張 威

(中南財經(jīng)政法大學(xué) 公共管理學(xué)院，湖北 武漢 430073)

改革開放以來，隨著我國經(jīng)濟的不斷發(fā)展，城鄉(xiāng)之間的差距不斷縮小，城鎮(zhèn)化水平加速提升。根據(jù)中華人民共和國住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部最新披露的數(shù)據(jù)，截至2020年年底，我國常住人口城鎮(zhèn)化率已達63.89%，同比2019年增長了3.29%[1]，而早在1996年聯(lián)合國人居署就斷言預(yù)計到2030年全球?qū)薪?0億人在城市長居，越來越多的人口流向城市，由人類活動而產(chǎn)生的大部分能源消耗和碳排放也將聚集于城市[2]。然而城市經(jīng)濟高速發(fā)展、快速城鎮(zhèn)化的背后，急功近利者難免陷入片面追求經(jīng)濟指標(biāo)而忽略城市可持續(xù)發(fā)展的“窠臼”，將城市治理中需要長期規(guī)劃的城市風(fēng)險防控拋之腦后，這勢必會挑戰(zhàn)城市的“容納”底線，導(dǎo)致“城市病”的滋生。此外，在現(xiàn)今“地球村萬物互聯(lián)”的時代背景下，城市風(fēng)險已然更加復(fù)雜化、多元化，一場災(zāi)害往往由多種類型的突發(fā)事件集聚而成，呈現(xiàn)出復(fù)合型災(zāi)害的特征。[3]近年來，新冠肺炎疫情、河南鄭州大暴雨等“黑天鵝”事件也引發(fā)了社會各界及學(xué)者們對城市公共安全風(fēng)險防控的反思。在新時代城市發(fā)展與風(fēng)險防控背景下，傳統(tǒng)的城市治理理論和手段早已不能滿足應(yīng)對需要。

面對日益嚴峻的城市風(fēng)險治理現(xiàn)狀，價值理性上，《中華人民共和國國民經(jīng)濟和社會發(fā)展第十四個五年規(guī)劃和2035年遠景目標(biāo)綱要》(以下簡稱“十四五”規(guī)劃)中明確指出要提高城市治理水平，加強特大城市治理中的風(fēng)險防控，增強城市防洪排澇能力，建設(shè)海綿城市、韌性城市。[4]韌性城市理念作為新時代的城市治理信條，其重要性已經(jīng)上升到國家戰(zhàn)略層面。城市韌性是建立在傳統(tǒng)規(guī)劃理論上的指導(dǎo)現(xiàn)代城市可持續(xù)發(fā)展的全新途徑[5]，增強城市韌性日益成為全球城市治理與災(zāi)害風(fēng)險應(yīng)急管理領(lǐng)域研究者與實務(wù)工作者的共識[3]。技術(shù)理性上，2017年12月習(xí)近平總書記在中共中央政治局會議上提出“實施國家大數(shù)據(jù)戰(zhàn)略加快建設(shè)數(shù)字中國”[6]，強調(diào)用數(shù)字化提升國家治理現(xiàn)代化水平?！笆奈濉币?guī)劃中也明確提出，加快建設(shè)數(shù)字經(jīng)濟、數(shù)字社會、數(shù)字政府，以數(shù)字化轉(zhuǎn)型整體驅(qū)動生產(chǎn)方式、生活方式和治理方式變革。[4]在當(dāng)前數(shù)字化信息時代，運用數(shù)字化技術(shù)治理城市、提高城市智能、化解城市新型風(fēng)險成為最優(yōu)選擇。數(shù)字孿生作為數(shù)字化技術(shù)發(fā)展的高級階段[7]，恰好契合韌性城市建設(shè)的技術(shù)需求。以韌性城市理念作為價值理性，以數(shù)字孿生作為技術(shù)理性，為新時代城市發(fā)展及風(fēng)險治理提供了更加契合時代背景的治理視角與路徑，也順應(yīng)了中央政府提高國家治理體系和治理能力現(xiàn)代化的戰(zhàn)略要求。

