虚拟城市：设计未来的都市

仿真软件能为整个城市打造精确的“数字孪生”，有助于规划人员、设计人员和工程师改善自己的设计并了解这种改变将给市民生活带来的影响。

城市结构和组成成分极为复杂，合理规划一座城市无疑是一项高难度的工作。而3D仿真软件的魅力在于能够回答各种大胆的设想“如果我们把新地铁站建在这里，会对行人和交通有什么影响？”或者“我们该怎么劝说更多人选择公共交通上班呢？”等问题。

建筑师、工程师、建筑公司和城市规划人员长期以来都在使用计算机辅助设计和建筑信息建模软件帮助创建、规划和建造自己的项目。

然而，随着物联网（IoT）传感器、大数据和云计算的普及，他们现在能为整个城市打造“数字孪生”，并仿真多种场景下物品的外观与动态。

Michael Jansen在提供Smart World Pro仿真平台的Cityzenith公司担任首席执行官。他说：“数字孪生不仅是实体建筑物和资产的虚拟表达，还与这些资产的所有相关数据和信息相关联，这样就能够结合机器学习和人工智能算法，提高它们的运营效率。”

我们以新加坡为例

这个位于马来半岛末端的岛国有600万人口，选择了达索系统助其为整个城市建立了虚拟数字孪生。

隶属于总理办公室的新加坡国立研究基金会（NRF）的项目总监George Loh解释道：“虚拟新加坡是基于地形学数据和实时动态数据为新加坡建立的3D数字孪生。

它将成为新加坡的权威平台，供城市规划人员在虚拟环境中仿真对创新解决方案的测试。”

Loh说，除常规的地图数据和地形数据外，该平台还整合实时交通、人口统计学和气候数据，便于城市规划人员展开“虚拟实验”。

他说：“例如我们能为残障和老龄人口规划无障碍路径。”

达索系统董事会副主席兼首席执行官Bernard Charlès表示，从多源头添加实时数据，有助于形成综合全面的思维。

“问题在于当为城市发展做决策时，我们在某种程度上是盲目的。您有一份地图，可以看到城市全貌。您决定在这里建造一栋大楼，但另一家机构还要考虑交通，还有一家机构要考虑商业用途和居民单元房。

“一处新建项目会带来很多变化，例如市民流动与生活。”

Bernard Charlès解释说，达索系统3DEXPERIENCE平台为规划人员和设计师提供他们以前从未有过的“全局概览”。

Bernard Charlès说，达索系统软件内含流体流动参数的计算功能，被广泛应用于F1赛车和飞机的设计中。这一功能够帮助我们了解建筑物周边、街道和绿地的气流。

他说：“如果城市的某些地区风多寒冷，那么市民们都会避开去这些地方。”

使用匿名移动电话和交通GPS数据追踪人们在城市中的行踪，能帮助有关部门发现一天当中的瓶颈和热点图，从而有望提高交通与交通管理系统的智能与一体化水平。

Bernard Charlès总结道：“您可以查看所有‘如果’场景。所以，如果我们能够准确地发现问题，我们就能改善城市、改善世界。”

是否印度的最新邦首府建设失利？

在印度安得拉邦，一个斥资65亿美元、名为阿玛拉瓦蒂的全新“智能城市”自2015年起就在规划。但由于在设计上的分歧，以及对其环境影响的顾虑，项目陷入举步维艰的境地。

不过去年全球建筑工程公司Foster + Partners和亚洲城市与基础设施咨询公司盛裕控股集团（Surbana Jurong）被选中完成这一艰巨任务。

芝加哥公司Cityzenith则负责为整个项目提供统一的“指挥控制”数字平台。

Cityzenith首席执行官Jansen表示，物联网传感器将实时监控施工进程，而这个数字平台则负责整合已参与项目第一阶段的30多位设计顾问提供的所有设计。

他说：“在任何工程破土动工之前，这个平台就能仿真拟建建筑物的影响。而且仿真将根据实时变化进行调整。”

Jansen说，该平台能够整合上千个数据集，同时集成设计师和承包商使用的所有各类设计规划工具。

Jansen说，这个常住居民将达到350万的城市高温潮湿，气温有时会接近50摄氏度，因此仿真建筑物如何应对这一气候条件非常重要。

Norconsult是挪威一家大型的工程咨询公司，它甚至将仿真软件与游戏相结合，帮助改进其设计。

在从事挪威的一个大型铁路隧道项目时，该公司开发出一个虚拟现实游戏，让列车驾驶员参与信号系统的设计工作。这些列车驾驶员驾驶虚拟列车，穿过隧道，然后提出与拟定信号位置有关的问题。

从事该项目工作的Thomas Angeltveit说：“他们可以更改天气状况、行驶速度等因素。它的真实感相当强烈，所以设计者更容易进行互动。”

“我们获得许多意见，所以我们能够更改设计，进行大量调整。”

从长远看来，在施工开始前更改设计，能够节省大量资金。

数字孪生仿真软件是一个快速发展的业务领域，西门子、微软和通用电气等公司也加入达索系统与Cityzenith的行列，成为这一行业的领跑者。

研究公司Gartner预计，到2021年，半数的大型工业企业将使用数字孪生，使用后能节省高达25%的运营成本。

设计的未来可能将是虚拟化和数据驱动的。