候變化和數(shù)字化應(yīng)用層面。［9］其中，歐洲體現(xiàn)了既立足當(dāng)?shù)爻鞘杏址叛廴蚍懂牭木G色治理思路，即結(jié)合包括“數(shù)字孿生”等前沿技術(shù)來(lái)特別針對(duì)氣候等生態(tài)環(huán)境、城市可持續(xù)發(fā)展的綠色治理思路。

在應(yīng)對(duì)氣候變化方面，歐盟于2019年12月發(fā)布了“歐洲綠色協(xié)議”，其目標(biāo)是到2050年實(shí)現(xiàn)溫室氣體凈零排放，旨在應(yīng)對(duì)氣候變化和實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)。在數(shù)字化方面，歐盟于2020年2月發(fā)布了“歐洲數(shù)字戰(zhàn)略”［16］和“歐洲數(shù)據(jù)戰(zhàn)略”［17］，旨在用前沿技術(shù)賦能城市綠色治理。一方面，“歐洲數(shù)字戰(zhàn)略”提出了未來(lái)5年歐洲將致力于實(shí)現(xiàn)民眾獲益于數(shù)字轉(zhuǎn)型（DX）的三大支柱（有助于人們的技術(shù)、具備公平和競(jìng)爭(zhēng)力的數(shù)字經(jīng)濟(jì)、民主和可持續(xù)的開(kāi)放社會(huì)）和主要措施。其中，第二大支柱協(xié)同于“歐洲數(shù)據(jù)戰(zhàn)略”，提出了一個(gè)產(chǎn)業(yè)“戰(zhàn)略包”，旨在推動(dòng)整個(gè)歐洲產(chǎn)業(yè)向有競(jìng)爭(zhēng)力的產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型，包括清潔、數(shù)字等行業(yè)，以及著眼支持中小企業(yè)。另一方面，“歐洲數(shù)據(jù)戰(zhàn)略”旨在構(gòu)建“歐洲數(shù)據(jù)空間”（European Data Space），著眼跨越部門界限而在歐盟區(qū)域內(nèi)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的自由轉(zhuǎn)移，具體戰(zhàn)略包括制定數(shù)據(jù)流通相關(guān)規(guī)則、對(duì)大型項(xiàng)目進(jìn)行投資、設(shè)立9個(gè)重點(diǎn)領(lǐng)域的“歐洲數(shù)據(jù)空間”等。“歐洲數(shù)據(jù)空間”所涉及的“綠色協(xié)議空間”，則依托“服務(wù)每個(gè)人的綠色數(shù)據(jù)”（Green Data 4 A11）和“孿生地球”（Destination Earth）兩項(xiàng)舉措，助力城市更加系統(tǒng)、協(xié)調(diào)、穩(wěn)定的綠色發(fā)展。［9］

特別值得指出的是，歐盟的城市綠色治理路徑更為宏大，實(shí)現(xiàn)從“數(shù)字孿生”推演而來(lái)的“孿生地球”（Destination Earth）架構(gòu)。借助數(shù)字孿生技術(shù)，歐盟自2021年啟動(dòng)了旨在開(kāi)發(fā)地球超高分辨率的數(shù)字孿生模型，提出以觀測(cè)、建模和模擬自然現(xiàn)象和相關(guān)人類活動(dòng)“孿生地球”倡議。就此，歐洲航天局（ESA）、歐洲中期天氣預(yù)報(bào)中心（ECMWF）、歐洲氣象衛(wèi)星開(kāi)發(fā)組織（EUMETSAT）等三個(gè)機(jī)構(gòu)共同實(shí)施該倡議，其以云計(jì)算的數(shù)字建模和開(kāi)放仿真平臺(tái)為核心，目的是將自然災(zāi)害、適應(yīng)氣候變化、海洋、生物多樣性等不同領(lǐng)域內(nèi)容構(gòu)建的數(shù)字孿生整合，構(gòu)建整個(gè)地球系統(tǒng)的全面數(shù)字孿生，以預(yù)測(cè)自然災(zāi)害及其帶來(lái)的社會(huì)經(jīng)濟(jì)危機(jī)，避免大規(guī)模經(jīng)濟(jì)衰退，以及開(kāi)發(fā)和驗(yàn)證對(duì)所有城市及地理空間的更可持續(xù)發(fā)展情景，最終通過(guò)數(shù)字孿生實(shí)現(xiàn)有效決策。

