李嘉寧 張逸平 湯舸 鄒家唱 段睿妍

摘要：目前國內(nèi)數(shù)字孿生城市正處于快速發(fā)展的有利時機，但存在“重單一應(yīng)用場景，輕城市綜合視角和數(shù)據(jù)底座”“重物理性數(shù)字孿生，輕社會性數(shù)字孿生”和“缺乏對數(shù)字孿生城市核心價值的評價標準”等問題。在上海探索超大城市精細化治理的背景下，初步探索當前數(shù)字孿生城市建設(shè)實踐的模式和問題，圍繞基層治理的目標，結(jié)合花木街道數(shù)字孿生城市的實踐，探索構(gòu)建數(shù)字孿生城市的3個工作體系：工作方法體系、數(shù)據(jù)底座體系和評價指標體系。工作方法體系是數(shù)字孿生城市建設(shè)的整體方法論和指導(dǎo)綱領(lǐng)，數(shù)據(jù)底座體系是對數(shù)據(jù)基礎(chǔ)和技術(shù)底座的新要求，評價指標體系是指導(dǎo)數(shù)字孿生城市建設(shè)調(diào)優(yōu)的評價標準和參考框架。

關(guān)鍵詞：基層治理；數(shù)字孿生城市；體系構(gòu)建

文章編號 1673-8985（2023）06-0091-07 中圖分類號 TU984 文獻標志碼 A

DOI 10.11982/j.supr.20230612

0 引言

我國的城市化率已經(jīng)突破60%。根據(jù)第七次全國人口普查，人口還在持續(xù)向城市集聚，城市這個復(fù)雜巨系統(tǒng)的治理難度與日俱增。2010年以來信息技術(shù)與城市領(lǐng)域的結(jié)合推動了從“信息化城市”“智慧城市”“數(shù)字城市”到“數(shù)字孿生城市”概念下的一系列探索實踐[1]61-62。2021年《中共中央國務(wù)院關(guān)于加強基層治理體系和治理能力現(xiàn)代化建設(shè)的意見》明確指出“基層治理是國家治理的基石，統(tǒng)籌推進鄉(xiāng)鎮(zhèn)（街道）和城鄉(xiāng)社區(qū)治理，是實現(xiàn)國家治理體系和治理能力現(xiàn)代化的基礎(chǔ)工程”，要求“推動資源、管理、服務(wù)向街社下沉”“加強基層智慧治理能力建設(shè)”。2022年6月，上海市委市政府《加強應(yīng)急體系建設(shè)會議》也明確要求“推動應(yīng)急管理重心下移、資源下沉……應(yīng)急管理的前哨在基層，基礎(chǔ)在基層”。基層治理是國家治理體系的重要基石已成社會共識。基層的智慧治理既是政策要求，也是數(shù)字城市建設(shè)有效性的試金石。

“治理”指的是在人民生活共同體中，為了共同目的和公共利益，各種不同的權(quán)威主體通過運用權(quán)力去引導(dǎo)、控制和規(guī)范各種活動，從而最大限度地促進公共利益?；鶎又卫韯t是一個政治制度框架或政治結(jié)構(gòu)中最基層的權(quán)力運作過程[2]。當前學界對什么是基層沒有統(tǒng)一的陳述，廣義上，把基層看作是縣/區(qū)及以下的組織和空間單元；狹義上，主要指農(nóng)村的鄉(xiāng)鎮(zhèn)和城市的社區(qū)[3]。隨著經(jīng)濟社會的發(fā)展，基層治理的范圍有了明顯的擴展，不僅包括基層事務(wù)管理和決策制定，還包括社區(qū)需求回應(yīng)、社區(qū)能力建設(shè)等更寬泛的內(nèi)容[4]。本文采用基層治理的概念指代街道（鄉(xiāng)鎮(zhèn)）這一最小行政單元及其中城鄉(xiāng)社區(qū)的治理工作?；鶎又卫硎菐缀跛猩霞壊块T治理政策落地的抓手，直接作用于市民、企業(yè)、商鋪及城市物理環(huán)境，并直接影響人民城市的感受度。