目前我國學(xué)界在韌性城市建設(shè)以及數(shù)字孿生技術(shù)領(lǐng)域的研究已經(jīng)取得了一定進展，但在韌性城市理論下，直接探討以數(shù)字孿生技術(shù)支持韌性城市建設(shè)的研究還存在空缺。本文試圖在城市風(fēng)險治理視角下，結(jié)合數(shù)字孿生技術(shù)與韌性城市理論，探究數(shù)字孿生技術(shù)嵌入韌性城市建設(shè)的內(nèi)在邏輯，并結(jié)合國際城市案例來提出數(shù)字孿生技術(shù)賦能韌性城市建設(shè)的實踐策略，以期為城市韌性規(guī)劃建設(shè)與數(shù)字孿生技術(shù)結(jié)合提供學(xué)理建議，豐富城市韌性發(fā)展建設(shè)的理論支撐與借鑒，為城市風(fēng)險應(yīng)急管理發(fā)展做出貢獻。

一、文獻綜述

(一)韌性城市建設(shè)

韌性城市這一概念隨著城市規(guī)模的擴張與城市風(fēng)險的積累，已成為各國發(fā)展研究的重點主題。國外早在20世紀末就已對韌性城市展開研究，Alberti等[8]提出韌性城市是指城市在重構(gòu)其結(jié)構(gòu)前，快速響應(yīng)并適應(yīng)外界變化的一種能力或程度。韌性聯(lián)盟將“韌性城市”概念界定為城市能夠抵御自然災(zāi)害或突發(fā)公共事件帶來的破壞，緩解外部環(huán)境施加的干擾與沖擊，減輕受災(zāi)損失，并從災(zāi)害中快速恢復(fù)，從災(zāi)害事故中學(xué)習(xí)，以提高城市對未來災(zāi)害的預(yù)防與適應(yīng)的能力。[9]Ahern[10]對韌性城市的特征進行了研究，認為韌性城市應(yīng)該具有適應(yīng)性、多樣性、冗余性、網(wǎng)絡(luò)性和多功能性。在韌性城市的分析維度上，Bruneau等[11]提出了韌性“TOSE”框架，他們從韌性社區(qū)角度提出韌性城市分析維度應(yīng)包含技術(shù)韌性、組織制度韌性、社會韌性以及經(jīng)濟韌性。2013年，韌性城市建設(shè)開始正式進入規(guī)劃實施階段，美國紐約提出《一個更強大更有韌性的紐約》方案，提出以海岸線更替分析技術(shù)等多個數(shù)字化技術(shù)為支撐，提升風(fēng)險發(fā)生后城市系統(tǒng)的協(xié)同與應(yīng)變能力。[12]同年，美國洛克菲勒基金會正式啟動了“100 Resilient City”項目，韌性城市建設(shè)開始從理論研究發(fā)展到廣泛實踐，進入全球視野。

在國內(nèi)，最早的研究是鄭艷等[13]提出低碳韌性城市概念，認為建設(shè)低碳韌性城市不僅需要從傳統(tǒng)的城市治理經(jīng)驗與智慧中汲之所長，還需要借鑒現(xiàn)代城市規(guī)劃技術(shù)，例如通過建設(shè)信息共享平臺，披露環(huán)境氣候信息。這為國內(nèi)韌性城市建設(shè)吸收新興技術(shù)實踐提供了較早的理論依據(jù)，豐富了韌性城市的建設(shè)理論支撐。在以風(fēng)險治理、防災(zāi)減災(zāi)為核心的韌性城市建設(shè)研究中，高恩斯[14]指出災(zāi)害韌性管理不再是依據(jù)事先設(shè)定擾動承受值來抵御災(zāi)害，而是以適應(yīng)、調(diào)整和利用為目的，實現(xiàn)城市抗災(zāi)的彈性。陳玉梅等[15]也認為在動態(tài)環(huán)境背景下，韌性城市建設(shè)應(yīng)同時考慮災(zāi)害應(yīng)對與災(zāi)后重建，而不是一直“亡羊補牢”。李云燕等[16]則基于“治未病”思想，從無災(zāi)、災(zāi)前、災(zāi)時、災(zāi)后四個階段出發(fā)，提出韌性城市的建立策略，進一步豐富了韌性城市適應(yīng)性與學(xué)習(xí)能力建立的學(xué)理建議。在提升城市韌性的技術(shù)運用層面，多名學(xué)者從不同的技術(shù)視角展開了研究，滕五曉等[17]基于大數(shù)據(jù)技術(shù)，構(gòu)建了集情報信息等五位一體的城市應(yīng)急及綜合防災(zāi)系統(tǒng)。毛煒青等[18]從地理空間層面，利用GIS技術(shù)、DSM差分技術(shù)、遙感影像識別等先進技術(shù)對城市基礎(chǔ)韌性變化進行了監(jiān)測。韓雪原等[19]提出通過搭建城市風(fēng)險數(shù)據(jù)庫和韌性管理平臺，以對城市各項基礎(chǔ)設(shè)施進行安全監(jiān)管和監(jiān)測監(jiān)控，并為城市高風(fēng)險區(qū)域提供動態(tài)實時研判和監(jiān)控。宋蕾等[20]通過研究證明數(shù)據(jù)技術(shù)和城市空間的規(guī)劃相結(jié)合正在成為發(fā)展趨勢，并提出要以數(shù)據(jù)平臺助力提升城市韌性。梳理國內(nèi)外關(guān)于韌性城市的研究與國外韌性城市實踐經(jīng)驗可以發(fā)現(xiàn)，韌性城市這一概念作為一件“舶來品”，我國目前對其建設(shè)的研究尚處于初級階段，而沿著韌性城市的發(fā)展脈絡(luò)，利用信息技術(shù)與數(shù)字平臺助力韌性城市建設(shè)一直是重點策略，無論是從理論支持還是技術(shù)支撐角度出發(fā)，智能數(shù)字化技術(shù)與韌性城市建設(shè)的契合度都非常高。