綜上，當(dāng)下全世界都在積極探索數(shù)字孿生城市的落地，很多國(guó)家和地區(qū)已初步完成城市靜態(tài)建模以指導(dǎo)城市規(guī)劃發(fā)展，并在此基礎(chǔ)上同步推進(jìn)城市綠色治理實(shí)踐。伴隨5G、物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)的日益成熟，中國(guó)多地也正以城市靜態(tài)模型為基礎(chǔ)，深度聯(lián)動(dòng)城市運(yùn)行動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)，搭建數(shù)字孿生城市從理念向現(xiàn)實(shí)落地的現(xiàn)實(shí)平臺(tái)，并在此基礎(chǔ)上探索讓城市運(yùn)轉(zhuǎn)更可持續(xù)的綠色治理路徑。國(guó)內(nèi)外不同地區(qū)的數(shù)字孿生城市建設(shè)及城市綠色治理路徑探索雖存在空間差異，但總體而言，可按時(shí)間邏輯將其歸納劃分為存在共性的三個(gè)階段。其一，搭建數(shù)字孿生城市的基礎(chǔ)要件。即廣泛部署物聯(lián)網(wǎng)感知設(shè)施，利用二維碼、衛(wèi)星定位等技術(shù)手段“數(shù)字化”現(xiàn)實(shí)世界的“物、人、事”等基礎(chǔ)要素，并進(jìn)一步建設(shè)物聯(lián)網(wǎng)、通信網(wǎng)及承載平臺(tái)，形成現(xiàn)實(shí)城市“孿生”的虛擬數(shù)字城市。其二，構(gòu)建城市靜態(tài)3D模型。立足城市規(guī)劃、建筑等“物”維度靜態(tài)數(shù)據(jù)，聯(lián)動(dòng)物聯(lián)網(wǎng)反饋的城市居民保護(hù)、人員服務(wù)的“人”維度和城市運(yùn)行、政務(wù)運(yùn)轉(zhuǎn)的“事”維度動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)，加載城市數(shù)字化模型并描繪城市整體“畫(huà)像”，為城市的可視化智能化管理創(chuàng)造條件并構(gòu)建統(tǒng)一的城市信息模型。其三，選擇試點(diǎn)區(qū)域。著眼數(shù)字孿生建設(shè)關(guān)鍵試點(diǎn)，在規(guī)劃建設(shè)管理、個(gè)性化主動(dòng)服務(wù)、城市一盤棋運(yùn)轉(zhuǎn)等方面綜合推進(jìn)系統(tǒng)化可持續(xù)治理，實(shí)現(xiàn)由城市規(guī)劃和管理向城市服務(wù)轉(zhuǎn)型，結(jié)合主權(quán)區(qū)塊鏈原理、選取“塊數(shù)據(jù)”以透視區(qū)域響應(yīng)變化及城市狀態(tài)，向全市推廣探索模式。可以看到，國(guó)外立足數(shù)字孿生技術(shù)探索的城市綠色治理，也不僅關(guān)注生態(tài)環(huán)境領(lǐng)域，其基于系統(tǒng)綜合邏輯，彰顯生態(tài)和諧、系統(tǒng)協(xié)調(diào)、發(fā)展可持續(xù)等核心理念來(lái)開(kāi)辟治理路徑，這值得中國(guó)把握并超越。

三 數(shù)字孿生技術(shù)加持城市

綠色治理的中國(guó)透視

若將數(shù)字孿生技術(shù)加持城市綠色治理的他國(guó)考察轉(zhuǎn)向國(guó)內(nèi)，概覽中國(guó)多地已立足智慧城市開(kāi)始進(jìn)行的數(shù)字孿生城市建設(shè)，且歸納演繹背后承載的城市綠色治理探索，可創(chuàng)新如圖1所示的中國(guó)數(shù)字孿生技術(shù)賦能城市綠色治理模型圖。

透視中國(guó)地方探索的共性內(nèi)容，多地正依托數(shù)字孿生技術(shù)搭建物理世界與數(shù)字世界的“虛實(shí)聯(lián)通”橋梁，通過(guò)精準(zhǔn)映射過(guò)程中的“虛擬-現(xiàn)實(shí)”雙向互構(gòu)，實(shí)現(xiàn)數(shù)字孿生對(duì)于綠色治理的技術(shù)賦能。在此，可歸納并建構(gòu)治理主體“可開(kāi)源”、治理過(guò)程“可持續(xù)”、治理手段“可多元”、治理客體“可共生”、治理結(jié)果“可分享”的綠色治理理念體系，而前沿的技術(shù)賦能則尤其從治理手段“可多元”維度，探索國(guó)家治理體系與治理能力現(xiàn)代化的實(shí)踐落地。［18］與此同時(shí)，可通過(guò)地方試點(diǎn)形成值得在全國(guó)推廣的城市綠色治理經(jīng)驗(yàn)，且構(gòu)建涉及兩個(gè)領(lǐng)域的綠色治理實(shí)踐體系：一方面，著眼于城市治理中聚焦生態(tài)環(huán)境保護(hù)、催生環(huán)境友善結(jié)果的狹義綠色治理；另一方面，超越生態(tài)環(huán)境邊界，彰顯“綠色”的開(kāi)源、持續(xù)、多元、共生、分享等深層內(nèi)涵，并定位城市治理所涉及“物、人、事”等多元維度，形成推動(dòng)整個(gè)城市更可持續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)的廣義綠色治理。

