上纽大城市实验室在城市规划领域旗舰期刊JPER期刊发表“推进城市内及跨城市数字孪生技术”研究成果

随着城市化进程加快，现代城市面临气候变化、交通拥堵、和环境污染等诸多挑战。城市数字孪生技术作为应对复杂问题的系统工具备受关注。然而，现有学术文献对其术语和定义缺乏共识，应用效果未得到充分证实，标准化努力缺乏协调，限制了其广泛应用和发展。本文采用PRISMA综述方法论，系统回顾了过去8年间城市数字孪生领域的学术文献。通过收集各大学术数据库中的资料，筛选并整理了百余篇重点文献的信息，全面综述了该领域的最新进展。本研究将城市数字孪生定义为具有必要保真度、同步性、全面性、和交互性的城市数字模型。本文还创新地提出将城市数字孪生分为领域数字孪生、城市内部数字孪生、和跨城市数字孪生，突出了在之前研究中常被忽视的应用层级维度，描述了城市数字孪生模型从解决单一城市问题，到整合多个城市系统，再到实现城市间互联的发展过程。对应用领域和使用案例的分析表明，现有研究集中在交通、能源、水文等单个领域，而城市内部跨领域数字孪生尚有开发潜力。为解决术语模糊的问题，我们引入了“挑战三角”分类框架，将实现城市数字孪生过程中面临的挑战分为科技、社会和安全三大方面，并介绍了各类挑战的最新进展和解决方案。最后，我们回顾了当前相关研究和实践在城市数字孪生标准化方面的努力，以及元宇宙（Metaverse）和通用人工智能，如大语言模型（LLM）等新兴技术在推动该领域发展中的潜力。本研究为解决城市数字孪生领域概念模糊和应用不明确等问题提供了新视角，强调了标准化和新兴技术应用的重要性，为科学城市管理实践提供了重要参考。

文章作者实验室博士生（纽约大学瓦格纳公共服务研究生院）武光宇表示，城市数字孪生技术在城市科学研究和城市管理中具有巨大潜力。本研究倡议建立综合性的城市数字孪生数据库，促进标准化和知识共享，研究跨领域互动机制，并采用系统方法分类和量化研究进展。他计划在后续研究中，依托重点实验室的三大研究方向，探索城市数字孪生技术的多方面应用。例如，在蓝绿色基础设施规划中，综合公园规划和环境保护等多领域优化蓝绿空间的设计与布局，并通过模型标准化实现城市间的经验交流与合作。

文章作者关成贺教授表示，城市数字孪生是推动城市数字化转型的重要环节，也是提高城市管理效率、提升城市居民生活质量、以及提供未来城市发展体系的基石。尤其是领域孪生、城市内部孪生、与跨城市孪生的多维度数字体系互联分析，具有重要意义。本文发表在城市规划领域旗舰期刊Journal of Planning Education and Research，体现了LOUD实验室在国际前沿学术平台上进一步进行城市研究交流的努力。

图：领域数字孪生、城市内部数字孪生和跨城市数字孪生之间的层级关系

图：城市数字孪生发展中面临的三类挑战、主要研究方向及相互影响关系

文章引用：

Wu, T. G., & Guan, C. (2024). Advancing Intra and Inter-City Urban Digital Twins: An Updated Review. Journal of Planning Education and Research. https://doi.org/10.1177/0739456X241260887