2020年初，上海市浦東新區(qū)花木街道在面臨嚴峻的疫情防控挑戰(zhàn)時，自發(fā)開展了花木數(shù)字孿生城市的數(shù)字化探索實踐。數(shù)字孿生并非一個全新的概念，最早可追溯到2012年NASA在航天領(lǐng)域的應(yīng)用，數(shù)字孿生城市則衍生于在智慧城市中運用的數(shù)字孿生技術(shù)[5]。2017年美國佐治亞理工學院提出“智慧城市數(shù)字孿生”的概念，即智慧城市的數(shù)字孿生是智能的、物聯(lián)網(wǎng)（IoT）支持的、數(shù)據(jù)豐富的，可用于復(fù)制并模擬真實城市中發(fā)生的變化的城市虛擬平臺，以提高城市的韌性、可持續(xù)性和宜居性[6]。在國內(nèi)，數(shù)字孿生城市概念于2018年由雄安新區(qū)首次提出[1]62。為什么迄今大部分的建設(shè)實踐依然不能解決基層治理的痛點問題？本文將淺析“數(shù)字孿生城市”相關(guān)理論研究和建設(shè)實踐現(xiàn)狀，分析普遍性問題及其底層成因，并結(jié)合花木街道基層治理案例實踐，嘗試構(gòu)建一套面向基層治理的數(shù)字孿生城市創(chuàng)新工作體系。由于各街道基層治理的范疇、任務(wù)及其面臨的困境有相似性，從該案例出發(fā)提煉與構(gòu)建的方法將具有一定的通用性。

1 當前國內(nèi)數(shù)字孿生城市的現(xiàn)狀與問題

數(shù)字孿生城市的歷史非常短，世界上還沒有一座完全意義上的數(shù)字孿生城市。在國外，阿姆斯特丹于2013年依托阿姆斯特丹創(chuàng)新引擎（AIM，政府機構(gòu)）與能源運營商等組織共同建立阿姆斯特丹智慧城市平臺（ASCP），并逐漸發(fā)展成為吸引多種社會主體參與、涵蓋6個領(lǐng)域數(shù)百個智慧項目的綜合性平臺，但并未實現(xiàn)城市三維建模及數(shù)據(jù)掛接[7]；新加坡于2015年啟動“新加坡智慧國家”建設(shè)，2017年搭建集三維城市模型與數(shù)據(jù)協(xié)作于一體的“虛擬新加坡”（Virtual Singapore）平臺，為公民、私營部門和公共機構(gòu)提供一個更便于對規(guī)劃、交通等場景進行模擬的虛擬空間環(huán)境，但尚未對物理世界的其他社會性要素進行孿生[8]。在國內(nèi)，數(shù)字孿生城市概念自2018年首次被提出到2021年國家“十四五”規(guī)劃明確要求“探索建設(shè)數(shù)字孿生城市”，全國CIM相關(guān)項目（數(shù)字孿生城市的載體基礎(chǔ)）總量從2個增加到了149個，項目總額從近1億元上升到30多億元[9]。單從項目來看，根據(jù)2021年8月世界經(jīng)濟論壇與中國信通院聯(lián)合征集的數(shù)字孿生城市案例，超過50%的項目投資達千萬元級，平均項目額達2 800萬元[10]。

這些實踐以政府投資驅(qū)動、企業(yè)主體承建為主，探索較多的領(lǐng)域為城市運行、交通、安防、城管、應(yīng)急處置等。參與企業(yè)主要為技術(shù)類企業(yè)，包括傳統(tǒng)智慧城市總集廠商、通信運營商、地理信息和測繪企業(yè)、建筑信息模型企業(yè)、3D可視化企業(yè)[11]。

在建設(shè)實踐熱火朝天的背景下，學術(shù)研究領(lǐng)域相對滯后。數(shù)字孿生概念發(fā)源于工業(yè)體系，信息通信領(lǐng)域以技術(shù)落地為目的較早展開探索，測繪領(lǐng)域重點研究地理信息技術(shù)，以期為數(shù)字孿生城市提供物理空間底座。而城市社會學和管理學相關(guān)領(lǐng)域的研究剛起步，理論研究中普遍認同數(shù)字技術(shù)將重塑城市治理模式，但實證研究多為對應(yīng)用實踐的簡單的總結(jié)性描述[12-13]，整體性、系統(tǒng)性、綱領(lǐng)性的研究相對缺失[14-15]，其中面向基層治理的數(shù)字孿生城市的研究更為稀缺。

在此背景下，業(yè)界整體對于城市復(fù)雜系統(tǒng)及城市問題的認知尚不充分，建設(shè)發(fā)起方受限于業(yè)務(wù)部門條塊分割的傳統(tǒng)管理模式，承建企業(yè)又偏工程技術(shù)基因和需求響應(yīng)式方法論，使得數(shù)字孿生城市建設(shè)存在一些問題。

