城市建筑元宇宙蓝皮书最终版.pdf

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1、迈向 未来Step Into the Future城市建筑元宇宙 蓝皮书指 导Blue Paper on Urban Architecture Metaverse（V1.0 版）联合发布北京市通州区住房和城乡建设委员会 北京市通州区经济和信息化局 北京市通州区科学技术委员会 北京市通州区发展和改革委员会北 京 市 规 划 和 自 然 资 源 委 员 会 通 州 分 局 北京市通州区张家湾设计小镇专班元宇宙的诞生宣告了个人价值和群体智慧的完美融合，代表了人类意识世界的跨越式进步，影响深远。信用数字化和价值互认去中心化，一个和现实世界高度关联的建筑元宇宙将是知识，数据与智能高度融合的数字空间。沟通

2、实时无缝，创作和分享的门槛无限降低，创意迸发的沉浸式体验，智能的三维数据生成与传递，创新驱动的全产业活动将在元宇宙世界蓬勃发展，建筑元宇宙将领导下一次的建筑浪潮。广联达科技股份有限公司董事长 刁志中元宇宙与智能建筑的结合与聚变必将会在未来产生巨大的裂变效应，加速推动城市数字化、绿色化、低碳化协同转型，提供全方位、智能化的城市应用和人居体验。元宇宙是建筑业数字化转型的新引擎，通过新理念、新模式和新形态赋能城市建筑新一轮产业变革和生态集聚，加速数字经济和实体经济深度融合，推动建筑业高质量发展。研究员、博士生导师、中国科学院计算技术研究所党委委员 陈益强浪潮集团有限公司执行总裁、总工程师 肖 雪大咖

3、观点广联达科技股份有限公司 董事长 刁志中元宇宙是一场宏大的科技与社会变革，是数字化智能化发展的必然结果，数实融合的元宇宙变革将席卷各行各业。实体世界的城市与建筑，将因元宇宙而多快好省；虚拟数字世界的城市与建筑，将主要安放人们的精神与灵魂。随着元宇宙的不断发展，人类的居住地与工作地终将分离，这是城镇化的历史性拐点。以大算力为底座，以算法和数据模型为支撑，建立城市建筑元宇宙操作系统，打造通用开发和服务平台，谱写一个虚实共生、百花齐放的元宇宙未来。浙江大学CAD&CG 国家重点实验室教授 章国锋 元宇宙与碳中和研究院常务副 院长 邢 杰浪潮 集团有限公司执行总裁、总工程师 肖 雪什么是元宇宙?根据

4、清华大学新媒体研究中心制作的2020-2021 年元宇宙发展研究报告中给出的元宇宙具体定义:元宇宙是整合多种新技术而产生的新型虚实相融的互联网应用和社会形态。它基于扩展现实技术提供沉浸式体验，基于数字孪生技术生成现实世界的镜像，基于人工智能技术连接现实与数字世界，基于区块链技术搭建经济体系，将虚拟世界与现实世界在经济系统、社交系统、身份系统上密切融合，并且允许每个用户进行内容生产和世界编辑。简言之，元宇宙是融合了现实世界与数字世界的连续统一体，具有“数字孪生、虚拟原生、虚实共生”的主要特征。它不仅能为人们带来高度沉浸、增强交互、开放兼容的数字体验，在此之上，还将不断涌现出新型的商业模式，将改变

5、未来十年人们生活和生产发展的轨迹。建筑是元宇宙的基本要素之一，和现实世界一样，它和其他要素共同组成虚拟的数字城市，进而构建一个虚拟的数字世界，是承载人们交流与活动的空间与场所。在虚拟世界中，人们可以以数字分身的形式自由穿梭，与其他用户交流互动，而建筑是这些活动的基本场景。建筑本身的三维属性和设计模式决定了建筑与元宇宙之间的自然联系，也使得建筑成为最容易从现实世界迁移到虚拟世界的要素之一。劳拉莱斯姆斯认为，建筑在虚拟空间中创造了一种新的语言，它的存在是为了给用户提供尽可能真实的体验，在特定空间中拓展人们的情感，创造场景所需的氛围。前言同样的，元宇宙也将改变现实世界中建筑以及其所组成的城市空间的未

