Weltwirtschaftsforum: Rahmenwerk für digitale Zwillingsstädte und Bericht zur globalen Praxis

Der globale Markt für digitale Zwillinge boomt. Prognosen zufolge werden sich durch den Einsatz digitaler Zwillingstechnologie bis 2030 Kosteneinsparungen in Höhe von bis zu 280 Milliarden US-Dollar bei der Stadtplanung, beim Bau und beim Betrieb ergeben. Was die Marktgröße betrifft, so betrug das Volumen des globalen Marktes für digitale Zwillinge im Jahr 2020 3,1 Milliarden US-Dollar. Es wird erwartet, dass der globale Markt für digitale Zwillinge mit einer durchschnittlichen jährlichen Wachstumsrate von 58 % wachsen und bis 2026 48,2 Milliarden US-Dollar erreichen wird.

Chinas Markt für den digitalen Bau von Zwillingsstädten ist aktiv. Laut Statistik belief sich das Gesamtvolumen der Investitionen in Chinas neue Smart Cities im Jahr 2020 auf rund 2,4 Billionen Yuan. Insbesondere die Bauprojekte für Stadtinformationsmodelle (CIM) in China haben in den letzten Jahren von Jahr zu Jahr einen rasanten Wachstumstrend gezeigt. Die Anzahl der Projekte ist von 2 im Jahr 2018 auf 72 im Jahr 2021 gestiegen (Stand: September 2021), und mit der Anzahl der Projekte sind auch die Gesamtinvestitionen von Jahr zu Jahr gestiegen. Im August 2021 sammelten das Weltwirtschaftsforum und die China Academy of Information and Communications Technology gemeinsam Fälle digitaler Partnerstädte. Den Fallstatistiken dieses Projekts zufolge entfielen mehr als die Hälfte der Investitionen auf Projekte mit einem Volumen von mehreren zehn Millionen RMB, 89 % auf Projekte mit einem Volumen von über einer Million RMB und die durchschnittliche Projektinvestition lag bei 28 Millionen RMB.

Der gemeinsam vom Weltwirtschaftsforum und der China Academy of Information and Communications Technology veröffentlichte „Digital Twin City Framework and Global Practice Insights Report 2022“ schlägt vier wichtige technische Merkmale, drei Visionen und neun Schlüsselelemente zur Förderung der Entwicklung digitaler Zwillingsstädte vor und bietet Ideen und Vorschläge für den Aufbau hochwertiger digitaler Zwillingsstädte, die den aktuellen Herausforderungen gewachsen sind. Die Forschungsergebnisse sind aufschlussreich für Stadtverwalter auf der ganzen Welt, die den Bau digitaler Zwillingsstädte prüfen, sowie für Unternehmer und Investoren, die die Digital-Twin-Technologie aktiv nutzen und ihre Anwendung fördern.

Digitale Zwillingsstädte weisen vier wichtige technische Merkmale auf

Genaue Kartierung physischer und digitaler Städte: Durch die Nutzung des Internets der Dinge (IoT), geografischer Informationssysteme (GIS), intelligenter Gebäudemodelle (BIM) usw. können digitale Zwillingsstädte ein Gesamtbild der physischen Stadtabläufe auf verschiedenen Ebenen und in verschiedenen Maßstäben darstellen, einschließlich aller statischen geografischen Einheiten wie städtischer Gebäude, Verkehrsstraßen, Vegetation, Wassersysteme, städtischer Komponenten, Pipelines sowie verschiedener sich dynamisch verändernder städtischer Einheiten wie Menschen, Fahrzeuge, Terminals und verschiedener Organisationen.

Tiefe Einblicke in digitale Städte: Im digitalen Raum ist es auf Grundlage der Aggregation und Integration von in physischen Städten gesammelten Daten möglich, die Überlastung von Städten und den Energieverbrauch von Gebäuden zu analysieren, festzustellen, ob eine Planung sinnvoll ist, ob unterirdische Rohrleitungen gewartet werden müssen usw. Außerdem ist es möglich, Einblicke in städtische Betriebsrisiken zu gewinnen und reale Szenarien in Form einer digitalen Simulation darzustellen. Benutzer können Strategien und Maßnahmen zur Verbesserung des städtischen Betriebs formulieren, indem sie die Ampelschaltungen ändern, Einrichtungen mit hohem Stromverbrauch steuern, Planungsstandorte ändern usw.

