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智慧城市網 品牌專欄】在數字中國、智慧城市建設列入第十四個五年規劃和2035年遠景目標綱要的背景下，本文以松立控股集團股份有限公司慧停車城市停車數字孿生平臺為例，探討了一種基于數字孿生的智慧停車應用技術，為城市智慧交通信息物理融合聯網構建提供了一個可視化呈現、模擬仿真推演、全要素數字表達、虛實融合互動的治理場景入口。
關鍵詞：數字孿生；城市級靜態交通解決方案；智慧城市
智慧城市的建設，就是把新一代信息技術運用在城市運行的各個方面，以實現城鎮化與工業化、信息化的深度融合，緩解“城市病”，實現數字化、精細化和動態化管理，并提升城市治理體系和治理能力現代化水平、讓市民真切感受到城市發展帶來的獲得感與幸福感。
數字孿生技術作為新型智慧城市建設的創新引領性技術，打造城市運行的虛擬空間，賦能城市智慧停車，搭建數字孿生智慧交通管理系統，強化城市大腦基礎能力，實現動靜態交通全域、全時空數據融合，已被驗證為智慧交通信息化建設的有效途徑，成為行業發展新趨勢。
一、淺析數字孿生技術
數字孿生是充分利用物理模型、
傳感器更新、運行歷史等數據，集成多學科、多物理量、多尺度、多概率的仿真過程，在虛擬空間中完成映射，從而反映相對應的實體裝備的全生命周期過程。[1]它以數據與模型的集成融合為基礎與核心，通過數字空間實時構建物理對象的精準數字化映射，基于數據整合與分析預測來模擬、驗證、控制物理實體生命周期過程，構建孿生體涉及到的數據包括實時傳感數據和運行歷史數據，集成的模型涵蓋物理模型、機理模型和流程模型等。[2]數字孿生是一種超越現實的概念，可以被視為一個或多個重要的、彼此依賴的裝備系統的數字映射系統。[1]
通俗來講，數字孿生就是在“物理實體”的基礎上，創造數字版的“虛擬模型”。這個“虛擬模型”被創建在信息化平臺上用以提供服務，如同創造了一個“平行的數字世界”，實現對“現實世界”中實體對象的動態仿真。在這個由人類創造的“平行宇宙”中，數字孿生體內的數據無時無刻不在“運動”當中，這些來自“現實世界”的實體對象通過傳感器、物理設計模型將自身的實時狀態“數據”反饋到數字孿生體上，打通現實世界與虛擬世界屏障，以數字為基礎，對城市運行管理進行運營、決策，為城市打造一套“虛擬副本”。
二、數字孿生技術的應用特點
(一)3D仿真技術。通過多引擎快速構建高分辨率的3D圖像，利用立體合成技術、建模技術、交互技術模擬現實中的虛擬場景。
(二)三維地理空間。基于實體高效建模，一體化管理，高性能空間分析和可視化等關鍵技術數據，使海量的數據接入模型組件，實現數據實時響應，自動化數據萃取，分布數據存儲，為用戶決策判斷提供全面的數據支持。
(三)物聯接入。實現設備接入、設備管理、檢測運維、數據處理分析等功能，提供遠程控制及設備聯動等服務，助以快速完成設備聯網及應用集成。
三、城市靜態交通治理的痛點
靜態交通是由公共交通車輛為乘客上下車的停車、貨運車輛為裝卸貨物的停車、小客車和自行車等在交通出行中的停車等行為構成的一個總的概念。在傳統停車方式中，大多數停車場需要人工管理，停車運轉效率低下，收費和管理較散亂，城市道路亂停亂放現象嚴重，在城市級靜態交通治理中，造成城市停車難、停車亂現象的深層次原因有以下幾點：：