具體而言，立足前沿技術(shù)創(chuàng)新數(shù)字治理空間的“可多元”治理手段，支撐構(gòu)建跨層級(jí)、跨地域、跨系統(tǒng)、跨部門、跨業(yè)務(wù)的“可開(kāi)源”治理主體，構(gòu)筑“循數(shù)”治理能力和治理體系以確保“可持續(xù)”治理過(guò)程，在數(shù)字虛擬空間靜態(tài)及動(dòng)態(tài)地實(shí)時(shí)映射生態(tài)環(huán)境、公共設(shè)施、立體交通、政務(wù)服務(wù)等內(nèi)容以形成“可共生”治理客體，構(gòu)建“全程在線-精準(zhǔn)監(jiān)測(cè)-主動(dòng)發(fā)現(xiàn)-智能處置-內(nèi)生發(fā)展-良性循環(huán)”的“可分享”治理結(jié)果。而根據(jù)數(shù)字孿生的靜態(tài)、動(dòng)態(tài)映射邏輯，中國(guó)多地也正從“物、人、事”的三位一體維度進(jìn)行綜合性的廣義綠色治理探索。

第一，就“物”的維度而言，探索打造以全面感知的智慧樓宇為支撐基礎(chǔ)的綠色治理路徑。在推進(jìn)傳統(tǒng)樓宇信息化的基礎(chǔ)上，全面提升網(wǎng)絡(luò)支撐、安防應(yīng)急、物業(yè)服務(wù)、節(jié)能管控、信息安全等樓宇配套服務(wù)能力。同時(shí)基于建筑信息模型技術(shù)和萬(wàn)物互聯(lián)的物聯(lián)感知終端建設(shè)，全面“數(shù)化”各類多用途的綜合服務(wù)建筑實(shí)體，面向?qū)\生平臺(tái)傳輸建筑內(nèi)“物、人、事”的信息變化狀態(tài)。最終在大型建筑群內(nèi)樹(shù)立智慧樓宇建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)，并按照各類建筑的不同用途進(jìn)行針對(duì)性建設(shè)推廣。特別為助力整個(gè)城市更高效、更持續(xù)的綠色運(yùn)轉(zhuǎn)，著力探索搭建智能立體的未來(lái)智慧交通。通過(guò)“互聯(lián)網(wǎng)+”、物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、云計(jì)算、人工智能、5G通信等技術(shù)與交通管理服務(wù)領(lǐng)域的深度結(jié)合，提升交通大數(shù)據(jù)的采集效率，基于數(shù)字孿生城市基礎(chǔ)空間平臺(tái)在交通業(yè)務(wù)上的精準(zhǔn)映射，優(yōu)化區(qū)域交通路網(wǎng)規(guī)劃，增強(qiáng)交通管理平臺(tái)智能業(yè)務(wù)處理和跨行業(yè)間的業(yè)務(wù)協(xié)同能力，打造面向未來(lái)豐富邊界的出行服務(wù)，以簡(jiǎn)便、智能的出行應(yīng)用和出行工具改變?nèi)藗兊纳罘绞健Ｍ瑫r(shí)，依托數(shù)字孿生平臺(tái)為無(wú)人駕駛應(yīng)用提供的基于人工智能的虛擬駕駛場(chǎng)景模擬，加快無(wú)人駕駛行業(yè)的發(fā)展，為相關(guān)產(chǎn)業(yè)注入新的活力。