1.1 重單一應(yīng)用場景，輕城市綜合視角和數(shù)據(jù)底座

當前國內(nèi)數(shù)字城市建設(shè)以“問題導(dǎo)向、應(yīng)用為王”的場景建設(shè)模式為主導(dǎo)，多由條線部門發(fā)起，以解決某一具體業(yè)務(wù)問題為出發(fā)點而構(gòu)建“應(yīng)用場景”。例如，杭州“城市大腦”從2016年至2020年逐步推出警務(wù)、交通、城管、文旅等48個應(yīng)用場景，浦東“城市大腦2.0”建設(shè)了渣土車監(jiān)管等104個經(jīng)濟治理場景、50個城市治理場景和11個社會治理場景[16]。2022年3月，上海孿生城市數(shù)字治理發(fā)布季中介紹了過往幾年已建成的數(shù)字孿生城市項目，如嘉定區(qū)北管村數(shù)字孿生、虹口區(qū)北外灘街道云舫小區(qū)數(shù)字孿生、田子坊數(shù)字孿生、楊浦大橋數(shù)字孿生、南市水廠數(shù)字孿生等。浙江省數(shù)字化改革推進會也發(fā)布了若干重點數(shù)字孿生場景，如臨安區(qū)地質(zhì)災(zāi)害風險防控數(shù)字孿生應(yīng)用、杭州東站數(shù)字孿生智慧管理平臺、錢王陵安全防護數(shù)字孿生場景。其中楊浦大橋和南市水廠更接近數(shù)字孿生在工業(yè)品領(lǐng)域的應(yīng)用，而在其他城市類場景中（包括其中一些社區(qū)治理場景，如“獨居老人安全監(jiān)管”“小區(qū)安全隱排查”等）可以看到，大多項目只是因為有高精度三維可視化加物聯(lián)感知設(shè)備，所以套上了“孿生城市”的概念，實際仍延續(xù)“單一應(yīng)用場景”的建設(shè)思路，與非孿生城市下的應(yīng)用場景沒有本質(zhì)的差別。

這些單一問題管理閉環(huán)的應(yīng)用場景范式，實際傳導(dǎo)到基層治理協(xié)同執(zhí)行時，其有效性往往大打折扣，難以對癥“塊”上城市問題的復(fù)雜性和基層治理的綜合性?？梢泽w現(xiàn)為“條”和“塊”的差異性：條承擔主管責任，塊承擔兜底責任；條體現(xiàn)專業(yè)性，塊體現(xiàn)綜合性[17]；條圍繞“業(yè)務(wù)”展開工作，塊圍繞管理服務(wù)“對象”展開工作。總體而言，“塊”更具備城市的綜合屬性。在新冠疫情防治工作中，“條塊”矛盾顯得更加突出：在“塊”層面沒有進行有效的數(shù)據(jù)底座建設(shè)，各條線前期各種場景建設(shè)雖然也有數(shù)據(jù)積累，但由于數(shù)據(jù)口徑和標準等問題，無法協(xié)同發(fā)揮作用，反而帶來塊上基層應(yīng)對多口徑數(shù)據(jù)核準校對的負擔。街道基層不得不重新填表采集數(shù)據(jù)，而由于通用數(shù)據(jù)底座的缺失，這些填報數(shù)據(jù)依然很難得到有效留存和共享。

長期以來的場景建設(shè)模式由于缺乏總體規(guī)劃統(tǒng)籌，數(shù)據(jù)底層的本質(zhì)問題得不到解決，導(dǎo)致每次場景建設(shè)數(shù)據(jù)工作都要重復(fù)梳理。而當基層治理需求無法被滿足時，可能進行重復(fù)建設(shè)，增加財政負擔。同時，各垂直應(yīng)用場景持續(xù)演進，加劇了“數(shù)據(jù)孤島增多、數(shù)據(jù)壁壘加深、基層負擔加重”的惡性循環(huán)。

數(shù)字化賦能智慧治理的核心要素是數(shù)據(jù)。有效的基層治理必須有完整的、準確的、精細的數(shù)據(jù)，才能支撐真正的“智能發(fā)現(xiàn)”和“城市計算”。通過數(shù)據(jù)驅(qū)動治理，需要用全面、準確、實時的數(shù)據(jù)減少政府橫向協(xié)調(diào)及縱向整合的成本。當整個城市的人、房、企、事、物等物理性和社會性數(shù)據(jù)都打通納入統(tǒng)一的數(shù)據(jù)底板時，在此基礎(chǔ)上實現(xiàn)不同應(yīng)用場景的整合就能水到渠成。

