智慧城市是利用各种创新技术将城市管理的系统和服务打通、集成，以提升资源运用的效率，优化城市管理和服务，改善市民生活质量。随着多年的建设实践，智慧城市面临协同不足、创新不足等瓶颈。数字孪生城市的概念应运而生。数字孪生城市是支撑智慧城市建设的复杂综合技术体系，是城市智能运行持续创新的前沿先进模式，是物理纬度上的实体城市和信息纬度上的虚拟城市同生共存、虚实交融的城市未来发展形态^[1]。

数字孪生城市的提出，旨在打造一个与物理现实世界一一映射的数字世界，具有全局视野、精准映射、模拟仿真、虚实交互、智能干预等特性，为城市管理提供新的技术手段。智慧城市数字底座以信息模型为各城市管理场景行业数据融合共享的基础，集成IOT物联感知数据，以数据治理为数据更新、应用的保障，为城市管理场景提供精细化数据和能力^[2]。

1 智慧城市数字底座设计研究

面向城市精细化管理，基于时空信息模型的智慧城市数字底座研究内容包括数字底座信息模型设计、数字底座数据治理设计以及数字底座呈现与能力建设。

1.1 数字底座信息模型设计

公安系统的“一标六实”是依据公安地址数据标准，将实有人口、实有房屋、实有单位、实有安防设施、实有力量装备和实有警情数据进行整合和利用。数字底座信息模型就是数字底座应用中的“标”，其所挂接的各类城市管理信息即为“实”。

面向应用，研究明确各城市管理场景的具有经济社会意义的管理单元，作为社会经济、自然资源信息与空间位置形状关联的基本单元。设计面向城市管理应用场景的数字底座数据模型体系、分级、内容。契合应用实际的数据模型可以为实际应用带来事半功倍的效果。

数字底座数据模型体系(见图 1)包括境界与行政区划、院落、建筑物(房屋)、水系、植被、交通、管理区域等^{[3, 4]}。

数字底座信息模型的内容包括空间数据、元数据和属性信息。空间数据的形式多种多样，地形图上的要素、影像图上的图像、GIS三维模型、BIM模型、倾斜摄影等，根据应用场景级别选择适当的呈现形式。属性信息除基本属性外，集成城市管理的属性信息，包括行业结构化数据、IOT动态感知数据、多媒体非结构化数据在内的各种行业数据，支撑应用建设(见图 2)。

1.2 数字底座数据治理设计

数据治理将数字底座数据作为资产进行应用和管理，建立治理体系，形成一套管理机制。实现对数据的全生命周期管理，保障数字底座数据资源的丰富性、实时性^{[5, 6]}(见图 3)。

1.3 数字底座呈现与能力设计

数字底座作为城市管理场景应用的支撑，需要为上层应用提供数据、分析等能力。主要包括场景支撑能力、数据支撑能力、GIS空间能力以及仿真能力(见图 4)。

场景支撑能力是指对应用中二三维GIS场景的支撑(见图 5)，包括二维地图、三维模型场景、倾斜摄影场景。数据支撑能力主要指依托于商业楼宇数据模型提供各类管理属性数据的能力，包括结构化专题信息、流式物联感知数据、非结构化多媒体数据等。GIS空间能力是指依托于GIS的空间查询、统计、分析等能力。仿真能力是指在数字底座中模拟一些城市管理活动的能力，例如应急预案仿真预演等^{[7, 8]}。

2 基于数字底座的疫情防控应用思考

疫情防控的各主要环节可以抽象为城市管理信息采集-计算-决策过程。疫情防控场景中的信息包括各种医疗能力、物资分布、舆情信息等，时间上要求实时化，粒度上要求精细化。许多专家学者认为疫情可以看作是城市资源调度的一种极端场景的“压力测试”，是一场“大考”。为城市管理划出了重点：实时化、精细化。

2.1 涉及的信息模型

疫情防控场景设计的信息模型、行政区划信息模型和管理单元信息模型。行政区划信息模型包括国家、省、市、区、街道、居委会。管理单元信息模型包括社区、房屋、楼层、户信息、医院等模型。每个模型有唯一编码(如XXXXXXXXXXXXXXXXXX001)。通过模型编码集成相应口径的实时信息、统计信息，包括人口信息、医疗信息、物资信息、舆情信息等(见图 6)。

2.2 数字底座信息模型的空间呈现

在数据底座中各信息模型的呈现为二三维数据模型。最佳状态是二三维数据采集、生产到最小信息模型的颗粒度。在社区场景下，三维模型做到户，辅助疫情防控工作的精细化表达。

2.3 基于数字底座信息模型的应用

1) 基于信息模型的空间信息、实时信息，对信息模型进行空间或属性查询，如某个社区有多少疫情信息，某社区周边医院门诊分布情况等。

2) 通过信息模型进行迅速统计，避免了人工统计、重复统计等现象，如由下层信息模型的数据统计上层信息模型的数据——由各住宅房屋挂接的疫情信息自动统计出社区的疫情信息。

3) 由某一级信息模型的疫情信息与其所集成的人口(人口结构、人员轨迹)、医疗水平(医院数量)、物资数量等其他专题信息进行挖掘分析，支撑资源调度、舆情分析、趋势预测等防控工作。

3 结束语

智慧城市数字底座的核心是信息模型，信息模型是各行各业信息集成共享的载体。信息模型的粒度决定了其所支撑城市管理工作的精细度。信息模型集成数据的实时性决定了响应、决策的速度。基于数字底座持续建设，逐步建成数字孪生城市。未来，用孪生城市里的数字防控取代物理城市的“封城”，用数字决策辅助人为决策。