6、来格局。在现实世界中，建筑师既需要考虑在建筑设计、建造、运营中复杂琐碎的协同问题，还要考虑到建筑的呈现形式对于城市的生态环境、形态，以及生活其中的人带来的影响，而元宇宙或许为此打开了数字革新的大门，赋予建筑及城市建设新的理念和无限动能，打造“绿色人本、智能发展、虚实共生”的未来世界新形态。签名：徐全胜（QuanshengXu）北京市建筑设计研究院有限公司党委书记/董事长徐 立（Li Xu）商汤科技董事长/CEO图片来源：https:/未来元宇宙生活2035年十月的一个周六小宇正头戴 VR 眼镜进行线上全息投影学习，在一个完全沉浸式的元宇宙环境里与同学互动和讨论。小宇的姐姐正头戴 VR 眼镜以虚

7、拟沉浸的方式进行轮滑课的学习和体验。图片来源：https:/小宇的爸爸妈妈，正通过全息投影技术，全方位、多角度地观看一场精彩的球赛，虽远隔万里却宛如置身现场。赛后，小宇的爸爸还和已经退役的梅西进行了身临其境的点球大战。图片来源：https:/小宇的爷爷是一位退休的建筑工程师，现在他正通过建筑元宇宙应用，不断向虚拟建造机器人发送指令，对别墅的外观、屋间功能布局及家具陈设进行虚拟设计。图片来源：http:/图片来源：https:/上述就是城市建筑元宇宙的未来场景之一大家是不是满怀期待？图片来源：https:/什么是城市建筑元宇宙？元 宇 宙 基本要素我们认为，城市建筑元宇宙是由“人、空间、智能”三

8、大基本要素组成，其中人是元宇宙中的活动主体，既包括现实世界中的人，也包括虚拟世界中的数字分身；空间以建筑元素为构成，是承载人在元宇宙中活动的客体，也是数字生活和数字经济发生的主要载体；而智能则是定义人与空间的关系、建立深层连接的重要媒介，它不仅打破了虚实间的“次元”壁垒，增强了数字人类的空间体验，也让空间成为新的用户交互界面，从而进一步增强了现实世界和虚拟世界的互操作性。人空间 智能城市建筑元宇宙三元素现实世界和虚拟世界的互操作性图片来源：https:/元 宇 宙 基本特征数字孪生由实向虚虚拟原生由虚向实虚实共生虚实融合综合运用感知、计算、建模等信息技术，由实向虚构建一个模拟现实建筑和城市空间

9、的虚拟世界，将现实世界的全部要素“搬迁”到虚拟世界中，双向打通现实世界与虚拟世界的连接，并通过在虚拟世界模拟生产的过程来实现对现实世界的描述、诊断、预测及决策。利用图像处理、AIGC 等技术，由虚向实创造一个永续发展的数字世界，具有完全虚拟创造出来的人、事、物及规则等。这个创新的数字世界也具备现实世界的所有要素。与数字孪生不同，人们可以天马行空，极大发挥想象力和创造力，创建一个超越现实、自由开放的虚拟城市“绿洲”，增强人们的现实生活体验。结合扩展现实、感知交互、人工智能、区块链等技术，数字孪生、虚拟原生和现实世界将形成紧密融合、同步互动的统一世界虚中有实、实中有虚。这种融合和互动，将突破现实和

10、虚拟的边界，形成协同演进、共生发展的社会新形态，这也是“Meta（元）”这 个词的本意，即高于和超越。图片来源：https:/图片来源：https:/目录1图片来源：https:/01 应用场景元宇宙|建筑生态元宇宙|城市图景元宇宙|编码世界03 未来愿景产业升级新动能创新创业新浪潮文化创意新载体城市治理试验场数字文明发源地参考资料鸣谢.2811624362239.444543461616.02 发展路径“双M”理论基石MetaCity OS 操作系统实践路径总结4748.5051应用场景元宇宙|建筑生态元宇宙|城市图景元宇宙|编码世界1图片来源：https:/城市建筑元宇宙通过数字孪生、虚拟

11、部署、虚实交融，赋能优化建筑全生命周期，构筑“低碳、人本、智能”的建筑新生态，促进建筑业高质量发展。2 32/3建筑元宇宙是利用 5G 6G、工程物联网、BIM、VR、MR、区块链、云边计算和人工智能等元宇宙相关技术在建筑领域的应用，将现实中的设计、构件生产、数字施工、建筑运维及建筑垃圾回收等环节和场景在虚拟空间实现全面部署，通过打通虚拟空间和现实空间实现建筑全生命周期的改进和优化，形成全新的数字设计、建造、运维体系，达到降低成本、提高生产效率、高效协同的效果，促进建筑业高质量发展。随着数字孪生、扩展现实、人工智能等技术的不断成熟，建筑元宇宙在建筑全生命周期的应用发展更加广阔。建筑各方主体都将

