基于大數(shù)據(jù)的城市仿真如何預(yù)測(cè)未來(lái)

 7月初，由中國(guó)城市科學(xué)研究會(huì)智慧城市聯(lián)合實(shí)驗(yàn)室主辦的2017(第六屆)國(guó)際智慧城市峰會(huì)“城市大數(shù)據(jù)及城市仿真論壇”在上海新國(guó)際博覽中心召開(kāi)。

論壇以“基于大數(shù)據(jù)的城市仿真”為主題，國(guó)內(nèi)外知名學(xué)者、企業(yè)代表，就人口、交通、產(chǎn)業(yè)、海綿城市、旅游、城市環(huán)境、居住舒適性等方面的仿真議題進(jìn)行講演，并進(jìn)行討論交流，突出了基于學(xué)科融合，利用大數(shù)據(jù)，升華大數(shù)據(jù)，仿真預(yù)測(cè)未來(lái)，實(shí)現(xiàn)智慧城市的思想。

論壇以“利用大數(shù)據(jù)，城市仿真升華大數(shù)據(jù)，大數(shù)據(jù)為城市所用”的思路展開(kāi)，會(huì)上，作為開(kāi)篇演講，復(fù)旦大學(xué)特聘教授、博士、博士生導(dǎo)師、復(fù)旦大學(xué)人口研究所所長(zhǎng)、城市與區(qū)域發(fā)展研究中心主任王桂新教授以“城市人口未來(lái)增長(zhǎng)預(yù)測(cè)及注意的問(wèn)題”為題目進(jìn)行了講演。首先介紹了人口預(yù)測(cè)基本原理與主要方法，然后使用最具代表性的隊(duì)列要素法，以上海為例對(duì)城市未來(lái)人口變動(dòng)趨勢(shì)進(jìn)行了預(yù)測(cè)，并模擬了上海未來(lái)人口規(guī)?？刂颇繕?biāo)下年齡結(jié)構(gòu)及撫養(yǎng)比的變化，最后指出了人口預(yù)測(cè)與預(yù)測(cè)結(jié)果的局限性及應(yīng)注意的問(wèn)題。

清華大學(xué)教授、清華大學(xué)-劍橋大學(xué)-麻省理工學(xué)院“未來(lái)交通”研究中心主任、教育部“長(zhǎng)江學(xué)者”特聘教授、國(guó)家“千人計(jì)劃”專(zhuān)家吳建平教授，以“大數(shù)據(jù)與交通仿真的發(fā)展”為題：以城市交通虛擬仿真系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)來(lái)闡述虛擬城市仿真系統(tǒng)的可行性與重要性。具體說(shuō)明了基于行為特性的交通仿真模型理論，以及，基于交通大數(shù)據(jù)的交通建模理論，舉例說(shuō)明了各種應(yīng)用，特別強(qiáng)調(diào)了交通的仿真在仿真中的重要地位。另外吳教授還就交通數(shù)據(jù)獲取，個(gè)人行為特性等和現(xiàn)場(chǎng)專(zhuān)家、企業(yè)代表進(jìn)行了交流。

華東師范大學(xué)紫江特聘教授、博士生導(dǎo)師、上海市多維度信息處理重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室副主任、兼任上海產(chǎn)業(yè)技術(shù)研究院副總工程師張雷教授(由于報(bào)告時(shí)間沖突，由蔣玉東老師代為報(bào)告宣講)，以“基于城市場(chǎng)景的仿真與大數(shù)據(jù)應(yīng)用技術(shù)研究”為題進(jìn)行了演講。綜合論述了：城市數(shù)據(jù)的構(gòu)成，從平面2維到考慮時(shí)空變化的4維，又?jǐn)⑹隽顺鞘袛?shù)據(jù)的來(lái)源，從遙感和激光掃描的結(jié)合，指出數(shù)據(jù)必須包含人文，科技，生態(tài)，基礎(chǔ)設(shè)施等等。提出了構(gòu)建城市大數(shù)據(jù)平臺(tái)設(shè)計(jì)的具體設(shè)計(jì)思路，提出基于城市大數(shù)據(jù)，進(jìn)行智慧城市全生命周期建設(shè)與運(yùn)維的理念，城市地面沉降監(jiān)測(cè)，大型基礎(chǔ)設(shè)施三維重構(gòu)，城市災(zāi)害管理，城市精準(zhǔn)揚(yáng)塵等等具體方法，并對(duì)城市環(huán)境中的光，風(fēng)，溫度進(jìn)行仿真，預(yù)測(cè)這些污染的程度，展現(xiàn)了城市可視化仿真的效果，提出現(xiàn)代化管理和預(yù)防災(zāi)害的措施。

