城市规模的抗洪数字双胞胎

数字双胞胎可以帮助城市规划灾害，更好地应对可能导致洪水和大范围破坏的天气事件。

极端天气事件和不断增加的人口正在使世界各地城市现有的(往往不足的)排水基础设施不堪重负。结果是洪水破坏了财产和基础设施，影响了人类安全，削弱了经济。数字双胞胎可以帮助城市规划灾害，更好地应对天气事件。

2015年，联合国报告称，过去10年，洪水灾害占全球有记载的所有自然灾害的43%，影响人口23亿，造成损失6620亿美元。这个数字越来越糟。经济合作与发展组织(OECD)报告称，2000年至2009年，全球洪涝灾害的数量与前十年相比几乎翻了一番。

气候变化——由于其在极端天气事件和海平面上升中的作用——正在加剧洪水风险，特别是在沿海和低洼地区。与此同时，洪灾区和沿海地区的人口继续增加，使本已致命和代价高昂的局势更加恶化。据预测，到2030年，世界上大约一半的人将生活在距离海岸线100公里以内的地方。

为应对这些威胁，城市正在努力提高数据驱动规划，开发和运营的洪水恢复力。一些城市通过使用数字双胞胎来实现这一团体，以改善当前基础设施的恢复力，并支持正在进行的发展和未来规划。

数字双胞胎

数字孪生是物理资产、流程或系统的虚拟表示。城市数字孪生为参与洪水风险评估、防范、应对、恢复和缓解的城市机构提供准确和可靠的数据。它们包含的信息使用户能够对一系列活动(从长期城市规划到时间紧迫的应急反应)进行分析并作出知情决定。

数字孪生模型由多个来源的数据创建(并不断更新)，这是它们与静态3D模型的区别所在。此外，城市正在利用云服务、物联网、传感器、rfid和智能手机来更新数字双胞胎，以几乎实时的城市状况。这些更新使城市能够利用数字双胞胎更好地管理和优化基础设施资产。

创建Flood-resilience模型

创建一个数字孪生体来实现洪水弹性需要整合城市规模的现实建模、3D制图和洪水建模。由此产生的洪水恢复模型可以用于分析、模拟、可视化和通信。

要启动，现实建模和3D映射软件用于通过使用无人机和地面图像的重叠照片来生成高分辨率，城市级3D现实网格，这些图像由需要的激光扫描补充。现实模型/网格在空间上分类，这意味着网状城市景观的各个建筑物，包裹和其他元素与基础相提并期，适用的GIS数据。现实模型也是本身的工程准备，具有足够的分辨率和可伸缩性来缩放到一个区域并直接从网格执行工程工作。并且至关重要，现实模型包括数字地形数据，这对于任何水文模拟是基础的。

接下来，通过为感兴趣区域设置计算网格来创建洪水恢复力模型，成为整个城市或只是一小部分。然后将此计算网格填充使​​用用于洪水仿真的数据。数字地形数据可以直接从现实模型中采取，为洪水建模软件提供准确的表面数据，以及用于观看洪水模拟的视觉实际背景。现实模型也可用于识别街道，路面，绿地，树木和洪水弹性模型所需的其他信息。洪水软件使用数值模型来模拟一系列液压和水文过程，包括降雨，渗透，表面径流，通道流和地下水。这种洪水弹性模型可以与下水道和雨水网络模型集成，以动态模拟城市雨水流量和排水，以及由于风暴飙升，沿海地区的洪水洪水。

例如，它还可以包含与新的气象数据，当前水文条件以及来自现有基础设施资产的操作状态有关的实时饲料。这些饲料可能包括最近的降雨量，当前河流流量，泵的工作状态等。而且，鉴于手机和社交媒体的无处不在的性质，甚至可以存在记录局部街道和潮汐洪水的现场饲料，以支持与洪水有关的危机管理。该模型从多个来源刷新 - 例如传感器，连续测量或GIS更新 - 表示当前条件。

使用Flood-resilience模型

洪水恢复力模型支持与洪水评估、预防和应对相关的各种活动。这些模型可以用来评估河流或沿海洪水的程度，计算河流输水能力，测试基础设施的恢复能力，或评估洪水地区当前的土地利用策略。

洪水模型的主要用途之一是模拟假设情景，显示洪水对房屋、财产、街道和基础设施的影响。这些模拟可以用来确定洪水的风险现存的条件和评估提出了缓解策略。

例如，与建筑物等财产价值等数据相比，城市可以在洪水事件期间模拟河流流程，并根据洪水的程度分析损失。With this feedback, planners can use the software’s built-in modelling tools to develop mitigation measures (such as higher levees, increased capacity of a stormwater system, or greater use of green roofs and permeable paving) and rerun the simulation to test the effectiveness of their proposed mitigation measures.

对于正在进行的业务和应急反应，各机构可以使用持续运行的业务洪水模型来预测和减轻洪水的影响。根据观测到的和预测到的天气状况、水库水位、水文站数据、雷达和卫星图像等最新信息，对这些操作模型进行了更新。将这些信息整合到一个系统中，并使用洪水恢复能力模型，可以让城市准确估计未来数小时或数天内的情况。然后可以利用这些业务系统产生的信息来减轻洪水风险，以便:

• 采取积极的行动，例如在洪水到来之前，把水库排水，以增加水库的蓄水量
• 采取预防措施，如安装临时防洪设施
• 发送预警信息

在城市环境背景下展示模拟的洪水恢复模型也有助于更好地传递信息。以一种容易理解的方式沟通和可视化地展示这些信息，可以帮助利益攸关方就城市规划和基础设施提案做出决策，也可以让公民参与公共宣传工作。

结论

数字双胞胎代表全面的环境，支持洪水恢复力规划，以及正在进行的城市基础设施的管理和运营。并且，视觉传播可操作的信息有助于利益相关者在昂贵的设计或建造努力之前做出更明智的决策。数字双胞胎代表城市的金色机会，以优化市政基础设施资产的表现，并对洪水抵御规划进行积极主动的步骤。

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