第二，就“人”的維度而言，探索構(gòu)建全時(shí)全域公共安全體系的綠色治理路徑。利用數(shù)字孿生技術(shù)以及虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，持續(xù)推進(jìn)“天網(wǎng)工程”建設(shè)，構(gòu)建城市公共安全防控體系，大力推進(jìn)智能視頻識(shí)別系統(tǒng)的建設(shè)和應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)互聯(lián)互通、共享共用，形成基本覆蓋全社會(huì)防范區(qū)域的全天候、全方位監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)。圍繞社會(huì)綜合治理、犯罪偵查、城市反恐、警情預(yù)測(cè)等關(guān)鍵需求，推進(jìn)人像大數(shù)據(jù)建設(shè)，實(shí)現(xiàn)對(duì)“物、人、事”的全息刻畫(huà)、對(duì)特定行為的關(guān)聯(lián)分析、時(shí)空軌跡的精準(zhǔn)掌控，以及對(duì)重點(diǎn)人員、重點(diǎn)群體、重點(diǎn)領(lǐng)域的全域預(yù)警管控。深度運(yùn)用多種探測(cè)、視頻圖像識(shí)別、生物特征識(shí)別、AI等技術(shù)，實(shí)現(xiàn)公共安全應(yīng)用場(chǎng)景的真實(shí)再現(xiàn)，對(duì)海量公共安全數(shù)據(jù)進(jìn)行整理、分析、挖掘、呈現(xiàn)，形成一體化的預(yù)警防控體系。全面整理、融合消防應(yīng)急數(shù)據(jù)和信息資源，統(tǒng)一管控消防信息，實(shí)現(xiàn)信息的快速查詢、統(tǒng)計(jì)和分析，利用無(wú)人機(jī)協(xié)助快速進(jìn)行災(zāi)害分析、情況預(yù)估、人員疏散、警力調(diào)配等決策，提高災(zāi)害掌控能力、災(zāi)害分析能力、災(zāi)害救援能力。

第三，就“事”的維度而言，一方面，探索持續(xù)提升一體化便捷政務(wù)服務(wù)水平的綠色治理路徑。推動(dòng)政務(wù)服務(wù)流程、業(yè)務(wù)事項(xiàng)等的優(yōu)化和調(diào)整，推廣具備自主學(xué)習(xí)能力的智能政務(wù)服務(wù)應(yīng)用，打造政務(wù)服務(wù)大數(shù)據(jù)應(yīng)用平臺(tái)和一體化的微政務(wù)服務(wù)體系，實(shí)現(xiàn)政務(wù)服務(wù)“標(biāo)準(zhǔn)化、數(shù)字化、自流程化、智能化、可視化”。推進(jìn)“數(shù)據(jù)鐵籠”建設(shè)，對(duì)城市數(shù)據(jù)資源的整合、共享開(kāi)放和業(yè)務(wù)協(xié)同進(jìn)行統(tǒng)一監(jiān)管，實(shí)現(xiàn)權(quán)力可視化、監(jiān)督具體化、管理預(yù)判化。探索和實(shí)踐“大數(shù)據(jù)+督查”模式，打造橫到邊、縱到底的督查考核數(shù)據(jù)網(wǎng)，進(jìn)一步創(chuàng)新督查考核方式，切實(shí)減輕基層負(fù)擔(dān)。另一方面，探索智能善治的城市綜合管理的綠色治理路徑。著眼市政基礎(chǔ)設(shè)施及城市事件統(tǒng)一管理的需求，構(gòu)建“智慧型、服務(wù)型、綜合型的城市管理”供給體系，加快推進(jìn)物聯(lián)網(wǎng)感知、人工智能、數(shù)字孿生技術(shù)在城市部件管理、城市事件管理兩大領(lǐng)域的應(yīng)用。利用數(shù)字孿生技術(shù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)城市部件的智能感知、精準(zhǔn)定位、故障發(fā)現(xiàn)和遠(yuǎn)程處置，對(duì)城市環(huán)衛(wèi)管理、城市管理事件涉及到的“物、人、事”等進(jìn)行統(tǒng)一的數(shù)字化管理；對(duì)規(guī)模大、復(fù)雜度高、周期長(zhǎng)、涉及面廣的城市建設(shè)項(xiàng)目進(jìn)行全要素空間模擬，實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)、建設(shè)、運(yùn)維的數(shù)字化管理，探索依托數(shù)據(jù)說(shuō)話、數(shù)據(jù)決策、數(shù)據(jù)管理和數(shù)據(jù)創(chuàng)新的城市管理工作機(jī)制，創(chuàng)建可視化、全景化、效能化、智慧化的全生命周期城市綜合管理模式。

而數(shù)字孿生技術(shù)加持城市綠色治理的中國(guó)宏觀“歸納”，可進(jìn)一步較典型地承載于蘇州、北京、貴陽(yáng)三個(gè)城市的微觀“演繹”。

