如何实现智慧城市地下空间与基础设施的开发
　　传统的数字城市侧重于政务信息化、城市地理空间GIS（Geographic Information System）系统、无线城市、光网城市建设等，是初步的数字化应用。数字孪生（Digital Twin）是将城市活动和城市物理环境全部实现数字化，映射到数字世界中去。数字孪生最初只在工业精密制造领域使用，是充分利用物理模型、传感器更新、运行历史等数据，集成多学科、多物理量、多尺度、多概率的仿真过程，在虚拟空间中完成映射，从而反映相对应的实体装备的全生命周期过程。对于城市空间资源来说，数字孪生技术应用前景广阔。过去，城市管理者是将政务信息管理起来，通过流程信息化管理数据的互联互通，这是城市活动数字孪生化。城市的数字化给城市带来的是数字资产，它与矿产资源不同，可以重复无限次使用，从而发挥最大价值。
　　物联网（Internet of Everything 或Internet of Things，本文称之为IoT）概念早在2001年已经提出。互联网使人类的活动得以数字化，打通了人类和人类之间的快速交互通道，而物联网使物理世界得以数字化，打通了数字世界与物理世界之间的通道。物联网在整个人类技术经济的发展演进路径上处于数字经济的中期阶段，是物理世界数字化之后的阶段，借助现有的通信网络、互联网通道，采集现场数字化信息改变以前“互联网—人—互联网”的交互模式为“物—互联网—物”的模式，在这个过程中人的作用是不断提升这种交互方式的技术水平、经济价值、应用功能，为后续人工智能技术经济形态下的社会做好铺垫。
　　物联网不是一场技术的革命，而是一场升级和进化。传统物联网通常被称作传感网，是通过RFID、传感器自上而下采集数据，通常分为感知层、网络层、传输层，城市智能抄表、工业物联网（IIoT）、商场智能停车等目前应用较多。新型物联网强调物与物之间的本地通信能力、协同能力，减少人的参与，它是未来人工智能的基础。城市中人们的活动是动态的，物联网负责搜集动态环境、设施的实时数据，然后进行汇总，反映整个城市的交通、水电燃气等公共设施、污水雨水排水情况。空气状况、智慧路灯杆、照明、停车位、充电站、公共自行车、环卫车辆等基础设施都可通过物联网连接。物联网连接的本质是将城市作为特大型企业来运营，想要更好的运营特大型企业，就必须知道城市的实时运转情况，感受城市律动的脉搏，按照预案做好实时处置。连接本身就是一种价值，互联网、物联网时代，一个节点的连接数越大，它的价值越大，城市也是如此。Gartner预计2020年全球物联网连接数将达97亿。

　　城市地下信息基础设施的大数据系统
　　当前我国城市地下管线的总长度已经超过200万千米，且每年以10万千米的速度增长。管线的建设数据、状态数据、维护数据等组成了海量数据，现有地下空间基础设施将逐步转变为综合管廊的形式。目前很多老城区人口密集、管线老化、管孔资源饱和，多次重复开挖的社会成本和污染成本较大，城市将探索综合管廊的形式，城市地下基础设施未来将通过综合管廊的升级改造而具备更多的智能感知、数字孪生功能。城市地下是宝贵的空间资源，除了用于地铁、管线、城市快速路小型隧道以外，未来会逐步将城市地上交通、管线设施移到地下。而城市地下空间的规划、设计、施工、维护均需要一套以数字孪生为基础的大数据系统，实现多规合一、协同规划和协同建设。有了这套大数据系统，才有人工智能城市的基础。
　　智慧城市在传统意义上是城市的信息化，信息化是物理世界和数字世界的映射。由于人工智能可以识别的是数字环境，因此只有基于数字化、物联网、互联网、大数据基础上的大数据系统才能给人工智能打下基础，否则广泛的人工智能不可能实现。以无人驾驶为例，目前主流技术路线是智能网联汽车，即通过道路数字化、车辆数字化、车辆网联、模式识别技术才能最终实现城市道路的无人驾驶，仅依靠单车智能无法实现无人驾驶，这是一个循序渐进的过程。而未来城市的地面交通，则是向地下发展，通过地下空间大数据系统为无人驾驶车辆提供整个城市的最佳路线、最佳车速、交通动态。诸如此类，其他各个行业也是基于这样一个大数据系统实现数据的调用和边缘计算进行决策判断。
　　智慧城市的理论和实践从2009年开始，已经发展了10个年头。回顾这10年的实践情况可以看出，从数字化到互联网、物联网再到数字孪生大数据系统的路径是循序渐进的。当前，政府是智慧城市建设的主要推动力。而未来，理念的更新将带动整个社会技术的升级和革新，智慧城市建设将形成政府主牵头、全行业共同参与的双赢模式，实现生态化、协同化、社会化，城市地下信息基础设施模型将成为这一方向的重要载体。