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基于数字孪生技术的社区韧性生活圈构建与优化探讨——以北京市八角街道为例

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  • 用途: 硕士毕业论文 Master Thesis
  • 作者:上海论文网
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  • 日期:2025-11-24
  • 来源:上海论文网

建筑学论文哪里有?本文创新性地融合“数字孪生”与“韧性生活圈”概念,整合城市规划、应急管理、数据科学等多学科理论,构建时空联动的社区韧性框架。综合运用问卷调查、GIS空间分析等传统统计分析与移动感知、数字孪生等新型数智技术,实现了社区韧性影响要素的定量识别与动态可视化管理。

第一章 绪论

1.2 研究意义

1.2.1 理论意义

社区是居民生活生产的基本单元,研究数字孪生技术在社区韧性建设中的交叉应用,既可以为社区韧性理论体系的发展提供一些新的视角和内容,例如通过研究常态人群活动和非常态疏散行为,从居民视角出发得出影响社区生活圈韧性的关键因素;又有助于以科学、直观的方式明确社区韧性薄弱点,从而提出针对性优化策略,提升个体和整体的防灾意识和韧性能力。

1.2.2 实践意义

以北京石景山区八角街道部分区域为例,依托于数字孪生技术构建兼顾常态服务与非常态应急的社区数字韧性生活圈系统,实现数据可视化和优化策略检验。不仅可以提高八角街道韧性生活圈的社区应急响应、防灾组织能力,更好应对自然灾害、公共卫生事件等紧急情况;而且其理论建构研究可以为更多的社区管理、政策制定、城市规划建设提供参考,具有重要的现实意义。

综上所述,我国目前正处于“新城建”对接“新基建”的关键时期,数智技术赋能社区韧性建设既是城乡规划行业实现多学科交叉融合、协同发展的关键转折点,也是展示城市规划数字化改革、应用和治理转型的重要成果,更是建设数字中国的必要部分和重要基础[4]。

第三章 数字孪生赋能社区韧性建设

3.1 韧性生活圈

在城市规划学科初见雏形时,人们将各种功能空间分门别类排布在城市之中,例如《雅典宪章》将城市划为工作、居住、游憩、交通四大功能,柯布西耶的规划思想更是将这种形式主义的分区理念贯彻到底。但是随着城市的建设和发展,人们发现并不能一味地追求功能空间的明确分工,而是在一定范围内,配置足够量的功能和设施,以满足居民的需求,人本思想开始成为城市规划的主流。社区生活圈就是以居住地为中心,以步行五分钟、十分钟、十五分钟的距离为半径,在不同范围内布置合适的空间功能和配套设施,以满足居民的日常需求。在社区韧性建设领域也是同样,我们可以将韧性空间和设施划分到韧性生活圈之内,方便居民在突发事件来临时,可以就近避灾或暂时生活。

3.1.1 从生活圈到韧性生活圈

“生活圈”概念由日本兴起,本质是以居民需求为核心,公平配置公共服务设施和社会资源。依据出行时间将社区划分为步行5-10分钟的邻里生活圈、步行15分钟的定住圈、乘坐机动交通30-60分钟的定居圈三级圈层[148]。

我国最早明确提出相关概念是在2016年,上海出台的《上海市15分钟社区生活圈规划导则》明确指出15分钟社区生活圈是社区生活的基本单元,指居民以家为中心,十五分钟步行可达的工作、娱乐、社交等日常活动的空间范围,圈内配备生活所需的基本服务功能与公共活动空间,形成安全、友好、舒适的社会基本生活平台[149]。2021年6月,自然资源部发布《社区生活圈规划技术指南》(TD/T 1062-2021)。在指南中,将社区生活圈定义为“在适宜的日常步行范围内,满足城乡居民全生命周期工作与生活等各类需求的基本单元。”将城镇社区生活圈划分为“5-10分钟、15分钟”两个社区生活圈层级[150]。

第五章 非常态社区韧性生活圈

5.1 现状模拟

5.1.1 模拟意义与技术路线

韧性生活圈的划定是为了保障社区内居民的生命财产安全,前文已经对石景山区八角街道进行了韧性生活圈的划定、实地调研、数据收集、重要影响要素排序。在此基础上,为使数字孪生系统形成闭环,本节采取对比优化前后的疏散仿真模拟结果,反向验证生活圈划分和双维优化影响要素的可靠性。

仿真模拟的优点在于,一无风险建模,灾时的实际疏散情景无法实地调研,仿真提供了一种对不同假设情景进行测试和探索的安全方式;二节省资金与时间,无需耗费大量的人力物力在现实中更新改造后检验疏散效果;三处理不确定性,操作时间和结果的不确定性可以很容易地在仿真模型中进行表示,从而能够量化风险,并找到更有效的优化方案;四结果可视化,仿真模型可表现为2D / 3D动画,并将模拟结果以图表的形式展现,使优化前后对比更加直接明了。因此,采用仿真模拟就可预测优化后的疏散动向、疏散效率、避难场所的可达性和合理性等。

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第七章 八角街道韧性生活圈数字孪生可视化系统

7.1 总体框架与技术路线

7.1.1 总体框架

依据第三章 数字孪生赋能社区韧性框架,构建八角街道韧性生活圈数字孪生可视化系统,在原有的数据层、模型层和场景层基础上,首尾增加终端层和用户层,如图7-1所示。

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终端层负责数据源头收集与模型构建,包括监控设备、智能感知设备、在线意见反馈、社区实体等,收集基础数据、物联网数据和互联网数据;数据层除了需要将原始的多源高精地图数据转换成对象化高精地图数据,还要将对象化后的数据存储于空间数据库中,对基础信息、道路、空间、设施、个体、组织等数据的集成与分析,最终通过对数据的萃取与对接提出优化决策;模型层和场景层是服务器端,包括社区实体模型和虚拟模型、常态社区韧性生活圈和非常态社区韧性生活圈,负责承上启下,Web(World Wide Web)服务器接收和响应用户层发出的请求,并与数据库进行交互将请求的数据发至用户层,GIS服务器负责调用相关数据并存储在 Web服务器的工作目录中,以此对社区的物质类要素和感知类要素分类展示;用户层是实验系统的最上层,主体为MapMost引擎,能够向用户提供三维可视化与交互功能,这一层集成了实验中大多数的功能模块,通过这些模块用户不仅能可视化目标区域的双态展示,还可以通过交互扩展地图功能,一般社区管理人员使用PC端,社区居民使用移动端。

第八章 结论与展望

8.2 创新点

(1)多学科融合的研究视角

本文创新性地融合“数字孪生”与“韧性生活圈”概念,整合城市规划、应急管理、数据科学等多学科理论,构建时空联动的社区韧性框架。综合运用问卷调查、GIS空间分析等传统统计分析与移动感知、数字孪生等新型数智技术,实现了社区韧性影响要素的定量识别与动态可视化管理。

(2)系统性研究思路

提出“常态-非常态”递进研究框架,通过常态数据采集建立基础数据库,为非常态情景模拟与优化提供支撑。从双维度视角综合分析物质与感知要素的协同作用,结合疏散模拟验证优化方案,形成“分析-制定-验证”的完整闭环研究路径。这一方法论创新为数字孪生技术在社区韧性规划中的应用提供了新思路。

参考文献(略)



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