第一，蘇州市依托數(shù)字孿生賦能“治水”升級(jí)為“智水”，為從城市水治理探索更系統(tǒng)的廣義綠色治理奠定基礎(chǔ)。江蘇省蘇州市內(nèi)有城市湖泊金雞湖，該湖是中國(guó)的城市內(nèi)湖之一，其水域面積約7.4平方公里，極大關(guān)聯(lián)蘇州及周邊城市的經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展。然而，伴隨蘇州近年來(lái)經(jīng)濟(jì)發(fā)展及周邊城市化推進(jìn)，城市拓展對(duì)水資源利用需求的不斷提升，不僅導(dǎo)致金雞湖水文水質(zhì)狀態(tài)持續(xù)承壓，且極大影響金雞湖及周邊流域的生態(tài)環(huán)境狀況。對(duì)此，蘇州工業(yè)園區(qū)生態(tài)環(huán)境局（水務(wù)局）作為主要治理主體，于2017年啟動(dòng)金雞湖及周邊區(qū)域水環(huán)境綜合治理項(xiàng)目，并特別在城市治理體系的“事”之維度，引入數(shù)字孿生的前沿治理手段，通過(guò)構(gòu)建金雞湖水環(huán)境治理架構(gòu)，逐漸形成金雞湖及周邊區(qū)域水環(huán)境綜合治理體系。蘇州市通過(guò)綜合利用數(shù)字孿生等前沿技術(shù)，建設(shè)“三網(wǎng)合一、三層融合、二體系貫穿”的架構(gòu)體系，持續(xù)豐富“可多元”的治理手段：一方面，在橫向融合維度，著眼包括木沉港泵站、金雞湖數(shù)據(jù)補(bǔ)充采集和木沉港泵站數(shù)字孿生等兩個(gè)功能層的融合建設(shè)；另一方面，在縱向貫穿維度，通過(guò)構(gòu)建數(shù)字河湖建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)化體系、數(shù)字信息安全保障體系來(lái)滿足數(shù)字建設(shè)、數(shù)字流場(chǎng)分析、水利數(shù)據(jù)挖掘等功能需求。基于此，當(dāng)?shù)財(cái)?shù)字孿生賦能城市綠色治理成效顯著，已初步實(shí)現(xiàn)水環(huán)境信息的全面掌握，引導(dǎo)著眼治理客體金雞湖從“治水”升級(jí)為“智水”，為蘇州城市水治理帶來(lái)“智”變，不僅逐步提升金雞湖的水質(zhì)，也使該湖周邊的鳥(niǎo)類、底棲動(dòng)物等周邊生物的多樣性穩(wěn)定向好，探索城市水體與城市整體發(fā)展的協(xié)同共生，形成治理結(jié)果“可分享”下的治理客體“可共生”。2022年，蘇州探索的“數(shù)字孿生金雞湖水環(huán)境綜合治理”獲得水利部發(fā)放的“數(shù)字孿生流域建設(shè)先行先試證書(shū)”，并成功入選國(guó)家級(jí)試點(diǎn)。

與此同時(shí)，蘇州還探索將金雞湖這一試點(diǎn)區(qū)位的水治理推廣到整個(gè)城市空間的綠色治理。2022年2月，蘇州響應(yīng)《水利部關(guān)于開(kāi)展數(shù)字孿生流域建設(shè)先行先試工作的通知》，正式啟動(dòng)全市范圍內(nèi)數(shù)字孿生流域建設(shè)的綠色探索。在省、市及蘇州工業(yè)園區(qū)水務(wù)部門的協(xié)同下，蘇州市延伸工業(yè)園區(qū)的數(shù)字孿生技術(shù)賦能綠色治理經(jīng)驗(yàn)，通過(guò)配合使用水利模型、無(wú)人機(jī)巡航等多元治理手段，探索實(shí)現(xiàn)水利調(diào)度自動(dòng)匹配、水質(zhì)水環(huán)境自動(dòng)巡查及自動(dòng)分配指揮處置等智能目標(biāo)。此外，各部門還正在探索打破數(shù)據(jù)壁壘以實(shí)現(xiàn)各部門之間互聯(lián)互通及信息共享，助力當(dāng)?shù)厮h(huán)境工程系統(tǒng)在未來(lái)實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)調(diào)控、精細(xì)運(yùn)行，并為蘇州市布局更廣領(lǐng)域且致力于整個(gè)城市更可持續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)的綠色治理奠定基礎(chǔ)。

