12月17日-18日，2021網(wǎng)易未來大會盛大舉行。為期兩天的大會，將在原力覺醒、未來之城、國潮、靈感無界、和文化、元宇宙六大論壇里，分享更多的智慧和靈感。

大會中，中國科學(xué)院院士、中國工程院院士李德仁就數(shù)字孿生的智慧城市定義、特點(diǎn)、應(yīng)用、意義發(fā)表了《基于數(shù)字孿生的智慧城市》主題演講，指出數(shù)字孿生城市是數(shù)字城市的理想目標(biāo)，

也是智慧城市建設(shè)的新高度，賦予城市大腦實(shí)現(xiàn)智慧化的重要設(shè)施和基礎(chǔ)能力。

李德仁表示，數(shù)字孿生的智慧城市有著精準(zhǔn)映射、虛實(shí)交互、團(tuán)建定義、智能反饋四大特點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)了顛覆性的創(chuàng)新。

隨后，李德仁以大量的實(shí)際案例，著重介紹了數(shù)字孿生的智慧城市的實(shí)際應(yīng)用，包含：智慧城市營運(yùn)大腦、智能電網(wǎng)數(shù)字孿生服務(wù)、智慧城市的交通大腦、智慧城市公共疫情服務(wù)、

基于天地傳感網(wǎng)的長江流域生態(tài)黃精和災(zāi)害智能系統(tǒng)，生動講述了以上應(yīng)用對城市治理與人們生產(chǎn)生活的巨大改變。

以下為李德仁演講實(shí)錄：

我今天報告的題目是《基于數(shù)字孿生的智慧城市》。

習(xí)近平總書記在十九大發(fā)表了重要講話，指出以信息化推進(jìn)國家治理體系和治理能力現(xiàn)代化，分級分類推進(jìn)新型智慧城市建設(shè)，打通信息壁壘，構(gòu)建全國信息資源共享體系，

更好地用信息化手段感知社會態(tài)勢，暢通各種渠道，輔助科學(xué)決策。

我報告的第一部分是數(shù)字孿生的智慧城市。

什么叫數(shù)字孿生呢？英文叫Digital Twin，數(shù)字孿生作為虛實(shí)之中雙向映射、動態(tài)交互、實(shí)時連接的關(guān)鍵途徑，將物理實(shí)體和系統(tǒng)的屬性、結(jié)構(gòu)、狀態(tài)、性能、功能和行為映射到虛擬世界，

形成高保真的動態(tài)多維多尺度、多物理的模型，為觀察物理世界、認(rèn)識物理世界、理解物理世界、控制物理世界、改造物理世界提供了一種新的有效的途徑。

所以說，在這樣一個數(shù)字孿生的城市中間，我們的基礎(chǔ)設(shè)施，包括水、電、氣、交通它的運(yùn)行狀態(tài)，我們城市的資源，包括警力、醫(yī)療、消防等，還有人流、物流和車流的安全運(yùn)控，

都會通過傳感頭、攝像頭、數(shù)字化子系統(tǒng)采集出來，并通過包括5G、北斗在內(nèi)的物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)傳遞到云端和城市的管理者，基于這些數(shù)據(jù)以及城市模型可以構(gòu)建數(shù)字孿生體，從而更好的高效管理我們的城市。

我們的物理世界就是大家所說的鋼筋水泥的城市，用這樣的物聯(lián)網(wǎng)實(shí)現(xiàn)全域的感知，由實(shí)體到虛擬空間，產(chǎn)生一個鏡像的映射，

在這個虛擬空間里面可以通過各種云計算的模型、軟件、人工智能的方法來洞察態(tài)勢，來提前做預(yù)測，做科學(xué)的決策，反向控制，從而推動城市的智慧化。

所以這樣的數(shù)字孿生城市必須要有城市的地理信息系統(tǒng)，加上城市的BIM模型和物聯(lián)網(wǎng)，就構(gòu)成了城市的信息化。這樣一個數(shù)字孿生的智慧城市，在我們十九大以來成為全國各個城市建設(shè)的重點(diǎn)任務(wù)。

這是“虛擬新加坡”的計劃，我們在深圳也做了這樣一個虛擬的模型。在這樣一個虛擬的城市中間，我們可以看到它能夠出現(xiàn)一些顛覆式的創(chuàng)新，我們把它歸結(jié)為信息可見、軌跡可循，狀態(tài)可查，