深圳大學(xué)碩士生導(dǎo)師、南澳大利亞大學(xué)博士生導(dǎo)師、深圳大學(xué)建設(shè)工程生態(tài)技術(shù)研究所所長(zhǎng)劉建教授，以“SWMM模型在海綿型建筑小區(qū)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用---以武漢軍運(yùn)村為例”為題，以詼諧幽默的方式，從水文學(xué)的角度對(duì)海綿城市及其仿真技術(shù)應(yīng)用進(jìn)行了說(shuō)明。劉教授以武漢軍運(yùn)村作為案例研究對(duì)象，結(jié)合設(shè)計(jì)目標(biāo)、場(chǎng)地特征與海綿城市設(shè)施的場(chǎng)地限制條件，利用海綿城市設(shè)施比選流程進(jìn)行設(shè)施的量化比選。然后，對(duì)于新開(kāi)發(fā)小區(qū)，結(jié)合場(chǎng)地的地形特征，設(shè)計(jì)了創(chuàng)新的階梯式跌水系統(tǒng)。最后，利用SWMM模型模擬量化評(píng)價(jià)海綿城市開(kāi)發(fā)相對(duì)于傳統(tǒng)開(kāi)發(fā)的優(yōu)越性及在不同降雨重現(xiàn)期下的響應(yīng)情況。

麻省理工學(xué)院碩士、數(shù)據(jù)科學(xué)領(lǐng)域連續(xù)創(chuàng)業(yè)者、美蒽朗工程咨詢(xún)(上海)有限公司CEO、SODA中國(guó)開(kāi)放數(shù)據(jù)應(yīng)用大賽共同發(fā)起人及理事會(huì)理事王志永總裁，以“基于多智能體模擬方法的城市發(fā)展模擬仿真平臺(tái)”為題，對(duì)美蒽朗在城市發(fā)展方面的創(chuàng)新工作進(jìn)行闡述。其仿真平臺(tái)通過(guò)對(duì)多源的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行融合處理，建立相應(yīng)的“動(dòng)態(tài)模型”， 以幫助決策層在制定規(guī)劃或決策時(shí)，可以先通過(guò)模型來(lái)模擬評(píng)估規(guī)劃或決策對(duì)城市或企業(yè)發(fā)展未來(lái)的影響，通過(guò)對(duì)個(gè)體的經(jīng)濟(jì)活動(dòng)的統(tǒng)計(jì)，預(yù)測(cè)城市土地與產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)等等的變化規(guī)律，以大大降低城市管理或企業(yè)決策層制定規(guī)劃或決策的風(fēng)險(xiǎn)。

北京太比雅科技股份有限公司總工程師、高級(jí)項(xiàng)目經(jīng)理倪付燕，以“基于Tepia-IDMS的海綿城市仿真平臺(tái)”為題，對(duì)太比雅自主研發(fā)的Tepia-IDMS軟件，在海綿城市，內(nèi)澇方面的應(yīng)用進(jìn)行了介紹。對(duì)Tepia-IDMS軟件的城市內(nèi)澇模型與三維仿真耦合機(jī)制研究和實(shí)現(xiàn)、1D-2D-3D一體化耦合機(jī)制研究、三維虛擬仿真平臺(tái)構(gòu)建和展示效率的優(yōu)化開(kāi)發(fā)等幾個(gè)方面的內(nèi)容進(jìn)行了介紹。

北京圖安世紀(jì)科技股份有限公司總經(jīng)理、教授級(jí)高級(jí)工程師、中國(guó)煤炭科學(xué)技術(shù)學(xué)會(huì)理事、中國(guó)地理信息產(chǎn)業(yè)協(xié)會(huì)和中國(guó)城市規(guī)劃學(xué)會(huì)會(huì)員，中國(guó)礦業(yè)大學(xué)、北京建筑大學(xué)、華北理工大學(xué)校外碩士生導(dǎo)師梁松，以“基于城市大數(shù)據(jù)的三維交通仿真技術(shù)的創(chuàng)新應(yīng)用”為題，對(duì)圖安世紀(jì)在交通仿真方面的研究進(jìn)行了說(shuō)明。其在講演中，探討城市大數(shù)據(jù)在城市交通仿真中的創(chuàng)新應(yīng)用，通過(guò)實(shí)例講解基于城市大數(shù)據(jù)和可視化的融合技術(shù)的城市交通仿真在交通規(guī)劃輔助決策、交通影響評(píng)價(jià)、治安反恐和交通管理指揮等不同行業(yè)和領(lǐng)域的應(yīng)用方法。

大數(shù)據(jù)專(zhuān)家，美國(guó)灣區(qū)創(chuàng)業(yè)公司北京高科數(shù)聚有限公司(Gausscode Technology， Inc.)創(chuàng)始人和CEO程杰博士，以“基于游客大數(shù)據(jù)的智慧旅游應(yīng)用”為題，對(duì)大數(shù)據(jù)在旅游方面的應(yīng)用進(jìn)行了講解。程杰博士強(qiáng)調(diào)，在很多國(guó)際智慧城市的應(yīng)用中，智慧旅游是一個(gè)重大課題。和其有關(guān)的三個(gè)課題是：作為一個(gè)旅游目的地城市，如何能夠按需不斷引入新的游客資源并優(yōu)化游客的多樣性，如何通過(guò)場(chǎng)景營(yíng)銷(xiāo)和服務(wù)提升游客的旅游體驗(yàn)和消費(fèi)，如何更進(jìn)一步把旅游的大數(shù)據(jù)收集沉淀實(shí)現(xiàn)反復(fù)多次的商業(yè)價(jià)值。程杰博士還介紹了美國(guó)(高科數(shù)聚在美國(guó)的實(shí)踐)和中國(guó)(川大智勝景區(qū)客流趨勢(shì)預(yù)測(cè)和深度自主學(xué)習(xí)為例)在這些領(lǐng)域中的一系列探索和成功的商業(yè)應(yīng)用案例。