1.2 重物理性數(shù)字孿生，輕社會性數(shù)字孿生

城市的實體空間既包含自然環(huán)境和所含的物質(zhì)系統(tǒng)（物理空間），也包括人類行為與社會活動的總和（社會空間）[18]。從2021年上海市黃浦區(qū)南京大樓城市數(shù)字治理的最小管理單元、“最小管理單元”二期田子坊案例，以及2022年上海孿生城市數(shù)字治理發(fā)布案例都可以看到，目前實踐更偏重對物理空間和要素的孿生，更接近數(shù)字孿生技術(shù)在工業(yè)品領(lǐng)域的應(yīng)用。

但這種數(shù)字孿生的效果卻不盡如人意。以南京大樓場景為例，基層管理者在訪談中提到，該場景并不能解決市場主體和政府管理主體的實際需求，且其超精細建模、高效果渲染以及大量物聯(lián)傳感器的建設(shè)模式成本過高，成本收益并不均衡。

有兩個因素造成當前的問題。首先，業(yè)界大部分企業(yè)的技術(shù)積累集中在地理信息建模、渲染可視化、硬件傳感及網(wǎng)絡(luò)等方面，同時高可視化效果“看得見的城市”更具視覺沖擊力、容易出效果，使得建設(shè)實踐涌入提升可視化效果的方向。其次，物理性數(shù)據(jù)的獲取和維護復(fù)雜度遠低于社會性數(shù)據(jù)，自然地理和建筑、道路、市政設(shè)施等建成環(huán)境數(shù)據(jù)靜態(tài)建模相對容易，借助物聯(lián)感知等技術(shù)也更容易獲取其變化。而社會性數(shù)據(jù)圍繞自然人、法人和與之相應(yīng)的活動，包括生產(chǎn)、生活、出行等，雖然政府已有大量積累，但由于各條線的數(shù)據(jù)壁壘，使得數(shù)據(jù)獲取、打通并與空間數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)十分困難。

我國城市發(fā)展階段已由從大規(guī)模增量建設(shè)轉(zhuǎn)為存量更新運營為主，工作重心轉(zhuǎn)向以人為本的管理與服務(wù)。以工業(yè)品的邏輯來思考城市，對治理工作的支撐作用可能相當有限。因此，必須對孿生城市的數(shù)據(jù)底座體系的內(nèi)涵進行重新審視。

1.3 缺乏對數(shù)字孿生城市核心價值的評價標準

對物理性數(shù)字孿生的重視和社會性數(shù)字孿生的忽視導(dǎo)致了業(yè)界對數(shù)字孿生城市建設(shè)水平的評價標準偏離城市數(shù)字化轉(zhuǎn)型的核心目標。

當前業(yè)界采用的數(shù)字孿生城市評價標準脫胎于工業(yè)和軟件技術(shù)標準，核心指標是可視化精細度，一般以Ln（level）表示，以51world公司的標準為例：L1低精度，一般為建筑方盒子體塊模型，無建筑形態(tài)細節(jié)和紋理；L2中精度，有較高的精度和示意性的建筑表皮；L3高精度，高精度還原城市建構(gòu)筑物等，與真實世界中的視覺效果對應(yīng)；L4高擬真，基于汽車激光雷達掃街形成的高清地圖點云數(shù)據(jù)，實現(xiàn)厘米級的高擬真城市道路等細節(jié)場景；L5全擬真場景，基于DSLR斜拍建模的方式，毫米級的全擬真各類細節(jié)場景。而在具體信息化項目的采購、驗收過程中，對數(shù)字孿生城市的評價則側(cè)重于IT技術(shù)維度，即軟件功能有沒有、能力強不強?，F(xiàn)行評價標準中，無論是“可視化精度”還是“IT能力”，都缺乏對“城市”這一復(fù)雜巨系統(tǒng)中社會性的反映，缺乏對智慧治理的核心要素“數(shù)據(jù)”的關(guān)注和評價。

城市治理的本質(zhì)是通過公共服務(wù)的供給，滿足人們?nèi)找嬖鲩L的需求，實現(xiàn)城市讓生活更美好的目標。而通過信息技術(shù)可以實現(xiàn)更精準的供需匹配，讓有限的資源發(fā)揮更大效用[19]。數(shù)字化不是目的而是手段，評價數(shù)字孿生城市的建設(shè)水平，不應(yīng)局限于物理可視化水平，而應(yīng)評價其對于真實城市運行機理和社會主體情況的映射情況（“映射率”），以及可被用于解決現(xiàn)實治理問題的便利性。真正從城市的視角，與智慧治理核心要素數(shù)據(jù)相咬合，進行整體性、體系性、有序性的規(guī)劃和建設(shè)，城市數(shù)字化轉(zhuǎn)型才能夠超越各部門應(yīng)用場景的加和，實現(xiàn)對整個城市各部門數(shù)字化能力的全面重塑。