第二，北京市依托數(shù)字孿生賦能打造生態(tài)信息“一張圖”，為從城市多源頭污染物治理探索更系統(tǒng)的廣義綠色治理準(zhǔn)備條件。北京占地高達(dá)16410平方公里，生態(tài)環(huán)境治理工作復(fù)雜且艱巨，如就土壤污染成因的實(shí)地考察勘測(cè)而言，不僅需耗費(fèi)大量的人力物力，可能隨介質(zhì)運(yùn)動(dòng)的污染物發(fā)生位置偏移后進(jìn)一步增加錄入信息工作難度，且實(shí)現(xiàn)污染物治理的區(qū)域協(xié)同也長(zhǎng)期是城市發(fā)展的關(guān)鍵難題之一。對(duì)此，北京市生態(tài)環(huán)境監(jiān)測(cè)中心作為主要治理主體，于2022年2月協(xié)同騰訊、北京微芯區(qū)塊鏈與邊緣計(jì)算研究院、清華大學(xué)及北京工業(yè)大學(xué)等多方單位，聯(lián)合參與“場(chǎng)地土壤污染成因與治理技術(shù)”重點(diǎn)專項(xiàng)，啟動(dòng)“基于人工智能與區(qū)塊鏈技術(shù)的生態(tài)環(huán)境新型治理體系研究與示范應(yīng)用項(xiàng)目”，重點(diǎn)將數(shù)字孿生技術(shù)運(yùn)用于北京的生態(tài)環(huán)境治理。通過(guò)多源生態(tài)大環(huán)境大數(shù)據(jù)融合技術(shù)與孿生映射模型的研究，借助騰訊等大型企業(yè)、科研機(jī)構(gòu)等為生態(tài)環(huán)境治理區(qū)域協(xié)同機(jī)制提供技術(shù)支撐，北京正致力打造包含土壤、水流及空氣等要素的生態(tài)聯(lián)動(dòng)“一張圖”可視化平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)環(huán)境預(yù)警、綜合評(píng)估、精準(zhǔn)溯源與實(shí)時(shí)監(jiān)控管理、環(huán)境損害證據(jù)獲取等多項(xiàng)功能。而具體就數(shù)字孿生技術(shù)拓展多元治理手段的運(yùn)作邏輯而言，數(shù)字孿生系統(tǒng)通過(guò)對(duì)環(huán)境管理的各個(gè)實(shí)體要素進(jìn)行動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)、描述與預(yù)測(cè)等操作，幫助治理主體實(shí)時(shí)掌握生態(tài)環(huán)境的現(xiàn)狀、異常和發(fā)展趨勢(shì)，發(fā)現(xiàn)環(huán)境變化進(jìn)程中的規(guī)律以及未來(lái)可能圖景，助力決策部門基于“未來(lái)預(yù)判”選擇更合適的治理方略。

與此同時(shí)，北京還正將數(shù)字孿生賦能多源頭污染物治理的探索，拓展到涉及領(lǐng)域更廣、推動(dòng)城市更可持續(xù)發(fā)展的廣義綠色治理。例如，北京將數(shù)字孿生技術(shù)運(yùn)用于深化智慧城市建設(shè)，嘗試將前沿技術(shù)進(jìn)一步聯(lián)通城市治理的“末梢神經(jīng)”，針對(duì)城市交通調(diào)度管理，北京搭載騰訊等企業(yè)的技術(shù)，通過(guò)端邊一體的全息融合感知體系，搭建三維全息路口，對(duì)路口進(jìn)行實(shí)時(shí)態(tài)勢(shì)評(píng)價(jià)、預(yù)警及控制，并進(jìn)一步構(gòu)建實(shí)時(shí)孿生路口，探索對(duì)路口全場(chǎng)景的虛實(shí)互動(dòng)和仿真推演，通過(guò)讓城市“能感知、會(huì)思考、可進(jìn)化、有溫度”，［19］進(jìn)一步提升市民的獲得感。從數(shù)字孿生技術(shù)下城市綠色治理涉及的“物”之維度來(lái)思考，搭載物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的新基建正在引領(lǐng)社會(huì)變革，數(shù)據(jù)要素流通下的潛能將得到最大限度發(fā)揮，每個(gè)產(chǎn)業(yè)的價(jià)值將得到更大彰顯。北京立足生態(tài)環(huán)境治理的數(shù)字孿生技術(shù)賦能，更進(jìn)一步將治理邏輯推廣到致力于服務(wù)全市產(chǎn)業(yè)價(jià)值與社會(huì)價(jià)值有機(jī)協(xié)同的廣泛領(lǐng)域，支撐該市形成更加可持續(xù)發(fā)展的廣義綠色治理路徑。［20］

第三，貴陽(yáng)市依托數(shù)字孿生賦能“貴陽(yáng)大數(shù)據(jù)”名片更“接地氣”，為從城市環(huán)境綜合治理探索更系統(tǒng)的廣義綠色治理搭建框架。黨的十八屆五中全會(huì)以來(lái)，國(guó)家和省級(jí)層面尤其重視發(fā)展貴陽(yáng)大數(shù)據(jù)，國(guó)家大數(shù)據(jù)（貴州）綜合試驗(yàn)核心區(qū)已在著眼于構(gòu)建“大數(shù)據(jù)之都”“中國(guó)數(shù)谷”的貴陽(yáng)市落地。對(duì)接戰(zhàn)略機(jī)遇，貴陽(yáng)市進(jìn)一步提出“建設(shè)數(shù)博大道、打造永不落幕的數(shù)博會(huì)”構(gòu)想，同時(shí)以規(guī)劃總長(zhǎng)約20公里、輻射面積將近100平方公里的數(shù)博大道為數(shù)字孿生城市試驗(yàn)場(chǎng)，謀劃通過(guò)數(shù)字孿生加以頂層設(shè)計(jì)的技術(shù)加持，并同樣從著眼生態(tài)環(huán)境領(lǐng)域的狹義綠色治理和推動(dòng)城市整體更可持續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)的廣義綠色治理進(jìn)行布局。