(二)數(shù)字孿生技術(shù)

數(shù)字孿生的概念源于Michael Grieves在2003年講授的關(guān)于產(chǎn)品生命周期管理的課堂，Grieves和Vickers認為數(shù)字孿生由三部分組成：現(xiàn)實世界中的物理實體、虛擬空間中的虛擬產(chǎn)品以及兩者通過數(shù)據(jù)信息產(chǎn)生的關(guān)聯(lián)。[21]美國國家航空航天局在對未來航天器的研究中，對Grieves提出的數(shù)字孿生概念進行了拓展并給出了一個新的定義：數(shù)字孿生是一種集成多學(xué)科、多物理場、多尺度、多概率的仿真過程，基于物理模型、歷史數(shù)據(jù)以及傳感器實時數(shù)據(jù)構(gòu)建完整映射的虛擬模型，刻畫和反映物理實體的全生命周期過程[22]，該定義也作為本文所參考的數(shù)字孿生概念解釋。在數(shù)字孿生技術(shù)引領(lǐng)城市建設(shè)方面，隨著物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)(IOT)的發(fā)展，數(shù)字孿生城市開始作為智慧城市建設(shè)的新起點引起廣泛關(guān)注。以數(shù)字孿生城市代替?zhèn)鹘y(tǒng)城市成為大勢所趨，并且傳統(tǒng)城市已具備這種轉(zhuǎn)型的能力。[23]Eric等[24]基于過往研究總結(jié)了數(shù)字孿生與城市建設(shè)的兩大特征：虛實交融與鏡像交互。