12、以“元宇宙”的形态出现，在实体建筑建造之前，通过衍生纯数字化虚拟设计元宇宙空间，在实体建造阶段和运维阶段将会是虚实融合的过程，最终交付和运维通过元宇宙世界进行发布监测，实现虚实共生。建筑元宇宙参与整个过程，通过数字设计、数字建造和数字运维等核心场景，赋能“低碳、人本、智能”的建筑新生态。元宇宙|建筑生态图片来源：https:/3图片来源：https:/元宇宙|建筑生态数字建筑 设 计-AI 赋能空间AI 赋能建筑方案推敲在建筑方案的设计阶段，基于空间数据模型和 AI 算法（例如运用生成式对抗网络的深度学习建筑生成方法），生成多种建筑设计方案，辅助项目设计和供项目投资方选择，并通过数据对比或模拟

13、分析，找出不同方案的优缺点或探求最优解，帮助项目投资方迅速评估建筑投资方案的成本和时间。BIAD 进行的大兴机场屋面专项深化设计，基于空间数据模型和 AI 算法对于建筑设计细节进行计算和推敲，求取了设计问题的最优解。AI 赋能建筑方案验证通过空间建模和 AI 算法模拟分析来评估和优化建筑设计方案的功能布局、流线组织、视觉效果、能耗碳排、光照、声学、风环境、热环境、材料性能、安全、人体工程学、纹理色彩等，此外也可以辅助建筑师随时查看设计方案是否符合标准规范要求或业主诉求，并做到建筑局部细节推敲与分析。图：AI 辅 助 建筑方 案的模拟验证45数字建筑 设 计-沉浸式协同工作二三维快速转化、VR

14、沉浸式体验基于人工智能算法，可以快速、自动地将存量 2D 的 CAD 图纸快速转化为 3D 的建筑信息模型，并可通过手机、iPad、AR 眼镜等交互方式扫描建筑的 CAD 图纸，成功定位后，即可在图纸的上方呈现和展示三维的建筑主体与内部特征，例如整体外观、空间布局、内部管线等，让客户直观感知设计成果，实现沉浸式漫游和虚拟体验，增加中标成功率。协同设计、精细化管理传统建筑空间数据模型结合 AI 算法，不仅是设计工具，也是多参与方设计和专项设计统筹的手段。运用空间模型结合 VR 技术对方案的虚实呈现，有助于相关方进行更有效地沟通协作，并可根据沟通结果在原模型基础上进行实时修改，方便快速达成共识，提

15、升与团队、业主之间的方案沟通效率，真正意义上实现了跨专业、跨团队的多方协同，设计团队与业主方的有效连通。图：卡 塔 尔 主体育场精细 化设计元宇宙|建筑生态图片来源：https:/元宇宙|建筑生态数字虚拟 建 造-同步化管理模拟虚拟现实建造辅助管理和决策基于元宇宙技术，部署安装协同管理平台，集成融合空间数据模型技术、VR/AR 以及全息影像技术（介质成像）、人工智能、区块链等技术，对项目进度、质量、成本、安全全方位模拟、监管、记录。对于施工过程进行可视化的展示，并将施工现场虚拟化，创建沉浸式的项目建设辅助管理和决策支持的虚拟现实环境。建造工程同步化管理在建筑建造过程中，建造工程师面临诸多挑战，

16、例如建筑内结构和机电系统都比较复杂，工序交叉、环环相扣，往往又会涉及多个建造单位参与，容易产生实际建造与原设计模型不一致的情况，为后期竣工验收带来较大压力，影响整体建造质量，不能实现绿色建造。为保证工期履约、提升建造工程效率，基于元宇宙技术，将设计和建造环节打通后，结合 AR技术，将建筑模型或重要节点在建造过程中同步模拟，实现协同管理。6 7建 筑 空 间数字化（低碳）运维低碳数字运维平台体系建筑空间运营维护也是建筑全元宇宙的重要环节之一，包括设备设施、能源、安全应急等主要运维对象。通过打通建筑/园区静态及动态数据，建立建筑/园区数字孪生体，将传统的建筑运维系统及智慧子系统纳入到统一的管理平台