虛實(shí)同步運(yùn)轉(zhuǎn)、情景交融。過去可追溯，未來可以預(yù)期，當(dāng)下知冷暖，見微知著。全市一盤棋，盡在掌控之中。管理扁平化，服務(wù)一站化，信息多跑路，群眾少跑腿。虛擬服務(wù)現(xiàn)實(shí)，模擬仿真決策。

建好這樣子的數(shù)字孿生的智慧城市，我們需要從全城中的數(shù)字化標(biāo)識開始，實(shí)現(xiàn)一體化的感知，然后利用深度學(xué)習(xí)、知識的智能、平臺的建設(shè)，做成一個能夠有計算能力的全域覆蓋的數(shù)據(jù)資源，

然后實(shí)現(xiàn)實(shí)時影射的孿生反饋平臺，從而推動城市的運(yùn)營。

在這樣數(shù)字孿生的城市中間，我們的目標(biāo)應(yīng)當(dāng)說數(shù)字孿生的城市是數(shù)字城市的最高級階段，也是智慧城市建設(shè)的一個新高度，賦予城市大腦實(shí)現(xiàn)智慧化的重要設(shè)施和基礎(chǔ)能力。

數(shù)字孿生的智慧城市將實(shí)現(xiàn)在網(wǎng)絡(luò)空間對物理空間的現(xiàn)實(shí)城市智能的運(yùn)控與管理。

第二部分，我們可以想一想數(shù)字孿生的智慧城市會有哪些特點(diǎn)呢？

第一點(diǎn)，我解決五個關(guān)鍵的技術(shù)，從全面動態(tài)的感知開始，到多維度尺度模型的構(gòu)建，以及全要素、全流程、全業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)深度的融合，和實(shí)現(xiàn)智能化、人性化、個性化服務(wù)的按需的使用，

從而實(shí)現(xiàn)全面動態(tài)實(shí)時的交互。

它有四大特點(diǎn)：

1、精準(zhǔn)映射，物理空間全部映射到網(wǎng)絡(luò)空間去。

2、虛實(shí)交互，在網(wǎng)絡(luò)空間可以去動態(tài)的收縮各種信息，參與城市的規(guī)劃管理建設(shè)，支持城市的各種活動，在實(shí)體空間與虛擬空間之間實(shí)現(xiàn)虛實(shí)的交互。

3、軟件定義，這樣的過程可以說是軟件定義的，所有的行為要依靠云端和邊緣的計算，來解決軟性指導(dǎo)下的操控城市所有運(yùn)營，都有這樣一個軟件定義以后，有形成了數(shù)字的經(jīng)濟(jì)、數(shù)字的社會。

4、智能反饋，當(dāng)然這樣的數(shù)字城市能夠?qū)崿F(xiàn)智能反饋，賦予城市運(yùn)營管理和生活服務(wù)更多的智慧和智能，讓老百姓滿意。

第三部分，我重點(diǎn)要講一講數(shù)字孿生城市的各種應(yīng)用，我想從五個方面給大家作一個介紹：

第一，智慧城市運(yùn)營大腦；

第二，智能電網(wǎng)數(shù)字孿生服務(wù)；

第三，智慧城市交通大腦；

第四，智慧城市公共疫情服務(wù)；

第五，長江流域生態(tài)環(huán)境與災(zāi)害智能管理。

要做一個智慧城市的運(yùn)營大腦，就需要建立這樣一個運(yùn)控的平臺，這是一個城市的云服務(wù)平臺。第一層基礎(chǔ)設(shè)施管起來，把云計算的特點(diǎn)用起來，再通過應(yīng)用層去服務(wù)到各行各業(yè)，

完成城市應(yīng)當(dāng)為百姓服務(wù)的職能，包括政府的運(yùn)營服務(wù)，包括智能化的生產(chǎn)，以及為民服務(wù)，三大任務(wù)。

這樣子的智慧城市它大數(shù)據(jù)要形成一個生態(tài)的流，從數(shù)據(jù)的采集、加工、存儲、清洗、挖掘、決策、控制和利用服務(wù)形成一個一條龍，不斷在這個大數(shù)據(jù)生態(tài)當(dāng)中讓它活起來。

就需要有這樣實(shí)時的定義系統(tǒng)，

這是我們大學(xué)研究的GIS（GeoSmarter），它能夠?qū)?shí)時的數(shù)據(jù)接受它的受閱，然后進(jìn)行動態(tài)的管理、實(shí)時的分析和推理，對有關(guān)部門主動推送你需要做什么樣的服務(wù)，