在針對(duì)城市生態(tài)環(huán)境領(lǐng)域的狹義綠色治理方面，貴陽(yáng)借助數(shù)字孿生技術(shù)，以政府為代表的治理主體正形成可視化、智能化管理城市生態(tài)環(huán)境的治理方式。著眼數(shù)字孿生技術(shù)下城市綠色治理的“物”之維度，依托傳感器、物聯(lián)網(wǎng)等前沿技術(shù)在數(shù)博大道全域構(gòu)建生態(tài)環(huán)境感知體系，以數(shù)字孿生技術(shù)于數(shù)字空間映射數(shù)博大道生態(tài)環(huán)境動(dòng)態(tài)，為生態(tài)環(huán)境監(jiān)測(cè)預(yù)警、監(jiān)管決策提供數(shù)據(jù)支撐，準(zhǔn)確研判生態(tài)環(huán)境發(fā)展趨勢(shì)、問(wèn)題源頭。如構(gòu)建噪音、空氣、水質(zhì)、污染源等環(huán)境要素的監(jiān)測(cè)管理體系，形成生態(tài)環(huán)境全要素的物聯(lián)監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)，在數(shù)字空間全景展示數(shù)博大道生態(tài)環(huán)境動(dòng)態(tài)信息。針對(duì)有關(guān)環(huán)境信息和大氣環(huán)境質(zhì)量監(jiān)測(cè)點(diǎn)、水環(huán)境質(zhì)量監(jiān)測(cè)點(diǎn)、重點(diǎn)污染源監(jiān)測(cè)點(diǎn)等的位置、級(jí)別、監(jiān)測(cè)項(xiàng)目信息顯示和分析區(qū)域的環(huán)境狀況、污染源分布，結(jié)合無(wú)人機(jī)全天候、全地形巡檢數(shù)據(jù)，通過(guò)搭建數(shù)博大道生態(tài)環(huán)境信息的全景式管理場(chǎng)景，在數(shù)字孿生映射進(jìn)程中為環(huán)境信息加持空間屬性，實(shí)現(xiàn)環(huán)境信息的圖形展示和空間信息管理，并特別結(jié)合城市環(huán)境綜合評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，在數(shù)字空間塊中可視化展示數(shù)博大道生態(tài)環(huán)境空間分布和動(dòng)態(tài)。另外，積極推進(jìn)生態(tài)大數(shù)據(jù)和人工智能應(yīng)用，準(zhǔn)確研判生態(tài)環(huán)境發(fā)展趨勢(shì)、問(wèn)題源頭，為生態(tài)環(huán)境監(jiān)測(cè)預(yù)警、監(jiān)管決策提供數(shù)據(jù)支撐，實(shí)現(xiàn)生態(tài)環(huán)境監(jiān)測(cè)自動(dòng)化、管理可視化和決策智能化，加強(qiáng)生態(tài)環(huán)境協(xié)同管理能力，全力推進(jìn)數(shù)博大道“生態(tài)+”建設(shè)，打造首善環(huán)境。而針對(duì)污染源、排污口、監(jiān)測(cè)點(diǎn)、監(jiān)測(cè)斷面等環(huán)境要素的空間分布和變化趨勢(shì)，則通過(guò)搭建生態(tài)環(huán)境承載能力分析及輔助評(píng)價(jià)場(chǎng)景，在數(shù)字孿生映射虛擬空間建立污染事故模型以模擬污染物擴(kuò)散趨勢(shì)，實(shí)現(xiàn)環(huán)境污染事故處理的可視化并生成應(yīng)急預(yù)案，為事故處理、應(yīng)急決策和輔助環(huán)境決策提供支撐。

在著眼助力整個(gè)城市更可持續(xù)性運(yùn)轉(zhuǎn)的廣義綠色治理方面，貴陽(yáng)正聯(lián)動(dòng)人工智能運(yùn)作，基于深度學(xué)習(xí)、持續(xù)優(yōu)化的人工智能賦能平臺(tái)，融合人類及機(jī)器智能，以機(jī)器學(xué)習(xí)驅(qū)動(dòng)的交互可視分析方法迭代演進(jìn)、不斷優(yōu)化，提升智能算法執(zhí)行的效率和性能，保證數(shù)據(jù)決策的有效性和高效性，以適應(yīng)不斷變化的城市各種服務(wù)場(chǎng)景并提供智能技術(shù)，預(yù)測(cè)城市未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)，洞悉城市復(fù)雜運(yùn)行規(guī)律和自組織隱性秩序，反向指揮、控制數(shù)博大道相關(guān)主體（如車、設(shè)備等），優(yōu)化公共資源配置，為各領(lǐng)域的業(yè)務(wù)應(yīng)用提供應(yīng)用賦能，推動(dòng)城市高效智能運(yùn)作。

