数字孪生平台在城市治理中的多场景协同机制研究

引言

在新型城镇化的推进进程中，城市空间进行优化、城市功能实现升级的需求显得极为迫切，传统的治理模式由于存在信息孤岛、协同效率低下等方面的问题，很难适应城市的发展状况。数字孪生技术借助构建城市全部要素的数字镜像，达成了治理的可视化、动态化，为城市的更新活动，旧房改造工程提供了技术层面的支撑。目前，数字孪生平台的应用已经初步取得了一定的成效，不过在多场景协同方面依旧存在着不足之处。城市更新活动涉及到多个环节、多个主体，怎样依托数字孪生技术达成高效的协同合作，成为了一个关键的研究课题。

一、数字孪生平台的技术根基与治理意义

（一）BIM 和 GIS 相融合的具体技术架构

基于建筑数据，BIM 搭建起三维模型，达成了建筑信息的可视化呈现与精细化操控，具有协调性、模拟性等特性；GIS 着重于地理空间信息的处理工作，达成城市区域的宏观规划与管理事宜。这两者相互融合，构成了数字孪生平台的核心架构体系，其中，BIM 给出建筑单体的细致数据，GIS 完成宏观空间的管控任务，达成从微观到宏观层面的全面覆盖。从技术角度分析，借助数据转换手段保证格式实现兼容状态，利用空间关联方式构建起坐标之间的对应联系，通过平台集成的办法整合各类功能模块，能够为城市治理工作提供一个具备统一操作功能的载体，达成数据的相互通达、功能的协同运作。

（二）城市更新与旧房改造方面的应用价值

在规划设计阶段，数字孪生平台把地形、建筑、设施等信息加以整合，达成更新区域的三维可视化呈现，对方案的模拟分析、优化予以支持，进而增强规划的科学合理性；在施工阶段，借助将 BIM 模型与进度计划相融合，对进度展开实时追踪，对质量与安全情况进行监测，及时对施工方案做出调整，以此确保项目可以顺利推进；到了运营阶段，把设备运行、能耗、环境等方面的数据进行整合，实现对建筑状态的实时监测、故障预警，为城市更新、旧房改造的全生命周期管理赋予能量。

二、城市更新和旧房改造在协同治理方面所面临的现实困境

（一）数据壁垒与标准碎片化

在各个的独立系统中，分散地存储着不同部门的数据，像规划部门、建设部门、房管部门等，各个部门的数据格式存在着差异，数据结构、字段定义也缺乏统一的规范，而跨部门进行数据的共享和交换变得困难重重，最终形成了所谓的“信息孤岛”现象。在整个行业中，没有构建起全国统一的数据标准体系，因不同地区的政策存在差异，加上各个项目在技术选型方面也不尽相同，导致数据标准呈现出多样化的状态，造成了数据采集的指标不统一，存储格式之间无法兼容，导致数据分析时难以关联和比对等情况。在实际操作中，数据不一致、关键信息丢失的问题频繁出现，降低了数据质量的可靠性，还增加了数据共享的成本，对协同治理的效率与决策的科学性都起到了制约的作用。

（二）技术接口方面与协同流程存在不顺畅的情况

数字孪生平台有必要把 BIM、物联网、GIS 等技术系统的整合，各个系统的接口协议还有数据格式缺少统一的规范，而技术对接的难度较大，特别是 BIM 与 GIS 数据在转换的时候，容易出现坐标偏移、属性丢失等失真状况。城市更新牵涉到多个部门还有企业主体，职责的划分不够清晰，并且缺少协同流程的规范，跨主体的沟通要依靠传统的方式，信息传递的层级较多、速度较慢，造成问题反馈比较滞后、决策的周期较长，技术冲突、进度偏差难以得到及时的解决，对项目的进度和质量造成影响，阻碍了协同治理的推进。

（三）场景适配与功能整合方面存在欠缺

当下现有的数字孪生平台开展的是通用化设计，并未充分开展针对不同更新场景个性化需求的调研工作，历史文化街区保护等场景和老旧小区民生改造等场景，其在功能需求方面存在较大的差异，然而数字孪生平台的功能模块却千篇一律，缺少有针