實(shí)現(xiàn)對城市的感知、分析、推理、認(rèn)知和反饋、決策與行動。這樣的城市大腦應(yīng)當(dāng)有一個很好的運(yùn)控、監(jiān)控指揮的調(diào)度平臺。

第二個例子，是講的智慧電網(wǎng)的一個數(shù)字孿生服務(wù)系統(tǒng)。要利用電力系統(tǒng)的物理模型，先進(jìn)的計量基礎(chǔ)設(shè)施的在線量測數(shù)據(jù)、電力系統(tǒng)歷史運(yùn)行數(shù)據(jù)，

并集成電氣、計算機(jī)、通信、氣候、經(jīng)濟(jì)等多學(xué)科知識，進(jìn)行多物理量、多時空尺度、多概率的訪問過程，通過在虛擬空間完成對智能電網(wǎng)的映射，反映智能電網(wǎng)的全生命周期，

從發(fā)電送電到賣電到任務(wù)完成，全生命周期的一個過程。

需要解決的關(guān)鍵技術(shù)，還是在線的數(shù)據(jù)感知和量測，然后進(jìn)行數(shù)字工作的建模和仿真分析，我們在跟南電北電合作，利用了無人機(jī)的系統(tǒng)，做了激光雷達(dá)的子系統(tǒng)，來獲取必要的信息，

來測量電線與實(shí)物之間的具體距離，來確定要不砍樹枝。建立的智能產(chǎn)品模型，來研究上面所有的設(shè)施，還利用紅外的成像系統(tǒng)來發(fā)現(xiàn)有沒有溫度異常，這樣的系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)時數(shù)據(jù)的采集，

用5G傳輸?shù)街笓]中心。

然后再利用電力巡檢的機(jī)器人，對于變電、輸電、配電設(shè)備進(jìn)行全天時、全方位、全自主智能巡檢和安全防護(hù)，包括自動巡邏、智能讀表、圖像識別、紅外側(cè)聞、實(shí)時視頻回傳等功能，

就保證了電網(wǎng)的安全，提升了電網(wǎng)智能化巡檢的水平。

這是我們提供給他們的一個巡檢機(jī)器人，上面裝有紅外攝像、光學(xué)攝像和激光雷達(dá)成像，還有北斗系統(tǒng)，這樣子可以8小時的工作，像一個人一樣的在變電站做巡邏。

這個系統(tǒng)我們在中國的南北15個城市做了推廣試驗(yàn)，試驗(yàn)記錄已經(jīng)超過了5萬公里，還在繼續(xù)的擴(kuò)大這樣一個應(yīng)用。

我們比如在湖北省做一個智慧調(diào)度的運(yùn)營大腦，這個大腦可以讓它完整的從發(fā)電、運(yùn)電到賣電全過程的管理。

第三個例子，就是指的智慧城市的交通大腦，我們跟交通部一起在武漢市做了一個試點(diǎn)，解決所有信息的感知、施工分析、數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)，來解決智慧交通的管理，特別是應(yīng)急交通的管理。

把所有的大數(shù)據(jù)采集過來，包括人（駕駛員）、車、路、環(huán)境，這些信息全部收集進(jìn)來，這是我們構(gòu)建武漢市交通大腦的一個過程。

這個系統(tǒng)在2017年做成以后，過了一年多的時間，就發(fā)現(xiàn)了武漢市的擁堵排名從23名降到53名，有明顯的提高。所以李克強(qiáng)總理到武漢來專門去參觀這個系統(tǒng)，在那參觀了50分鐘。

第四個例子，是在深圳做的一個無人職守的中國停車場，叫月亮灣。我們有五個特點(diǎn)。通過人臉識別，用BIM，用室內(nèi)精準(zhǔn)導(dǎo)航定位，用應(yīng)急預(yù)案的管理和資產(chǎn)管理，這幾個全部實(shí)現(xiàn)智能化無人化。

在疫情之中，我們要解決數(shù)字城市公共疫情的服務(wù)，它的目標(biāo)通過網(wǎng)絡(luò)把好城市關(guān)，用人工智能、時空大數(shù)據(jù)來核查，回收人活動的歷史規(guī)律，尋找緊密接觸人群，來協(xié)助病毒傳播力的分析。

在去年，29個省市超過了200個城市，有7700多個常熟地點(diǎn)采取了應(yīng)用，能夠有力的支持了疫情的防控。

我們還利用北斗和科技部一起，解決室內(nèi)外綜合的定位，室外的定位靠北斗GPS，室內(nèi)的定位靠光源、相機(jī)、音頻、藍(lán)牙，各種傳感器，各種射頻的信號。