四 結(jié) 語(yǔ)

所謂數(shù)字孿生，是以物理空間中精準(zhǔn)測(cè)量、觀測(cè)的數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，通過(guò)大規(guī)模數(shù)據(jù)處理和現(xiàn)象建模，在網(wǎng)絡(luò)空間進(jìn)行虛擬復(fù)制，使預(yù)測(cè)將來(lái)發(fā)生的現(xiàn)象成為可能的模擬技術(shù)。數(shù)字孿生從各個(gè)維度全面描述復(fù)雜系統(tǒng)，預(yù)測(cè)未來(lái)可能發(fā)生的各種事件，將該技術(shù)賦能城市綠色治理路徑，不僅能更好著眼解決生態(tài)環(huán)境問(wèn)題的狹義綠色治理，而且能回應(yīng)城市可持續(xù)發(fā)展的廣義綠色治理。很顯然，數(shù)字孿生技術(shù)的運(yùn)用已不僅契合傳統(tǒng)的制造業(yè)領(lǐng)域，也正賦能城市綠色治理以助力推動(dòng)實(shí)現(xiàn)碳中和社會(huì)和循環(huán)型社會(huì)。為模擬作為復(fù)雜系統(tǒng)的城市社會(huì)運(yùn)轉(zhuǎn)，需要依托數(shù)字孿生技術(shù)融合物理空間和虛擬空間以更精準(zhǔn)定位解決復(fù)雜問(wèn)題所需的信息，通過(guò)將復(fù)雜現(xiàn)象進(jìn)行建模映射，把從虛擬空間獲得的解決方案再反饋到物理空間以不斷實(shí)現(xiàn)“預(yù)判式”的綠色治理路徑優(yōu)化。歸納數(shù)字孿生技術(shù)加持城市綠色治理的既有探索，可進(jìn)一步演繹中國(guó)在國(guó)內(nèi)更多城市推廣、在國(guó)外“一帶一路”沿線分享城市綠色治理的推進(jìn)邏輯和經(jīng)驗(yàn)：其一，彰顯“數(shù)化萬(wàn)物”特征的數(shù)據(jù)收集，即通過(guò)收集城市空間內(nèi)各種數(shù)據(jù)以初步探討建構(gòu)解決問(wèn)題的數(shù)字孿生模型；其二，著眼“局部的數(shù)字孿生”的數(shù)據(jù)運(yùn)用，即局限于特定領(lǐng)域，以“塊數(shù)據(jù)”的靈活運(yùn)用構(gòu)建可預(yù)測(cè)的局部數(shù)字孿生，針對(duì)具體的分支課題找到有代表性的模擬決策方法；其三，著眼“全面的數(shù)字孿生”的數(shù)據(jù)整合，即整合各個(gè)領(lǐng)域、各個(gè)局部的數(shù)據(jù)，將龐大的“面數(shù)據(jù)”反映到模型構(gòu)建中，并以人類能夠理解的形態(tài)可視化呈現(xiàn)，以實(shí)現(xiàn)解決多領(lǐng)域、多空間、多維度復(fù)雜問(wèn)題的全面數(shù)字孿生；其四，著眼“自主的數(shù)字孿生”的數(shù)據(jù)處理模式升級(jí)，即伴隨解決復(fù)雜問(wèn)題的路徑經(jīng)驗(yàn)積累，聯(lián)動(dòng)人工智能的深度機(jī)器學(xué)習(xí)，向未來(lái)決策制定的自動(dòng)化發(fā)展，以最終實(shí)現(xiàn)讓整個(gè)城市運(yùn)轉(zhuǎn)更可持續(xù)的綠色治理效能。數(shù)字孿生技術(shù)不僅在聯(lián)動(dòng)產(chǎn)業(yè)升級(jí)維度極具經(jīng)濟(jì)效益潛力，而且在賦能生態(tài)環(huán)境治理及城市社會(huì)循環(huán)可持續(xù)發(fā)展的綠色治理方面意義重大，其應(yīng)成為國(guó)家治理體系與治理能力現(xiàn)代化如何從“技術(shù)+綠色”維度持續(xù)落地的研究方位。

［參 考 文 獻(xiàn)］

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