17、中，实现系统间的互联互通和数据共享，优化空间能耗效率，实现建筑低碳运维，形成高效低能耗的智慧运维管理体系。智慧运维管理平台是在北建院 70 年建筑专业及经验的基础上，为楼宇/园区的管理者提供的智慧运维解决方案。运维环境 AR 巡查对于管理人员而言，传统运维的主要挑战在于基于常规建筑竣工图纸，无法掌握建筑运维对象的实际状态。结合终端传感设备，城市建筑元宇宙可以将运维对象的实时状态数据加载到建筑模型上，从而实现建筑模型的持续更新，并通过智能化分析模拟，可以帮助管理人员动态监控整个建筑的设备运行、能源消耗和异常情况，全面提高建筑空间数字化运维效率，打造安全、低碳的生产生活环境。借助 AR 眼镜，园区

18、管理人员在巡检时可以实时查看设备运行状况，发现异常可以及时处置。元宇宙|建筑生态7城市建筑元宇宙将从产业、生活、城市治理等多个方面，构建“高效、人本、韧性”的未来城市发展新图景。8 9元宇宙|城市图景随着城市化进程的快速推进，人们的生产和生活活动对于空间的需求日益高涨，不仅表现在空间规模的不断扩大上，同时，对空间的利用效率以及不同空间形态的共生发展也提出了较高要求。前者主要取决于空间所承载的产业效率和生活质量的不断提升，而后者则是由城市空间的综合治理水平所决定。城市建筑元宇宙正是针对这一要求，结合“数字孪生、虚拟原生、虚实融生”的技术特征，对产业流程进行数字化重塑、对生活体验进行互动式改造，以

19、及城市空间进行精细化治理，做到包括空间在内的全要素资源的优化配置、空间价值的创新探索、空间形态的合理重组，从而提升城市空间利用效率，强化空间与内容生态的深度融合，促进城市生产空间、生活空间、生态空间的动态平衡和可持续发展，构建“高效、人本、韧性”的未来城市发展新图景。9元宇宙|城市图景重 塑 产 业数字化流程在工业生产过程中，主要挑战之一来自于对用户需求的及时获取，并根据用户需求进行快速的产品设计、生产制造到上市销售，这一过程对于消费者而言尤其重要。城市建筑元宇宙通过打通生产全流程及实时接入用户消费和市场变化数据，可基于空间模型之上进行全要素数据融合，从而构建了一个完整可视化的数字孪生工厂环境

20、，结合仿真模拟和智能化分析，实现生产流程的重塑和效率提升。宝马基于元宇宙平台，为其全球 31 个工厂创建了数字孪生工厂环境，并大规模集成了前后端感知系统，实时重现了一个包含装配车间设备、各点位人员、甚至单个工作指令的栩栩如生的 3D 环境。在虚拟工厂中，结合空间计算和智能分析，可以模拟汽车制造过程的各个环节，可以让身处全球不同地点的工程师以虚拟化身的形式进入虚拟工厂中进行产品规划、设计、模拟等交互协作，或是对个别任务进行仿真训练，减少远程沟通成本，最终将生产时间缩短了 30%。图：宝马汽车 数 字 孪 生 工厂图片来源：https:/11重 塑 产 业数字化流程除了提升生产效率，城市建筑元宇宙

21、还可以基于实体空间为员工搭建扩展现实的学习场景，以游戏的方式将培训内容与学习乐趣有机结合起来提升员工培训效率。世界 500 强企业巴斯夫的护理化学品部门为了让每一位员工都按照德国水资源法完成强制性年度演习，建立了真实管道系统的局部虚拟模型，员工带上 AR 眼镜在实战演练中通过增强现实对实物进行虚拟扩展，按照 AR 提示完成新培训。图：巴 斯 夫 增强现实进行 实战演练图片来源：https:/元宇宙|城市图景创 新 互 动式生活体验数字消费消费是人类生活的重要内容，元宇宙对消费带来的影响主要体现在消费人群结构以及相应消费模式上的转变：数字原住民的崛起将成为未来二十年消费的主力军，与移动互联网的数

22、字移民不同，在他们的消费观念里没有线上线下的“次元”边界，只有一个虚实融合的统一世界观，相对“在地”、“在线”的消费，他们更倾向于虚实互动、更沉浸的“在场”消费体验。基于实景空间的虚实融合消费体验广州悦汇城在开业一周年之际上线 A R Show 冰雪世界，复刻冰雪城堡与雪花飘落的梦幻情境，满足南方人对冰雪场景的幻想和向往。通过在实景空间中融合数字化内容和交互设计打造 AR 主题景观和多样 AR 空间互动，贯穿人们购物消费每一环节。基于元宇宙的全虚拟场景消费体验Nike、Gucci 等品牌都在元宇宙中造“花园”、造“运动场”，试图与年轻一代建立新的消费链接，拓展品牌新认知。图：Gucci Gar