武漢大學(xué)研究了一個音頻的高精度智能手機(jī)測距的技術(shù)，四個音頻傳感器就可以在50×50平方米的房間里面，做到手機(jī)定位的精度到12個厘米，這個信號的頻率耳朵是聽不見的，但是這個手機(jī)就能搜得到，

用我們的算法就可以算出來。

這個系統(tǒng)在廣州白云機(jī)場已經(jīng)在做一個實(shí)施，實(shí)施結(jié)果很好。

用這樣的系統(tǒng)，我們想可以做輿情安全距離的自動感知，能把近距離的接觸者和安全距離的人群區(qū)分開來，就可以更科學(xué)的、精準(zhǔn)的防控，找到密切接觸者或正常的人員、無須隔離的人員，

最大限度精準(zhǔn)的管控。通過這樣一個方法，盡量做到不封城、不封區(qū)，實(shí)現(xiàn)疫情常態(tài)化的管理。

第五個例子，我們在武漢把長江流域的水環(huán)境、水平資源管起來，這是一個長江流域生態(tài)環(huán)境資源的管理還有災(zāi)害一個智能管理的系統(tǒng)。習(xí)主席也教導(dǎo)我們，要把修復(fù)長江生態(tài)環(huán)境擺在壓倒性的位置，

所以我們按照習(xí)主席的要求，做到如何解決上游積水多發(fā)電，中下游抗洪抗旱，讓這個水用好。

做的這個系統(tǒng)就用了32種傳感器，沿著長江布了3萬個傳感器，獲取上億條的觀測數(shù)據(jù)，包括水位數(shù)據(jù)、流速數(shù)據(jù)、流量數(shù)據(jù)、氣象數(shù)據(jù)等等，這個數(shù)據(jù)通過我們軟件分析系統(tǒng)，

做水溫離散的分析，可以讓它做到從原來的定時充裕，改為適時需要的時候再充裕，從而上游可以多蓄水。我們看到2014、2015多蓄水16-18億立方，就多發(fā)電。而中游21個水庫群防群治，

聯(lián)合處理，做洪水替演的一個模型系統(tǒng)，讓我們對這個災(zāi)害應(yīng)急的時速從一個小時縮短到20到30分鐘。在下游通航的干道上，由于有這樣傳感器的服務(wù)，我們可以每小時提供一次水位，

這個水通過5G送到每條船上去，就可以指揮船只安全的行情。

對于洪澇災(zāi)害，汛情的管理，我們一方面要抓它數(shù)據(jù)的采集，有氣象水溫數(shù)據(jù)、有衛(wèi)星遙感設(shè)計，還有整個城市各種社會經(jīng)濟(jì)數(shù)據(jù)，都要把它采集進(jìn)來，還要利用各種知識來做分析推理，

來自動做災(zāi)情的預(yù)報，或?yàn)?zāi)后災(zāi)情的評估。

我們用這樣的方法，看到這個里面代表了不同的水域面積，從原來只有35個平方公里的水面漲到了130平方公里的水位，漲得很快。

同樣的方法，也研究的道路受災(zāi)的情況，道路受災(zāi)的面積，占整個道路面積的16.89%。房屋受影響的比例大到的36.9%，這些數(shù)據(jù)都及時告訴了中央。

后來在新疆也發(fā)水，我們也用同樣的方法對新疆具體產(chǎn)生的洪澇災(zāi)害做了分析，分析的結(jié)果大家可以看得出來，也是說有很多的比例，特別是用不同的顏色代表不同的狀態(tài)，我們可以看看影響的面積，

占總面積的8.23%。

我今天用這么短的時間給大家講了三個問題，一個是數(shù)字孿生城市是數(shù)字城市的高級階段，也是智慧城市的新高度，要用這樣的技術(shù)來管理我們的城市更好的做好資源的信息化為人民服務(wù)。

要把數(shù)字孿生城市做好，需要利用5G、6G、互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)、云計算和人工智能等來抓好數(shù)字孿生的智慧城市，每個城市都有它的特點(diǎn)。

我相信在兩個一百年歷史交匯過程中，我們抓好基于數(shù)字孿生智慧城市的各種智能化應(yīng)用，來推動新型智慧城市的升級發(fā)展，實(shí)現(xiàn)國家和城市的治理，來推動強(qiáng)國目標(biāo)建設(shè)的實(shí)現(xiàn)。

謝謝大家！