國內(nèi)關(guān)于數(shù)字孿生技術(shù)的研究，最早聚焦于數(shù)字孿生車間、物質(zhì)文化遺產(chǎn)數(shù)字化建設(shè)及交通基礎(chǔ)設(shè)施數(shù)字化中。2018年，雄安新區(qū)將數(shù)字孿生引入城市建設(shè)領(lǐng)域，首創(chuàng)“數(shù)字孿生城市”概念，并通過研究指出通過構(gòu)建實體城市與數(shù)字城市的交互系統(tǒng)，能夠更直觀地觀測城市的發(fā)展態(tài)勢及隱藏的風(fēng)險。[25]數(shù)字孿生技術(shù)能夠通過融合地理信息系統(tǒng)與智能云計算，實現(xiàn)對城市風(fēng)險的預(yù)測預(yù)警，進行城市仿真、事件的干預(yù)，進而指引并優(yōu)化城市規(guī)劃和管理。[26]在數(shù)字孿生技術(shù)開始得到廣泛關(guān)注后，數(shù)字孿生城市研究報告將引入城市治理的數(shù)字孿生技術(shù)分為了六大類：新型測繪技術(shù)、物聯(lián)標(biāo)識感知、云邊協(xié)同計算、城市信息模型(CIM)、模擬仿真技術(shù)及智慧深度學(xué)習(xí)。[27]基于這六大類技術(shù)要素，多名學(xué)者對數(shù)字孿生技術(shù)與城市建設(shè)的結(jié)合展開了研究。例如，顧建祥等[28]依托智能化全息測繪技術(shù)，實現(xiàn)城市實時運行數(shù)據(jù)可視化，從而達到以虛擬城市精準(zhǔn)映射現(xiàn)實物理世界的數(shù)字化模擬。全息測繪技術(shù)為數(shù)字孿生技術(shù)融入智慧城市建設(shè)提供了切實可行的著手點。在近年的研究中，陳棟等[29]結(jié)合智慧城市建設(shè)中尚存的挑戰(zhàn)，提出了智慧城市感知基站這一新型概念，以多種信息通信技術(shù)及軟硬件融合的設(shè)備，實現(xiàn)城市應(yīng)急治理的優(yōu)化。毛子駿等[30]從全周期管理視角出發(fā)，提出數(shù)字孿生技術(shù)能夠賦能城市構(gòu)建閉環(huán)鏈條，實現(xiàn)資源的合理利用，幫助城市管理者掌握城市運行規(guī)律，推動科學(xué)決策等。梳理國內(nèi)外現(xiàn)有數(shù)字孿生技術(shù)相關(guān)文獻可以發(fā)現(xiàn)，以數(shù)字孿生技術(shù)賦能智慧城市建設(shè)正是近年來的研究熱點，無論是理論研究還是應(yīng)用研究都呈“井噴式”增加趨勢。數(shù)字孿生技術(shù)在城市應(yīng)急管理與風(fēng)險治理領(lǐng)域大有施展拳腳的空間。

那么基于此，將數(shù)字孿生技術(shù)嵌入到韌性城市建設(shè)中是否可行呢？數(shù)字孿生技術(shù)是否能賦能韌性城市建設(shè)？兩者之間是否存在耦合關(guān)系？

二、數(shù)字孿生技術(shù)與韌性城市建設(shè)的耦合

耦合(coupling)是物理學(xué)的一個基本概念，是指兩個或兩上以上的系統(tǒng)或運動方式之間，通過各種相互作用而彼此影響以至聯(lián)合起來的現(xiàn)象，是在各子系統(tǒng)間的良性互動下，相互依賴、相互協(xié)調(diào)、相互促進的動態(tài)關(guān)聯(lián)關(guān)系。[31]美國學(xué)者維克(K. E. Weick)認為，相互耦合的兩個要素具有關(guān)聯(lián)性、完整性、多樣性和協(xié)調(diào)性等特征。[32]本文基于這四大特征來討論數(shù)字孿生技術(shù)與韌性城市建設(shè)的耦合邏輯。

(一)關(guān)聯(lián)性

數(shù)字孿生技術(shù)與韌性城市建設(shè)作為兩個獨立的系統(tǒng)，在融合過程中具有較大的關(guān)聯(lián)性。一是兩者的價值理性一致，都是為了構(gòu)建更具可持續(xù)發(fā)展力的社會，滿足公眾現(xiàn)代化安全高質(zhì)量生活環(huán)境的需求。數(shù)字孿生技術(shù)需要韌性城市建設(shè)發(fā)展需求所提供的技術(shù)創(chuàng)新動力，韌性城市建設(shè)需要數(shù)字孿生技術(shù)提供高水平科技系統(tǒng)等實現(xiàn)更現(xiàn)代化城市治理。二是兩者的各個子系統(tǒng)也存在相互關(guān)聯(lián)、相互作用的關(guān)系。例如韌性社區(qū)與智慧信息平臺，韌性交通與虛擬城市交通模型等。

(二)完整性

數(shù)字孿生技術(shù)與韌性城市建設(shè)的結(jié)合不只是將一種技術(shù)融入一個載體、工具與理念的簡單疊加，而是深刻地結(jié)合時代背景后，根據(jù)兩者的運行規(guī)律進行重組，從而形成的一個完整的合作體系，從而體現(xiàn)出耦合的完整性。數(shù)字孿生技術(shù)與韌性城市建設(shè)耦合的目的在于“更好地實現(xiàn)城市風(fēng)險預(yù)測、識別、應(yīng)對，促進城市抗災(zāi)的適應(yīng)、學(xué)習(xí)能力，滿足規(guī)模日益增長的城市居民對更優(yōu)城市環(huán)境的需求，保證城市的可持續(xù)發(fā)展”，落腳點在于通過數(shù)字化技術(shù)整合提高城市應(yīng)對風(fēng)險的能力。兩者結(jié)合的實際就是要以現(xiàn)代信息技術(shù)取代傳統(tǒng)工業(yè)技術(shù)，提高城市的智能化水平，打造富有“韌性”的城市人居環(huán)境，實現(xiàn)新時代城市理論體系與技術(shù)的整合。