因此，構(gòu)建數(shù)字孿生城市需要新的目標定義、工作方法、技術(shù)支撐，以及與目標相嵌合的評價體系。

2 數(shù)字孿生城市工作體系探索 ： 以花木實踐為例

實踐是理論之源，要建立更加合理的數(shù)字孿生城市工作體系，只能不斷從實踐中總結(jié)經(jīng)驗。浦東新區(qū)花木街道自2020年初新冠疫情暴發(fā)開始，探索用數(shù)字化手段支持疫情防控和居民管理服務(wù)，從問題導(dǎo)向的應(yīng)用場景建設(shè)出發(fā)，逐步演進成為數(shù)字孿生城市，迄今為止歷時3年，初步探索出一套體系化的數(shù)字孿生城市建設(shè)方法論。

花木街道轄區(qū)面積為20.93 km?，常住人口為25.6萬人，由52個居委和190個小區(qū)組成，是上海城市副中心之一、浦東新區(qū)區(qū)委區(qū)政府所在地，城區(qū)功能方面基本具備一個城市級別的完整架構(gòu)。而街道基層作為城市最小一級行政單元，其治理范疇覆蓋城市所有方面，而治理深度要達到城市精細治理的最細顆粒度，是觸達居民、商鋪、企業(yè)個體的“最后一百米”。要以街道級的行政資源去深度治理龐大的城區(qū)，其提升治理效能的內(nèi)生需求十分緊迫。

花木創(chuàng)新性地提出將數(shù)字孿生城市作為數(shù)據(jù)采集存儲和呈現(xiàn)使用的最樸素的方法，在全街道的范圍內(nèi)統(tǒng)一歸集多源數(shù)據(jù)，打通跨部門數(shù)據(jù)資源共享，厘清數(shù)據(jù)權(quán)責邊界和更新機制，構(gòu)筑一個全街道共建、共享、共同維護更新的數(shù)據(jù)沙盤，以支撐城市基層精細化治理的多樣化、靈活性、綜合性需求，實現(xiàn)有全局觀的智慧治理模式。

在這一綱領(lǐng)下，數(shù)字孿生城市得到新的定義：以城市而非部門的視角，來收集一座城市有機生命體運行所產(chǎn)生的所有數(shù)據(jù)，將數(shù)據(jù)“映射”在數(shù)字孿生城市可視化的虛擬空間中，形成城市統(tǒng)一的數(shù)字底座；通過“系統(tǒng)”來進行數(shù)據(jù)的采集管理維護。同時根據(jù)現(xiàn)實需求，快速地吸納、嫁接新技術(shù)“能力”，靈活地抽取數(shù)據(jù)和能力組裝形成“應(yīng)用”。

總體歸納為3個體系：工作方法體系、數(shù)據(jù)底座體系和評價指標體系（見圖1）。其中，工作方法體系是孿生城市建設(shè)的整體方法論和指導(dǎo)綱領(lǐng)，以解決前文所述問題“重單一應(yīng)用場景，輕城市綜合視角和數(shù)據(jù)底座”；數(shù)據(jù)底座體系是對數(shù)據(jù)基礎(chǔ)和技術(shù)底座的新要求，以解決前文所述問題“重物理性數(shù)字孿生，輕社會性數(shù)字孿生”；評價指標體系是指導(dǎo)孿生城市建設(shè)調(diào)優(yōu)的評價標準和指揮棒，以對應(yīng)解決前文所述“缺乏對數(shù)字孿生城市核心價值的評價標準”。

2.1 工作方法體系：數(shù)據(jù)為綱，應(yīng)用生長

數(shù)字孿生城市建設(shè)的工作方法體系可以歸納為“數(shù)據(jù)為綱，應(yīng)用生長”，包括全要素底圖、系統(tǒng)、應(yīng)用和能力4個組成部分。

（1）“全要素底圖”是孿生城市的物理性空間底座基礎(chǔ)，同時也是社會認知數(shù)據(jù)精準放置的載體。（2）“系統(tǒng)”是各個管理條線在統(tǒng)一數(shù)據(jù)底座上形成的數(shù)據(jù)采集更新維護的工具和機制，保持孿生城市的數(shù)據(jù)鮮活。（3）“應(yīng)用”即應(yīng)對具體管理和服務(wù)需求的數(shù)字化場景解決方案，應(yīng)根據(jù)現(xiàn)實需求靈活而快速地生產(chǎn)。（4）“能力”是科技不斷發(fā)展形成的先進數(shù)字信息技術(shù)，哺育數(shù)字孿生城市更加智慧化、智能化和功能迭代。