第一，停車信息孤島現象嚴重。由于缺乏統一的停車行業標準，導致停車系統應用管理標準各行其是、數據接口雜亂不一、服務標準參差不齊、配套功能難以統一、收費標準執行狀況雜亂無章，造成停車場信息閉塞，城市靜態交通資源無法實現共享，形成信息孤島。
第二，數據整合難度大。對城市靜態交通治理的政府主體來說，統籌城市路內、路外停車資源，盤活停車場數據，通過數字化技術實現全域停車資源的精細化運營，構建完整的從停車到消費的智慧生活生態系統至關重要。但停車場管理主體分散，產權、運營權分離，不同的業務數據掌握在不同的系統中，難整合、難調控，數據收集難度大。
第三，停車大數據應用不足。在城市級靜態交通運營治理過程中，基于車主、車輛、車場、道路、城市等多個維度會產生停車大數據。受制于平臺數據接入標準不一、測試環境成本較高、管理界面可視化、具象化程度較低等原因，對停車大數據的清洗分析、價值挖掘、數據賦能等的開發應用有較高的提升空間。
四、數字孿生技術在城市靜態交通治理領域中的實踐應用
2021年3月，國家“十四五規劃綱要”明確提出探索建設數字孿生城市。完善城市信息模型平臺和運行管理服務平臺，構建城市數據資源體系，推進城市數據大腦建設。
(一)“1+3+N”數字城市云腦
近年來，松立控股集團股份有限公司緊跟“加快數字化發展，建設數字中國”的國家戰略，積極投身新型基礎設施的建設。2021年，隨著企業定位升級和業務場景拓展，為滿足數字城市建設背景下的多場景治理需求，松立集團推出“1+3+N”數字城市云腦，構建集軟硬件開發、建設、運營、管理于一體，全面服務于數字城市信息基礎設施建設和政府治理體系和治理能力現代化。
何為數字城市云腦？數字城市云腦即以智能算法倉為核心，以星光物聯平臺、大數據平臺、數字孿生平臺為支撐，為停車、社區、園區、景區、城市等多個智慧場景提供綜合的數字化服務和運營支撐。
(二)慧停車城市停車數字孿生平臺
以數字孿生技術為底層技術架構的慧停車城市停車數字孿生平臺，行業內首次將數字孿生技術引入城市級智慧停車管理場景，以上帝視角去診斷整個城市靜態交通運營狀態，達到全域停車信息的可視化、數字化、平臺化呈現，實現現實世界可視化、城市管理智能化、事件管理協同化、物聯網絡圖形化。
通過對車主、車輛、車場資源進行數據化、可視化、平臺化整合，基于數字孿生技術匯聚城市多源異構數據，例如模型數據、地理矢量數據、BIM數據等，形成數據資產庫，使數據互聯融合，可以解決城市靜態交通數據碎片化、數據不完整、標準不統一等問題，構建城市數字底板，用數據為城市反哺，賦能城市規劃、建設、管理、運營全生命周期的管理系統。
數字孿生技術要求在數字空間構建物理對象的數字化表示，現實世界中的物理對象和數字空間中的孿生體能夠實現雙向映射、數據連接和狀態交互?；弁＼嚦鞘型＼嚁底謱\生平臺利用數字孿生技術中的多源數據融合、多尺度建模、三維可視化等核心技術，統籌城市道路及商業園區、住宅社區、交通樞紐、寫字樓、酒店、商場等路內外停車資源，對全市停車服務進行全要素數字化，完整映射到城市信息模型中，關聯停車業務場景驅動運營管理，通過“虛實對應、相互映射、協同交互”，為社區、園區、景區、醫院等各種應用場景進行整體智慧化、數字化升級，促進孿生城市“城市要素數字化和虛擬化、城市運行狀態實時化和可視化、城市管理決策協同化和智能化”的“六化發展”。
慧停車城市停車數字孿生平臺，以3D立體的形式呈現城市靜態治理場景、數據，包括路內、路外車場及感知設備的分布情況、運行狀態、車場利用率、周轉率、訂單數據、停車熱力指數等，可以為政府及停車運營方提供數據化、平臺化、可視化的決策支撐和數據支持。