(三)多樣性

數(shù)字孿生技術(shù)嵌入韌性城市建設(shè)的形式與層次不拘一格。根據(jù)城市轄域的不同，數(shù)字孿生技術(shù)的具體表現(xiàn)也不同，呈現(xiàn)出多樣化的組合形式。例如通過三維技術(shù)，建立建筑模型以與實景對比，便利觀測施工項目的建設(shè)進展；利用數(shù)字編輯技術(shù)分析集裝車行進路線，調(diào)看揚塵數(shù)據(jù)以監(jiān)測水質(zhì)、空氣質(zhì)量等；利用數(shù)字孿生體的政府?dāng)?shù)據(jù)平臺加大政務(wù)數(shù)據(jù)的公開透明度，為公眾、企業(yè)、技術(shù)人員等提供更便捷的信息服務(wù)；通過仿真工具、物聯(lián)網(wǎng)、虛擬現(xiàn)實等多種數(shù)字化手段，形成數(shù)字鏡像以監(jiān)測城市運行動態(tài)，從而弱化社會問題的不確定性，提高應(yīng)對突發(fā)事件的適應(yīng)性[7]；利用測繪技術(shù)進行應(yīng)急演練仿真，讓應(yīng)急預(yù)案更加貼近實戰(zhàn)。

(四)協(xié)調(diào)性

數(shù)字孿生技術(shù)是以人工智能、機器學(xué)習(xí)、大數(shù)據(jù)、區(qū)塊鏈、云計算以及IOT等技術(shù)為支撐的數(shù)字化技術(shù)集合。[7]以數(shù)字孿生技術(shù)支撐韌性城市建設(shè)的最直接動因就是可以為城市及技術(shù)本身帶來發(fā)展，而非純粹理論意義上的契合。數(shù)字孿生技術(shù)與韌性城市建設(shè)的融合可以為數(shù)字孿生技術(shù)提供更多應(yīng)用可能，現(xiàn)實價值的提升勢必會為技術(shù)本身帶來更多關(guān)注與投入，在未來的研發(fā)中進步，實踐中更新，為數(shù)字孿生技術(shù)賦予了更為龐大的生命力。同時，數(shù)字孿生技術(shù)的嵌入也提高了城市的風(fēng)險治理與城市災(zāi)害應(yīng)對能力，通過多種數(shù)字化技術(shù)的支撐提高城市對風(fēng)險的適應(yīng)性與學(xué)習(xí)能力，從而向韌性城市邁進。

總之，數(shù)字孿生技術(shù)與韌性城市建設(shè)的融合具有價值與技術(shù)理性上的天然耦合性，兩者在時代背景下圍繞城市發(fā)展及風(fēng)險治理構(gòu)成不同的組合形式，從而形成一個耦合系統(tǒng)。因此，本文提出以數(shù)字孿生技術(shù)賦能韌性城市建設(shè)，并探究數(shù)字孿生技術(shù)嵌入韌性城市建設(shè)的內(nèi)在邏輯，以期為現(xiàn)階段韌性城市的建設(shè)發(fā)展提供不同視角參考與理論借鑒。

三、數(shù)字孿生技術(shù)嵌入韌性城市建設(shè)的內(nèi)在邏輯

韌性城市建設(shè)與數(shù)字孿生技術(shù)之間具有價值理性與技術(shù)理性上的天然契合性，兩者之間存在耦合效應(yīng)。本文從技術(shù)嵌入角度出發(fā)，探討數(shù)字孿生技術(shù)嵌入韌性城市建設(shè)的邏輯路徑。