其中全要素底圖和系統(tǒng)的建設(shè)是應(yīng)用生成的基礎(chǔ)，數(shù)據(jù)的全面、準確、鮮活是應(yīng)用場景有效的前提條件，在實際建設(shè)過程中建設(shè)步驟應(yīng)當是“數(shù)據(jù)為綱”，再“應(yīng)用生長”。因此，工作體系中存在以下3個重點。

2.1.1 全局視野：收集數(shù)據(jù)最大化

收集數(shù)據(jù)時，將部門眼光轉(zhuǎn)換為城市綜合的眼光，構(gòu)建二維三維一體化的城市物理空間數(shù)字沙盤，映射城市內(nèi)所有實體城市空間要素，包括地塊、建筑、構(gòu)筑、道路、感知設(shè)備等一切空間實體，并賦予唯一空間編碼，將物理性數(shù)據(jù)和社會性數(shù)據(jù)與全要素底圖中的空間載體一一掛接，從而形成存有全量數(shù)據(jù)信息的全要素底圖，作為街道各條線和居委共享的統(tǒng)一數(shù)據(jù)底座。當不同層級的治理者們需要了解現(xiàn)實空間內(nèi)的情況和有權(quán)限的數(shù)據(jù)時，都可以在數(shù)字沙盤里直接查看，實現(xiàn)真正的“掛圖作戰(zhàn)”。

2.1.2 明晰權(quán)責：數(shù)據(jù)運維系統(tǒng)化

數(shù)據(jù)收集并非一次性的過程，必須持續(xù)更新和運營維護，保持鮮活，才能在治理工作中發(fā)揮作用。必須通過一整套軟件工具及更新機制來進行數(shù)據(jù)動態(tài)管理，明確數(shù)據(jù)責任主體、工作方法、更新頻率和考核要求等。

在數(shù)據(jù)維護責任方面，通過“系統(tǒng)”的拆解將責任分解給相應(yīng)部門，保證數(shù)據(jù)有清晰的維護邊界，同時保證數(shù)據(jù)采集的統(tǒng)一標準、統(tǒng)一質(zhì)量；在數(shù)據(jù)使用權(quán)利方面，數(shù)據(jù)存儲壁壘被打破后，部門通過“權(quán)限制”來使用數(shù)據(jù)，在跨部門數(shù)據(jù)需求和協(xié)作的具體情況下，權(quán)限可以做個性化或臨時化的調(diào)整。花木街道目前的實踐中，“系統(tǒng)”被拆解成為4大板塊20個子項，分別為“管市民”板塊、“管商辦”板塊、“管服務(wù)”板塊、“管自己”板塊，用戶主體與街道職能部門和條線一一對應(yīng)。

2.1.3 快速反應(yīng)：應(yīng)用開發(fā)靈活化

孿生城市應(yīng)擁有快速孕育出新應(yīng)用的能力，以面對城市在動態(tài)發(fā)展中持續(xù)涌現(xiàn)的需求，包括街道管理、居民生活、企業(yè)生產(chǎn)等，不同的應(yīng)用有各自的生命周期。有的應(yīng)用是日常管理服務(wù)中常態(tài)化使用的，比如依托市民標簽畫像形成街道精準匹配補貼及福利的應(yīng)用；還有的應(yīng)用是在特定時期內(nèi)發(fā)揮作用的，例如在防疫工作中，用于監(jiān)測疫情發(fā)展態(tài)勢和封控管理情況的應(yīng)用，隨疫情的突然暴發(fā)而開發(fā)使用，又隨疫情的逐漸減退而結(jié)束使用。應(yīng)用投入使用后，也會成為產(chǎn)生新數(shù)據(jù)的端口，在孿生城市中形成數(shù)據(jù)的反哺和循環(huán)。

2.2 數(shù)據(jù)底座體系：城市DNA

孿生城市是數(shù)字世界對實體城市的一一映射、精準反饋，那么真實的城市由哪些數(shù)據(jù)內(nèi)容構(gòu)成，這些數(shù)據(jù)又是由什么樣的結(jié)構(gòu)耦合，構(gòu)成一座城市的DNA？這就是數(shù)據(jù)底座體系，由數(shù)據(jù)內(nèi)容體系和技術(shù)架構(gòu)體系構(gòu)成，前者解決做什么，后者解決怎么做。

