数字孪生（DigitalTwin），又称“数字孪生”，是充分利用物理模型、传感器更新、运行历史等数据，将多学科、多学科、物理的、多尺度的、多概率的模拟过程在虚拟空间中完成，以反映相应物理设备的全生命周期过程。数字孪生最重要的启发是实现了真实物理系统对空间数字模型的反馈。美国国防部率先提出将数字孪生技术用于航天飞行器的健康维护和防护。引入数字孪生技术是21世纪最具突破性的创新。如今，数字孪生技术已直接应用于各个经济领域，尤其是制造业、医疗保健等领域。最近，AEC（Architecture,Engineering&Construction）行业也表现出创建数字孪生来解决业务混乱的趋势。采用这种未来技术使我们能够从一次构建一块砖转变为一次构建一个区块链。建筑师、城市设计师和城市规划师正在使用该技术创建建筑环境的虚拟世界复制品，以了解他们工作的长期可行性。?DigitalTwinsofWaterCubePilot,ARUP数字孪生的历史对数字孪生的首次描述可以追溯到DavidGelernter1991年出版的一本书《镜像世界??》（镜像世界），他在书中探讨了计算技术对未来世界的影响。然而，数字双胞胎的概念和模型最初是由MichaelGreaves于2002年在密歇根州特洛伊举行的制造工程师协会会议上公开提出的。他提出了数字孪生的概念作为产品生命周期管理的研究模型。“数字双胞胎”一词是由NASA的约翰·维克斯(JohnVickers)在其2010年路线图报告中正式创造的。?Microsoft–Azure数字孪生数字孪生如何工作？数字孪生技术由数据驱动。传感器网络摄取数据以创建物理世界的虚拟副本。数字孪生的框架由三部分组成：真实对象——真实产品虚拟对象——数字克隆产品物理和虚拟对象之间的连接——从物理产品流向虚拟产品的数据和提供的信息从虚拟产品到实体产品?ChallengeAdvisory如上所示，如此创建的数字孪生可用于了解已建成和未建成环境在其完整生命周期中的特殊性。结合其他信息来源分析数据有助于了解相应研究主题的起源并预测其未来。通常，数字孪生与基于用户界面和可视化的3D建模之间存在相似之处。然而，使它们与众不同的是数据因素。3D建模仅限于提供对象的视图，而数字双胞胎则同时提供对象的视图和实时数据。数字孪生在探索各种环境条件如何随时间影响物体方面更进一步。?ArcGIS数字孪生如何改进城市规划？世界目前正在迅速城市化，据估计全球56%的人口居住在城市。因此，城市需要为大量人口涌入做好充分准备。然而，鉴于世界上大多数城市地区的无限制增长，数字孪生可以借助数据分析帮助简化城市发展。通过创建城市的数字双胞胎，人们可以在现实世界中虚拟地测试和制定政策、设计规则和施工方法。采用数字双胞胎可以彻底改变城市的设计、运营、维护和维持方式，以提高市民的生活质量。有效的政策制定市政当局和其他地方管理机构可以通过使用数据进行规划、最终确定投资战略和识别机会，从数字孪生中受益。他们可以在虚拟世界中模拟提议的政策，并在现实世界中实施之前研究其影响。在全球范围内，新加坡、赫尔辛基和阿拉伯联合酋长国等城市正在投资数字孪生，以实现从可持续性到以交通为导向的发展、建筑翻新项目和虚拟旅游等目标。?由新加坡土地管理局提供减轻环境风险随着全球变暖和气候变化的惊人加剧，数字孪生技术可以帮助绘制未来环境及其对城市的影响。虚拟城市中的海平面上升、板块运动等数据可以用来指导实体城市的发展。通过评估风险，城市可以更好地准备减轻洪水、地震、海啸和飓风等自然灾害。检验建筑结构稳定性由于施工质量差，建筑物倒塌已成为城市中的日常事件，导致生命和资源损失。创建数字孪生有助于在开始物理施工过程之前确定建筑材料和做法的适用性。这将有助于创建安全和健康的社区，并帮助城市社区繁荣发展。市政当局可以使用这些数据对旧建筑的结构强度进行审查，以便及时疏散社区以防止任何物理损坏。节省能源和运营成本从数字孪生获得的数据可用于优化建筑服务系统，这将有助于降低结构的能源消耗和运营成本。城市规划者还可以确定建造屋顶以利用太阳能为建筑物供电的潜力。在数字孪生城市中始终可以探索全方位的可再生能源，以帮助减少城市热岛效应并提高建筑自给自足。?TonDeVries–YouTube改善基础设施网络使用来自数字城市孪生体的数据，交通规划人员和城市规划人员可以确定实体城市中出现瓶颈和交通拥堵的可能性。可以通过识别道路车辆的增长来预先确定立交桥和道路延伸的需求。可以对大众捷运系统(MRTS)进行优化测试和设计，以提高城市公共交通的有效性，以适应城市扩张。虚拟旅游数字孪生的可能性不仅限于城市规划的技术细节，而是进一步探索虚拟旅游的创收。虽然在市场上已经可以买到360度的街道和建筑物全景。数字孪生使这项技术更进一步。在数字孪生中，人们可以做的不仅仅是看一个地方。他们可以购物、玩耍、学习，甚至成为虚拟城市的公民。例如，VirtualHelsinki是Zoan在高质量3D虚拟现实中创建的赫尔辛基市中心的数字双胞胎，人们可以虚拟地参观和进行活动。虚拟旅游让人们在舒适的家中体验世界，从而促进可持续的生活方式。数字孪生案例研究虽然许多国家尚未探索数字孪生技术的潜力，但新加坡已经为其虚拟外观创建了一个现场测试案例。城邦模型包括300万张街拍图像和16万张航拍图像。超过10亿个数据点以3D形式绘制，相当于超过100TB的数据。该模型的基础将依赖于14个核心数据集，包括土地利用、树木覆盖和地下设施。整个岛屿将使用航空和街道测绘工具不断绘制地图，以保持数字双胞胎的相关性并与新加坡的发展保持一致。?AECMagazine新加坡希望通过其数字孪生解决其长期存在的城市热岛问题。虚拟城市将用于研究城市新建筑开发的可行性及其对周围环境的影响。政策制定者还将研究识别潜在基础设施缺陷的??模型，并为未来的新加坡提出适当的解决方案。未来，新加坡还计划使用数字孪生，通过数字取证和场景规划，为自动驾驶汽车和机器人重建事故场景。上述数字孪生技术的优势正在鼓励全球IT领导者努力推进数字孪生软件。领先的IT巨头，即Microsoft、GEDigital、Siemens和DassaultSystemes，已经创建了数字孪生软件。Cityzenith等AEC行业的创新者已经推出了专门针对建筑环境的数字孪生软件程序。另一个领先的数字双胞胎软件是SmartWorldPro，它有助于建筑物和其他形式的房地产的设计和管理。在城市规划中使用数字孪生可以提高利益相关者的决策能力。它为建设一个更可持续、以人为本、更有条理和更有抱负的未来城市树立了希望。