(一)數(shù)字孿生技術(shù)能夠助推組織工作協(xié)同

數(shù)字孿生從技術(shù)上賦予了政府組織活力，通過數(shù)據(jù)收集系統(tǒng)進行數(shù)據(jù)挖掘、整合、流通，在城市風(fēng)險爆發(fā)的第一時間，各部門能夠通過同一平臺獲得數(shù)據(jù)信息。迅捷的數(shù)據(jù)流通打破了傳統(tǒng)指揮鏈存在的信息溝通困難現(xiàn)狀，化解了科層制下信息碎片化、失真性的困擾，從而便捷了各部門應(yīng)對城市風(fēng)險進行的相互協(xié)調(diào)，將繁雜的行政審批程序精簡化。通過數(shù)字孿生平臺，不僅使城市風(fēng)險由傳統(tǒng)的縱向應(yīng)對、單一分散處理轉(zhuǎn)變?yōu)橄嗷f(xié)作的橫向應(yīng)對、綜合集中處理，還能夠使各組織根據(jù)數(shù)據(jù)披露提供的信息，對組織進行權(quán)變，以形成扁平化組織，實現(xiàn)對城市風(fēng)險的靈活性應(yīng)對，進而提高應(yīng)對效率。

(二)數(shù)字孿生技術(shù)倡導(dǎo)以人為本，主張主體多元

在數(shù)字孿生背景下，物聯(lián)感知技術(shù)通過城市全域標(biāo)識與數(shù)據(jù)傳感，使得城市的結(jié)構(gòu)及其運行在虛擬平臺得到映射，從而促進城市風(fēng)險隱患的“顯化”，并且社會成員公共行為通過數(shù)字化，在數(shù)據(jù)終端進行行為記錄，能夠滿足城市問題的追溯、事后追責(zé)。同時，以數(shù)字孿生技術(shù)為基礎(chǔ)的城市開放治理平臺通過專業(yè)術(shù)語來構(gòu)建數(shù)據(jù)信息，政府僅僅提供技術(shù)支撐與維護，各層社會主體，例如政府、非政府組織、企業(yè)、公民等能夠進行意愿表達，讓社會成員的訴求通過數(shù)字化在平臺中得到反映，公眾能夠通過數(shù)字語言參與到城市風(fēng)險治理中，實現(xiàn)城市風(fēng)險治理的多元協(xié)同共治。

(三)數(shù)字孿生技術(shù)有利于掌握城市運行規(guī)律，促進資源流通

數(shù)字孿生技術(shù)能夠通過模擬仿真，基于現(xiàn)實場景構(gòu)成時空仿真的虛擬場景，從而實現(xiàn)在虛擬場景中對城市問題和風(fēng)險進行仿真實驗和演練，再結(jié)合大數(shù)據(jù)、人工智能等技術(shù)整合，深入分析城市運行中可能存在的隱患，預(yù)測城市各類公共安全事件，以便完備應(yīng)急管理工作，從而通過各領(lǐng)域數(shù)據(jù)的整合，預(yù)測城市的發(fā)展運行規(guī)律，為城市建設(shè)、風(fēng)險治理、城市管理等提供指導(dǎo)。此外，城市治理資源通過數(shù)字孿生接受公眾監(jiān)督，實現(xiàn)集中管理與儲存，由此在發(fā)生城市風(fēng)險時，實現(xiàn)應(yīng)急物資的迅速匹配與發(fā)放，促進資源配置的高效率，提高社會整體應(yīng)急的彈性。

(四)數(shù)字孿生技術(shù)能夠提高城市治理智能化

數(shù)字孿生技術(shù)中的多種數(shù)字化手段，通過廣覆蓋、快流通的數(shù)據(jù)傳輸渠道，使數(shù)據(jù)價值得到了最大化體現(xiàn)，也降低了城市風(fēng)險問題的模糊性和不確定性。同時，智慧深度學(xué)習(xí)利用大數(shù)據(jù)平臺及算法使得城市治理中的所有創(chuàng)新實踐都能夠在數(shù)字孿生虛擬平臺上得到試運行，實現(xiàn)城市風(fēng)險治理問題的虛擬場景化處理，從而能夠?qū)崿F(xiàn)實踐結(jié)果的超前預(yù)判，避免實際消極社會影響的產(chǎn)生。而數(shù)字孿生技術(shù)的嵌入過程，將物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、智能機器學(xué)習(xí)技術(shù)等融為一體，形成了龐大的技術(shù)融合產(chǎn)業(yè)鏈，不同的數(shù)據(jù)、技術(shù)、知識等資源要素通過數(shù)字孿生平臺得到匯聚，為城市風(fēng)險治理的智能化提供技術(shù)支撐，以提高城市治理的智能化水平。

