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数字孪生技术助力城市生态环境治理

发布时间:2022-08-01

编辑人:灵图互动

阅读量:447

水资源、土地资源、空气资源、动力能源,构成了人类文明发展的基本底座,千万年的繁衍生息离不开这些最基础的生存条件。不得不说,我们面临着相当严峻的局面:工业化快速崛起,工厂向大气中排放的污染物急剧增加,大气、土壤和水质被污染;违法采矿、乱砍滥伐现象屡禁不止,导致生物多样性减少;环境保护、能源保护涉及多个部门,治理方式多样化衍生数据孤岛,缺乏有效协调和统筹衔接,监管难度加大……城市快速发展,与此同时,城市环境遇到了更多问题。

环境保护、能源转型不能仅仅靠“不使用”的姑息疗法,传统的人工检查方式也无法从源头上真正消除可能威胁到环境的各种问题,而是需要借助技术来探寻地球增绿、健壮的秘密。

随着产业数字化不断深入,“数实融合”深刻影响人类活动的每一个角落。巧合的是,当数字孪生站在一个新技术顶峰的时候,正是生态文明战略迫切寻求技术支持的时刻。两条不相交的线开始汇集,射出一道明亮的光线,环境保护、能源保护稳步推进。

1.生态环境治理诸多痛点

生态环境数据对环境治理部门的决策非常重要,而“监测数据分离、不足以支撑环境决策管理”却也是北京以及我国大部分城市生态环境治理体系中存在的普遍问题。数据来源多样、缺少共享等问题都使得治理部门难以对环境质量等数据进行实时的管理。

生态环境治理工作是一项复杂且难度极高的工作,需要耗费大量人力前往实地对土壤污染成因进行考察勘测,而录入信息工作量极大,污染物还可能随介质运动而发生位置偏移。此外,在对污染物的联合治理中,区域协同如何实现最优化也是难题之一。

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2.数字孪生技术助力城市生态环境治理

数字孪生技术可将现实城市中的生态环境治理全程映射在虚拟的数字孪生世界,能够有效提升生态环境决策的科学化、精准化、高效化。治理部门能够通过感知设备实时采集污染源数据、气象数据等真实世界的环境数据。数字孪生系统对环境管理的各个实体要素进行动态监测、动态描述、动态预测等,实时掌握生态环境的现状、异常和趋势,发现环境变化过程中的关系、规律。打造水、土、气生态联动的“一张图”可视化平台,实现环境预警、综合评估、精准溯源与实时监控管理、环境损害证据获取等功能,以支撑相关部门的环境决策管理。

数字孪生技术助力城市生态环境治理

3.数字孪生概念

数字孪生是以数字化方式创建物理实体的虚拟映射体,是一项借助历史数据、实时数据以及算法模型等完成模拟、验证、预测等物理实体全生命周期过程的技术手段,其核心技术包括物联网、大数据、人工智能、建模、仿真、云计算与边缘计算等。数字孪生系统通过模拟对象在物理世界中的行为与变化,反映物理世界的运行状况并评估物理世界的状态,诊断发生的问题、预测未来趋势。

4.数字孪生技术在城市交通管理方面的应用

在城市交通调度管理方面,通过端边一体的全息融合感知体系,搭建了三维的全息路口,可以实现对路口实时态势的评价、预警和控制。在此基础上,进一步构建了实时孪生路口,可实现对路口全场景的虚实互动和仿真推演。

在高速公路管理方面,数字孪生智慧方案瞄准高速建设、运营、养护、服务全场景,借助数字孪生体系打造智慧高速的全天候通行、全过程数字管控以及全方位服务。

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5.总结

技术日新月异,人类生活方式快速转变,物理世界被越来越多数字的元素包围,我们应当思考如何适应数字化的生存节奏。

从智慧交通里每一次出行到智慧城市里的每一个规划与决策,从现实世界的文娱体验到赛博空间的沉浸式感受,从智能制造到智能家居,无处不在的比特正与夸克紧密相连。

当下,人类比以往更加关注自身的健康,关心我们赖以呼吸的空气、我们双脚紧踏的土地以及山川湖海、飞鸟虫鱼。

低碳转型,城市更绿,产业结构更加优化,资源消耗也将更少。数字孪生、大数据、云计算、人工智能等技术正在成为推动生态环境建设的新生力量。


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