2.2.1 數(shù)據(jù)內(nèi)容體系

《雅典憲章》中指出城市的基本功能類型為居住、工作、游憩和交通，凱文·林奇在《城市意象》中對城市空間信息的解讀，歸納出道路、邊界、區(qū)域、節(jié)點、標志物5大空間要素[20]。在這些經(jīng)典的城市規(guī)劃理論中，對城市物理空間以及其所帶有的信息屬性進行較為全面的總結(jié)。此外，城市中的核心發(fā)展活力來源于人口、企業(yè)及各種產(chǎn)生行為的主體，以及主體的動態(tài)變化和行為記錄形成的各種城市流。

在參考城市理論研究的基礎(chǔ)上，結(jié)合城市中的社會性要素，共同構(gòu)成數(shù)字孿生城市數(shù)據(jù)底座內(nèi)容體系，包括“空間載體”“城市部件”“社會主體”和“城市流”4大類（見圖2）。

其中“空間載體”包括各級行政管理單元邊界、建筑底面、地塊院落邊界、單體化三維精細模型、水體、開敞空間、地下空間等。

“城市部件”包括所有可見的設(shè)施設(shè)備要素，比如用于監(jiān)測城市運行的智能感知設(shè)備，街面的樹木綠化、交通設(shè)施、市政管線等。該類要素數(shù)據(jù)均具有準確的地理空間屬性，可進一步掛接疊加具體運營信息。

“社會主體”包括自然人，以及法人、個體工商戶、行政機構(gòu)、其他團體和組織等。其中最主要的3種社會行為是生活、生產(chǎn)、管理，對應(yīng)自然人、法人、管理主體3種主體，并在此基礎(chǔ)上形成豐富的屬性標簽。

“城市流”是社會主體的行為和動態(tài)，包括信息流、人流、物流和資金流。例如信息流方面，與基層治理相關(guān)的“治理信息數(shù)據(jù)”中的12345熱線工單全流程記錄，可用于分析頻繁發(fā)生的城市問題，對潛在風險作出判斷。又如人流方面，手機信令時空數(shù)據(jù)可以用于表征人口遷移特征和個體行為軌跡，前者可用于設(shè)施供給布局，后者可用于疫情流調(diào)管控；物流方面則包括貨物運輸、倉儲、供應(yīng)鏈管理等方面的數(shù)據(jù)，可以通過衛(wèi)星定位、攝像頭等設(shè)備獲取，表征城市的運輸情況、經(jīng)濟活躍度、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)等；人流和物流共同構(gòu)成了交通流信息，可表征城市交通擁堵情況。資金流包括企業(yè)經(jīng)營行為產(chǎn)生的數(shù)據(jù)，可用于分析轄區(qū)內(nèi)企業(yè)產(chǎn)業(yè)鏈關(guān)聯(lián)、潛力企業(yè)挖掘、企業(yè)風險管控等。

2.2.2 技術(shù)架構(gòu)體系

在數(shù)據(jù)內(nèi)容體系的基礎(chǔ)上，實施內(nèi)容組織的工程化策略，即采納一整套工程化方法以實現(xiàn)數(shù)據(jù)內(nèi)容的系統(tǒng)組織，這一過程構(gòu)成了數(shù)據(jù)技術(shù)架構(gòu)體系的核心。數(shù)據(jù)技術(shù)架構(gòu)體系主要包括兩個方面：技術(shù)工藝與技術(shù)工具（見圖3）。

在技術(shù)工藝方面，通過數(shù)據(jù)采集與維護、數(shù)據(jù)建模與治理、數(shù)據(jù)管理與共享3大環(huán)節(jié)，規(guī)范數(shù)據(jù)接入技術(shù)標準、制定數(shù)據(jù)治理質(zhì)量標準、打通多源數(shù)據(jù)融合，深度挖掘數(shù)據(jù)價值，從而構(gòu)建高可用、高質(zhì)量、高價值的數(shù)據(jù)底座。

在技術(shù)工具方面，為了使數(shù)據(jù)底座制作鏈路更加高效規(guī)范，通過數(shù)據(jù)資產(chǎn)管理軟件進行自動化流程管理，完成數(shù)據(jù)工藝步驟，并通過標簽管理將數(shù)據(jù)包劃入各個主題域，對整個過程進行記錄，便于數(shù)據(jù)血緣①溯源分析，為數(shù)據(jù)處理工作沉淀過程資產(chǎn)。