四、數(shù)字孿生技術(shù)賦能韌性城市建設(shè)的實踐策略——以“虛擬新加坡”(Virtual Singapore)項目為例

新加坡作為一個以高工作效率著稱的國家，其高效背后的一個客觀原因就是因為新加坡國土面積小但人口密度高。要在這樣一個國家或者說這樣一個大型城市，適應(yīng)日益緊張的城市膨脹趨勢，新加坡政府官員們進行了大膽創(chuàng)新。鑒于新加坡人口稠密的城市環(huán)境，開展物理實驗幾乎沒有失敗的空間，于是政府?dāng)M建造一個3D的數(shù)字城市副本，供城市設(shè)計師、規(guī)劃者和決策者探索未來的場景。

2015年，達索系統(tǒng)宣布與新加坡政府合作開發(fā)“虛擬新加坡”(Virtual Singapore)，即一個與現(xiàn)實物理世界完全鏡像的3D城市模型，通過數(shù)字化技術(shù)為城市模型提供城市各領(lǐng)域數(shù)據(jù)，以數(shù)據(jù)為語言，對城市進行靜態(tài)復(fù)刻與動態(tài)監(jiān)測，從而幫助政府官員做出最佳的城市規(guī)劃決策，并通過視覺上的信息共享與公民進行溝通。[33]“虛擬新加坡”結(jié)合了數(shù)字孿生技術(shù)的虛實交融與鏡像交互的兩大特點，采用達索系統(tǒng)3D EXPERIENCity打造動態(tài)的新加坡3D數(shù)字模型，運用三維建模及數(shù)字仿真技術(shù)為城市規(guī)劃及風(fēng)險治理提供創(chuàng)新性意見和決策建議。本文借鑒了“虛擬新加坡”項目的實踐經(jīng)驗，并結(jié)合前文中分析的數(shù)字孿生技術(shù)與韌性城市建設(shè)耦合與嵌入的邏輯，為數(shù)字孿生技術(shù)賦能韌性城市建設(shè)提出實踐策略，以期為國內(nèi)韌性城市建設(shè)中吸納數(shù)字孿生技術(shù)提供學(xué)理依據(jù)。

(一)重塑組織制度韌性

“虛擬新加坡”主張以3D思維來思考城市問題。通過3D虛擬平臺，新加坡的城市規(guī)劃者能夠獲得城市建筑物更詳細的視圖，包括結(jié)構(gòu)。在虛擬平臺中，可以以虛擬視角下到行人層，觀察路線可達性和遮陽人行道的可用性等。同時，通過平臺能夠收集紅綠燈和公交車站位置等動態(tài)數(shù)據(jù)，甚至還將擁有社會公眾行為的數(shù)據(jù)。從“虛擬新加坡”的實踐經(jīng)驗中可知，數(shù)字孿生技術(shù)能夠通過虛擬平臺與現(xiàn)實世界的同步運行并通過打造大數(shù)據(jù)終端改變城市數(shù)據(jù)原有的獲取方式與使用模式，城市大數(shù)據(jù)終端與虛擬平臺通過重塑城市數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，改變以往政府部門間僵化低效的工作機制，從而對組織制度韌性進行重塑。

(二)穩(wěn)固社會韌性

“虛擬新加坡”打造的數(shù)字化平臺不僅僅向政客開放，它還向科研機構(gòu)、企業(yè)、公民開放，如政府的科技研究機構(gòu)、新加坡國立大學(xué)等，科研機構(gòu)能夠通過虛擬平臺進行大規(guī)模的模擬實驗，企業(yè)可以使用虛擬新加坡來測試無人駕駛汽車，通過城市仿真模型中的虛擬道路來測試創(chuàng)新產(chǎn)品，而不用占據(jù)現(xiàn)實中交通繁忙的道路。在社會各主體可以共同接觸數(shù)字孿生平臺的前提下，數(shù)字孿生技術(shù)為城市風(fēng)險治理各主體間創(chuàng)造了一個多元協(xié)同共治的協(xié)作環(huán)境，從而能夠提高社會公眾的社會認同感與城市歸屬感，提高其參與城市風(fēng)險治理的積極性。