Die virtuell-reale Interaktion zwischen digitalen Städten und physischen Städten: Physische Städte werden im digitalen Raum angereichert, erweitert und ausgebaut. Beispielsweise können Stadtverwalter über die Schnittstelle der digitalen Plattform mit realen Städten interagieren, nach Objekten suchen und statistische Analysen auswählen, die Stadtgestaltung ändern und Änderungen bei verschiedenen städtischen Indikatoren wie Verkehrsüberlastung und Ökologie simulieren. Mithilfe einer Virtual-Reality-Brille können Stadtbewohner digitale Dienste wie Fernunterricht und Touristen-Roaming nutzen, als wären sie tatsächlich vor Ort.

Intelligentes Eingreifen digitaler Städte in physische Städte: Im digitalen Raum kann die digitale Zwillingsstadtplattform den Betriebszustand der Stadt in Echtzeit darstellen. Sobald in der Stadt ein Unfall, eine Katastrophe oder ein anderer Alarm auftritt, können die Stadtverwalter schnell Entscheidungen treffen und entsprechende Gegenmaßnahmen ergreifen. Darüber hinaus können Deep Learning und Simulationen eingesetzt werden, um mögliche Probleme oder Risiken in der Stadt vorherzusagen und Vorkehrungen zu treffen, um Sachschäden zu reduzieren und die Sicherheit der Menschen zu gewährleisten.

Drei Visionen digitaler Partnerstädte

Die städtische Produktion und der städtische Betrieb sind effizient und intensiv. In der digitalen Zwillingsstadt werden die dynamische Flugbahn des städtischen Transports gefährlicher Chemikalien, verschiedene Indikatoren für unterirdische Pipelines, Simulationseffekte von Naturkatastrophen usw. in Echtzeit dargestellt. In einigen extrem rauen Produktionsumgebungen wie hohem Risiko, hohen Temperaturen und hoher Luftfeuchtigkeit können Maschinen Menschen, unbemannte Operationen, Ferninspektionen und Fernsteuerung ersetzen, um „Null-Schäden“ in der städtischen Produktion zu erreichen; Stadtplaner können problemlos digitale Entwürfe erstellen, Stadtbaumeister können Ressourcen aus der Ferne entsenden und den Fortschritt überwachen und Stadtmanager können jederzeit und überall die Auswirkungen von Entscheidungen analysieren und ableiten. Die Gesamteffizienz des städtischen Betriebs wurde verbessert und der Arbeitsaufwand, der Materialeinsatz und der städtische Energieverbrauch wurden erheblich reduziert, wodurch ein umweltfreundlicheres, intensiveres und effizienteres Entwicklungsmodell entstand.

Städtischer Wohnraum ist lebenswert und komfortabel. In einer digitalen Zwillingsstadt können Stadtbewohner die Verkehrsüberlastung dynamisch visualisieren und so ihre Reisepläne ändern. Egal, wo sie sind, sie können die Touristenziele der Welt auf immersive Weise erleben. Mithilfe von Virtual-Reality-Technologie können Unterrichtsexperimente beispielsweise in Physik und Chemie durchgeführt werden. Reisenavigationsdienste können durch erweiterte Realität und virtuelle Interaktion bereitgestellt werden. Stadtbewohner können jederzeit und überall bequem Rückmeldung zu städtischen Problemen und Bedürfnissen geben und die Behebung der Probleme verfolgen. Sie können in Echtzeit Warninformationen zu Notfällen, Katastrophen und anderen Situationen in der Stadt erhalten und schnell Rettungsdienste anfordern. Die Unterschiede zwischen Online- und Offline-Erfahrungen können verringert werden und öffentliche Dienstleistungen wie medizinische Versorgung und Bildung können durch digitale Partnerstädte mehr Menschen zugutekommen.

Die städtische ökologische Umwelt ist nachhaltig. In der digitalen Zwillingsstadt können Stadtmanager den Wärmeinseleffekt, die Umweltverschmutzung, den Klimawandel, den Energieverbrauch und andere Bedingungen in Echtzeit verstehen, regionale Lücken in der Ressourcenzuweisung intelligent analysieren und automatisch Strategien für einen rationalen Ressourcenfluss und eine optimale Abstimmung formulieren. Beispielsweise kann die Fläche städtischer Grünflächen anhand des Wärmeinseleffekts schnell bestimmt werden und die Dichte der Infrastrukturausbaus und Ampelschaltungen können dynamisch angepasst und entsprechend der Bevölkerungsdichte und der Verkehrsbedingungen geplant werden. Die Umweltverträglichkeit wird erheblich verbessert, die Verteilung der städtischen Ressourcen ist sinnvoller und die Stadtentwicklung nachhaltiger.

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