2.3 評價指標體系：映射率

事物的評價體系往往會決定其發(fā)展方向，構(gòu)建新的評價指標體系“映射率”，來指引以數(shù)據(jù)為綱的孿生城市建設(shè)方向：通過數(shù)字孿生城市對實體城市要素的一一對應(yīng)程度，來評價數(shù)字孿生城市整體建設(shè)水平。包括映射基本規(guī)則、映射內(nèi)容要求和映射評估標準3方面（見圖4）。

映射基本規(guī)則：從數(shù)據(jù)的“ACID”特性出發(fā)制定映射的基本規(guī)則[21]，即原子性、一致性、隔離性和持久性（見圖5）。

映射內(nèi)容要求：與孿生城市數(shù)據(jù)底座內(nèi)容體系保持一致，包括空間載體、城市部件、社會主體和城市流4部分，再從各要素本身更新變化頻率的特性角度，劃分為靜態(tài)和動態(tài)兩類（見圖6）。

映射評估標準：對應(yīng)“字段為最小顆粒度”“要素內(nèi)容完整”“要素—數(shù)據(jù)—字段鏈路完整”和“周期更新并留存歷史數(shù)據(jù)”這4項孿生城市數(shù)據(jù)映射基本規(guī)則，從信息拆分精細度、數(shù)據(jù)收集完整度、數(shù)據(jù)鏈路完成度和更新機制完備度4個大項標準綜合評估孿生城市的動態(tài)建設(shè)水平。每個大項中各自細分出3小項并賦予權(quán)重，計算出每個要素的更新頻率指數(shù)和映射指數(shù)（見圖7）。

在3個體系的思路指引下，花木街道數(shù)字孿生城市建成后，在街道基層日常和抗疫中都發(fā)揮了重要作用。以市民（民房）信息系統(tǒng)為例，從花木轄區(qū)全域視角匯集全量房屋和居民信息，將“人”與“房”關(guān)聯(lián)，建立完整的實有居民人房數(shù)據(jù)底座，形成各個空間層級的“市民一張圖”；同時打通街鎮(zhèn)各領(lǐng)域民生工作需求，構(gòu)建11大類4個層級510項的居民標簽，沉淀形成信息豐富的完整市民檔案；構(gòu)建適應(yīng)基層多條線、多層級的用戶權(quán)限體系，建立完整的數(shù)據(jù)維護、流通、運轉(zhuǎn)、使用機制，保證數(shù)據(jù)鮮活，使得應(yīng)急時期的掛圖作戰(zhàn)和日常民生管理服務(wù)的應(yīng)用需求都可以在抽取現(xiàn)有數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上快速生成。

3 結(jié)語

數(shù)字孿生城市工作理論體系構(gòu)建是一個和實踐相互交織的過程，孿生城市不可能通過一次性建設(shè)達到終極狀態(tài)，也不可能通過理想化的一次性設(shè)計打造終極藍圖。這個客觀規(guī)律在物理世界的城市規(guī)劃建設(shè)中也得到證明。為了持續(xù)推進整體性城市治理邏輯和數(shù)據(jù)驅(qū)動的方法論研究，除了技術(shù)上的探索、數(shù)據(jù)上的整合外，更重要的其實是制度層面的保障和創(chuàng)新。首先，由于不同類型的社會主體數(shù)據(jù)分布在政府不同的部門，數(shù)據(jù)底座體系的完善必然需要不同部門的數(shù)據(jù)融合，但在數(shù)據(jù)使用中勢必會遇到數(shù)據(jù)管理權(quán)責的問題，因此也需要推進政府體系內(nèi)部管理機制的探索和創(chuàng)新。其次，數(shù)字孿生城市建設(shè)的目標是為城市內(nèi)的人民服務(wù)，意味著政府部門要發(fā)揮各界研究機構(gòu)的力量，加強城市治理體系本身的社會學和管理學研究，同時探索利用孿生城市平臺構(gòu)建公眾參與的橋梁，將多方社會主體納入建設(shè)體系中來，真正做到“人民城市人民建，人民城市為人民”。

此外，數(shù)字孿生體系的評價體系，即2.3節(jié)中提到的“映射率”指標體系還較為原則性和框架性，有待進行計算方法的細化，并結(jié)合實踐進行深化、細化、完善、調(diào)優(yōu)，以構(gòu)建穿透到數(shù)據(jù)最小單位“字段”的可量化計算標準。真實城市所蘊含的信息紛繁復(fù)雜，也可層層深度分解，難以窮盡，因此評價指標體系的構(gòu)建需要更審慎地與城市治理范疇的目標契合。