上海韻能技術(shù)總監(jiān)、資深綠建專(zhuān)家、楊誠(chéng)，以“CFD仿真在城市建筑環(huán)境舒適度的應(yīng)用”為題，結(jié)合自身經(jīng)驗(yàn)介紹了CFD風(fēng)熱環(huán)境模擬技術(shù)對(duì)建筑規(guī)劃與設(shè)計(jì)中作用，從建筑的室內(nèi)到室外，同時(shí)列舉了實(shí)例對(duì)CFD的應(yīng)用過(guò)程進(jìn)行了簡(jiǎn)要的說(shuō)明。

中國(guó)城市科學(xué)研究會(huì)智慧城市聯(lián)合實(shí)驗(yàn)室首席科學(xué)家、日本大阪大學(xué)研究員范秦寅教授以“城市環(huán)境仿真與仿真技術(shù)融合”為題對(duì)實(shí)驗(yàn)室在城市環(huán)境仿真方面的工作進(jìn)行了介紹。首先介紹了城市仿真的意義，并對(duì)其政策進(jìn)行了解讀，然后對(duì)城市大尺度環(huán)境仿真的內(nèi)容進(jìn)行了展示。在風(fēng)環(huán)境方面，通過(guò)中央電視塔周?chē)鷧^(qū)域以及45平方公里風(fēng)環(huán)境計(jì)算模擬結(jié)果，說(shuō)明了仿真在綠色建筑，城市風(fēng)災(zāi)預(yù)防方面的應(yīng)用前景;在水環(huán)境方面，介紹了城市雨洪、外澇仿真模型及其應(yīng)用，并對(duì)基于CFD技術(shù)的城市環(huán)境仿真與傳統(tǒng)水文學(xué)的結(jié)合提出了期望;在污染物擴(kuò)散方面，提出了計(jì)算流體力學(xué)在分析、研究霧霾等大氣污染災(zāi)害發(fā)生規(guī)律方面的應(yīng)用需求，并對(duì)崇明島PM2.5擴(kuò)散的計(jì)算結(jié)果進(jìn)行了展示。

最后，范秦寅教授代表論壇組織方，提出基于各學(xué)科仿真融合的設(shè)想：①城市規(guī)劃，水文學(xué)，建筑學(xué)等的傳統(tǒng)學(xué)科的發(fā)展應(yīng)不斷吸收新科學(xué)技術(shù)，加強(qiáng)和計(jì)算流體力學(xué)，人口學(xué)，交通理論，經(jīng)濟(jì)學(xué)的深入融和。②計(jì)算流體力學(xué)，人口學(xué)，交通理論，經(jīng)濟(jì)學(xué)等有關(guān)學(xué)科應(yīng)基于各學(xué)科基礎(chǔ)理論，積極探索和預(yù)測(cè)城市的發(fā)展規(guī)律并積極和傳統(tǒng)學(xué)科互補(bǔ)。③在智慧城市實(shí)施過(guò)程中，利用智慧城市專(zhuān)業(yè)開(kāi)設(shè)的動(dòng)力適應(yīng)城市發(fā)展需求，捕捉智慧城市的科學(xué)和技術(shù)重點(diǎn)，推進(jìn)各學(xué)科的融合，推動(dòng)城市的發(fā)展。建議利用城市科學(xué)研究會(huì)等平臺(tái)，加強(qiáng)各學(xué)科的研究交流，爭(zhēng)取在共同為城市服務(wù)的過(guò)程中，深入融合和發(fā)展。

本次論壇是第一次匯總了人口、交通、水務(wù)、環(huán)境、土地、產(chǎn)業(yè)、旅游、海綿城市等等方面的仿真，意義重大!我們會(huì)堅(jiān)持繼續(xù)舉行，加強(qiáng)融和。城市大數(shù)據(jù)及城市仿真論壇已圓滿(mǎn)落下帷幕，但城市仿真技術(shù)的發(fā)展和融合不會(huì)停止，對(duì)于大數(shù)據(jù)的發(fā)掘應(yīng)用不會(huì)停止，我們中國(guó)城市科學(xué)研究會(huì)智慧城市聯(lián)合實(shí)驗(yàn)室會(huì)繼續(xù)推動(dòng)相關(guān)仿真技術(shù)、學(xué)科的交流、融合，共同推動(dòng)城市仿真的發(fā)展，讓我們下次大會(huì)再見(jiàn)!