停車場是高密度城區基礎設施的重要組成部分，對人口、道路、建筑等具有一定空間依賴，慧停車數字孿生平臺融合數據建模實現城市交通的智能預測和決策，例如通過定位車場數量渲染地圖顏色及變化成果，直觀反應出車場的熱力點分布、區域聚聚等數據信息，這種全精度、全要素、全粒度還原城市停車場景，對收費繳費、資源增量趨勢、設備運營情況、重點車場情況、交易情況、收繳、利用、周轉情況，車場情況、泊位情況等進行運營管理，將大大助力城市級停車“一張網”格局建設。
(三)慧停車城市停車數字孿生平臺運營場景
慧停車城市停車數字孿生平臺結合數字孿生平臺的數據信息和仿真模擬地圖，對城市靜態交通情況做出評價和優化分析，對動態交通形成流量分析和科學預判，實現動靜態交通協同感知，為城市級運營管理提供基礎，有效打通城市“眼耳鼻”。
通過高位相機、視頻樁等前端智能識別設備采集停車數據，與慧停車城市停車數字孿生平臺、慧停車APP進行數據交互，實現對路內、路外停車場景的數字化、平臺化、可視化管理。
運營管理部門可以上帝視角形象直觀的查看各條道路泊位數量、余位數量、設備狀態、停車訂單數據及利用率、周轉率、收繳率等運營數據。
2、路外停車場景
慧停車城市停車數字孿生平臺以數字孿生3D可視化場景映射出停車場時空信息的綜合態勢，將傳統的靜態平面展示升級為實時感知、動態在線、虛實交互的動態鏡像空間。聚合空間內的多源數據，結合業務分析模型，以智能算法關聯運營場景，促進運營增值，輔助停車服務實現智能化決策。
慧停車城市停車數字孿生平臺通過青島軟件園智慧停車場6層空間的模型構建，復刻了停車場內各樓層車位的位置，結合停車場的車牌識別相機、車位識別相機、誘導屏等等物聯網設備，還原停車場內部各區域的功能分區(停車區域、充電區域、預約區域)及車輛停放狀態，并可實時查看各樓層的泊位利用率、周轉率數據，為停車場管理人員提供可視化管理的數字化支撐。
五、總結
通過搭建慧停車數字孿生平臺，賦能城市級靜態交通解決方案，對道路、公共停車場、商業停車場、企事業單位停車場等停車泊位信息進行大數據匯總、分析，整合城市級停車運營情數據，形成城市一個“一個平臺、一張網、一個APP”的數字化、可視化管理，充分挖掘全社會停車資源，盤活主城區停車泊位的利用率和周轉率，緩解停車難、亂停放、停車糾紛和因停車導致的交通擁堵問題，有效提升停車秩序管理與使用效率，有效提升土地資源利用率和城市停車管理水平。
通過構建數字孿生平臺，實現對動靜態交通運行情況的實時監測，例如，路段實時管控，可視化路段流量、接入具體管控措施、預警交通態勢，感知城市人口熱力圖、停車場狀態，基于多源城市交通數據，結合仿真平臺實現城市區域停車過程精準推演及停車運行效率實時評價，通過仿真可視化車輛尋位過程，實時獲取路網車輛行駛信息，分析數據及評價停車效率，還可以通過自動采集回傳到中心的數據進行圖像自動識別分析，智能發現識別異常問題，并對未來城市動靜態交通發展進行推演和預測，以數字為基礎，為政府交通空間規劃、動靜態交通一體化治理、交警違停治理、城市公共安全提供決策支撐。
參考文獻
[1]數字孿生模型在產品構型管理中應用探討.航空制造技術.2017[引用日期2020-05-20]
[2]數字孿生技術應用白皮書(2021)中國移動通信有限公司研究院
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