(三)強化經(jīng)濟韌性

“虛擬新加坡”也被用于做更長期的城市規(guī)劃和決策。例如，新加坡為迎合人口老齡化趨勢而對城市的基礎(chǔ)設(shè)施進行重大革新、陸路運輸管理局(LTA)擬為殘疾人設(shè)置專屬坡道、鎮(zhèn)議會針對環(huán)境變化提出對綠化公園進行改造等，而這三個看似毫無相關(guān)的規(guī)劃可以通過虛擬平臺進行項目建設(shè)的模擬仿真，在不需要實際支出的情況下嘗試兩兩兼容。這在避免額外交易成本的情況下進行創(chuàng)新性實踐，大大降低了城市規(guī)劃的成本，同時也提高了規(guī)劃效率。同樣的邏輯，對城市風(fēng)險的模擬仿真能夠幫助決策者進行前瞻性的預(yù)判，以決策方案的生成、選擇、執(zhí)行、反饋等各環(huán)節(jié)閉環(huán)的疊加，實現(xiàn)虛實城市的互動以及決策的迭代優(yōu)化。

(四)提高技術(shù)韌性

“虛擬新加坡”在技術(shù)創(chuàng)新上研發(fā)了“虛擬基層實驗”技術(shù)，以測試創(chuàng)新想法實踐的合理性。在實踐中，社區(qū)發(fā)展委員會通過“虛擬基層實驗”選擇了特定的社區(qū)安裝太陽能屋頂、修建契合社區(qū)結(jié)構(gòu)的特殊蓄水系統(tǒng)以及氣動廢物處理系統(tǒng)，通過觀察虛擬平臺中安裝設(shè)施的運行、流轉(zhuǎn)和收益情況來測評創(chuàng)新想法的可行性。同時，基于“虛擬實驗”技術(shù)，數(shù)字孿生技術(shù)充分利用了“虛擬平臺”的實驗性功能，能夠為城市風(fēng)險治理的技術(shù)研發(fā)提供試驗機會和觀察窗口，實現(xiàn)在技術(shù)投入實踐之前，評估技術(shù)實效性及其可能存在的漏洞，確保技術(shù)的高標(biāo)準(zhǔn)。同時，當(dāng)技術(shù)經(jīng)過反復(fù)試驗確保可投入社會市場中，數(shù)字孿生系統(tǒng)的物聯(lián)感知技術(shù)與云計算平臺能夠?qū)\行狀況進行動態(tài)監(jiān)測，對數(shù)據(jù)進行采集、分析，再為技術(shù)的適應(yīng)性提供現(xiàn)實建議，這無疑提高了城市風(fēng)險治理中技術(shù)普及的效率和進度。

韌性城市理論從組織制度韌性、社會韌性、經(jīng)濟韌性和技術(shù)韌性四個維度，為未來城市風(fēng)險治理提供了更科學(xué)的實踐指導(dǎo)。數(shù)字孿生技術(shù)通過集結(jié)新型測繪技術(shù)、物聯(lián)標(biāo)識感知、云邊協(xié)同計算、城市信息模型(CIM)、模擬仿真技術(shù)及智慧深度學(xué)習(xí)六大技術(shù)要素，為韌性城市建設(shè)提供了恰如其分的技術(shù)支撐。韌性城市與數(shù)字孿生在價值和技術(shù)理性上存在耦合性，韌性城市建設(shè)為數(shù)字孿生技術(shù)賦予了更旺盛的生命力，而數(shù)字孿生技術(shù)為韌性城市建設(shè)提供了相得益彰的技術(shù)支持。數(shù)字孿生技術(shù)覆蓋下的韌性城市，是機器與人的分工合作，也是數(shù)字系統(tǒng)與社會系統(tǒng)的交相滲透融合，在以人為本的實踐宗旨下，實現(xiàn)人類生活與技術(shù)發(fā)展的和諧共生。本文通過分析韌性城市與數(shù)字孿生的耦合性、技術(shù)嵌入的邏輯與路徑、現(xiàn)實實踐的經(jīng)驗策略，為韌性城市建設(shè)融合新的技術(shù)系統(tǒng)提供了學(xué)理借鑒參考，但研究尚停留在學(xué)術(shù)邏輯分析層面，缺乏切實可行的執(zhí)行手段研究，對城市龐大復(fù)雜的運行系統(tǒng)也缺少一個細致的視角進行探究，在未來的研究中還需對此進行深入探討。