对性的适配。而平台的数据采集模块、建模分析模块等都是独立运行的，缺乏自动化的数据传递与联动机制，数据需要人工手动导入到分析模块中，分析所得的结果难以对协同管理起到驱动作用，造成了结果的准确性、时效性出现下降的情况。

三、多场景协同机制的构建策略

（一）构建具有一致性的数据协同规范

组建一个有政府、科研机构、企业一同参与的标准制定组织，经过实地开展详尽调研、邀请专家进行严谨论证的系列流程，依据不同城市更新情形下的切实需要，来拟定一套统一的有关数据采集、数据格式、数据质量、数据安全方面的标准，同时，清晰确定数据的分类方式、编码规则、存储规范等内容，特别着重的是应该对空间坐标、建筑属性等起到核心作用的数据的定义加以规范，确保跨部门、跨项目时数据具备良好的兼容性。搭建一个统一的数据共享交换平台，运用分布式存储与集中式管理互相融合的模式，达成各主体的数据能够在实时状态下实现汇聚与共享，进而完全消除“信息孤岛”现象。

（二）对技术协同进行优化与对流程实施再造

加大对 BIM 与 GIS 融合算法、物联网感知技术、边缘计算等关键技术的研究力度，与行业协会共同拟定一套涵盖数据接入、格式转换、模型交互等所有环节的统一技术接口标准，以强制手段要求主流软硬件厂商对标准接口进行适配，增强系统的兼容性。研发具备支持多格式自动转换功能的通用数据工具、可视化接口软件，在其中嵌入数据校验与纠错功能，让传输交互过程更为简便，以此确保数据的完整性与准确性。围绕数字孪生平台核心对协同流程展开重构工作，借助责任清单来清晰界定政府、企业、居民等多个主体，在职责方面的分工情况，构建起一种“线上会商加上线下对接”的沟通协调制度，达成项目审批、施工监管、运维服务等整个流程的线上协同式管理模式，显著提升协同工作的效率、项目管理的水准。

（三）推动场景适配与功能整合

仔细剖析历史文化街区更新、老旧小区改造等各类不同场景的关键需求，组建针对特定场景的专项小组来研发定制化的解决办法，针对历史文化街区，设计涵盖文化遗产数字化建档、监测的功能模块；为老旧小区配备居民意见征集和投票的相关功能，达成“一个场景对应一套方案”的目标。构建功能模块之间动态的数据共享与交互机制，借助 API 接口、数据中台达成数据的实时流通，运用微服务架构，把数据采集、建模分析等多种功能整合成为一个有机的整体，开发能够一键生成分析报告等具备智能化特点的功能，大幅提高平台的易用程度和实用价值，充分发挥多场景相互协作所产生的效能。

四、结论

数字孪生平台针对城市治理的多种场景协同，起着提供关键技术支持的重要作用，其在城市更新、旧房改造等场景中，展现出颇为显著的应用价值。然而，其也遭遇了一系列难题，数据方面存在壁垒等情况。借助确立统一的数据标准、对技术协同的流程加以优化、推动场景功能的整合等相关策略，能够切实构建起多场景协同的机制，进而突破治理过程中的瓶颈。持续不断地强化技术创新、机制的完善工作，加深平台和城市治理之间的融合，强化政策方面的引导、人才的培养，为城市治理的现代化进程提供有力的保障。

参考文献：

[1]张丽娜,谢新水.数字孪生城市建设的实践类型、功能建构与运作机制[J].复旦城市治理评论,2024,(01):66-92.

[2]王宏利.数字化城市推动城市治理体系和治理能力现代化[J].产业创新研究,2024,(23):7-10.

[3]覃立宁,靳亚男,崖恒堃.基于数字孪生技术的城市内涝治理研究[C]/.广西珠委南宁勘测设计院有限公司;,2024:110-115.