23、den Archetypes 数字空间图片来源：https:/Show 冰雪海 洋主 题12 13创 新 互 动式生活体验数字文化文化是一座城市的灵魂，也是人们生活的方式。围绕文化 IP，基于实景空间、数字技术等，进行数字化的创意创新，为人们打造沉浸、互动、开放、多元的数字文化体验空间，将人类的感官无限延伸，让人们能够跨越时间和空间的隔阂，深入感知体验文化的魅力和精髓，焕发文化生活新活力，并通过科技赋能，深度融合城市精神内核与生活空间，以“文”塑城，塑造独具特色的未来城市文化生活新体验。在上海某城市街道中，商汤科技运用数字孪生技术进行城市建筑空间的实景建模，并利用 AR 叠加虚拟原生的历史和文

24、化创意内容，打造“建筑可阅读”微旅行体验，让人们在穿行于城市街头巷尾的同时，通过 AR 交互随时随地阅读和了解街区建筑的前世今生，感知城市变迁历史和文化基因。图：城 市 建 筑可阅读领略 城市文化元宇宙|城市图景13元宇宙|城市图景强 化 城 市空间治理城市空间作为人们生产生活的主要聚集地，随着城市化进程和信息化发展，逐步演化为功能复杂、结构多样、要素集聚且彼此关联的复杂系统，这对现代城市的治理方式及效率形成巨大挑战。城市建筑元宇宙通过对空间全要素的数字孪生，实现对城市运行状态多细节的实时呈现，并结合智能分析模拟，形成指导城市精细化治理的有效决策和行动方案，实现城市空间系统的动态平衡和可持续发

25、展，提升城市整体韧性。图片来源：https:/上海临港通过空间建模构建精细化“虚拟临港”，覆盖了 315 平方公里城市空间，数字重建了城市建筑地理构造，包含道路、建筑等重要设施的内部结构、管线铺设等对象化设施数据，能够实施感知城市人口热力图、实时交通车流、停车库状态、视频实时监控等城市运行态势，也可以通过无人机采集回传到中心的数据分析，智能发现识别垃圾倾倒、违章建筑、高密人流、车流等异常问题，并对未来发展进行推演和预测，从而实现城市尺度的动态管理和决策支撑。14 15图：昆明交通 数 字 孪 生 系统强 化 城 市空间治理道路交通是城市治理的重要场景之一，解决道路交通的“一堵一安”问题是保障城

26、市治理的关键。通过搭建数字孪生交通系统，为交通模型推演提供试验空间，可以模拟现实交通状态并预测事故发生概率和拥堵趋势；帮助城市管理者及时采取有效措施，如调整交叉车道、调整红绿灯时间或修整指示标志等，帮助缓解交通通行压力、提升交通安全；可追踪碳足迹，为精准碳减排调控提供数据支撑。昆明市打造基于数字孪生城市交通数据底座，打通“感知控制决策评价”交通控制业务闭环。昆明智慧交通项目利用数字孪生技术对道路、车辆、交通设施设备、地貌环境等要素 1:1 数据化融合分析后实时投射到三维数字世界中，实现对城市道路运行过程中微观三层精准量化评价，展示了昆明城市宏观指数、路口通行效率及道路安全情况，精准呈现车辆行驶

27、状况，大幅优化了交通情况。元宇宙|城市图景15由代码组成的数字世界里，不受物理规则的束缚，自由、开放、沉浸、创新将是这个世界的关键词。16 17图片来源：https:/元宇宙|编码世界我们会花上很大一部分时间在一个可编码的数字世界里度过，而我们在这个世界里所需要的一切元素和内容都是由创作者和用户共同驱动和创造而来，并基于分布式组织的经济和治理形式实现内容创作的开源开放、数字资产的自由流通，以及个人价值的激励贡献。城市建筑元宇宙也将在这些方面，围绕未来海量用户需求，赋能编码世界简易、低成本、高效率的快速创建，打造一个以 UGC 创造为中心的自由、开放、沉浸的编码世界。新世界的大门正在缓缓打开，人

28、们将不再局限于现实世界中的的规则束缚，自由创造超脱物理束缚的建筑形态，并在此基础之上，开启游戏化的代码生活，以及通过商业模式、组织形态、社会规则等变量的渐进式创新，构筑全新的数字文明时代。图片来源：https:/17图片来源：https:/元宇宙|编码世界超 脱 物 理束缚的虚拟建筑在元宇宙虚拟世界里，建筑作为重要要素之一将被重新定义，物理定律将被打破，约束规则也将被颠覆，元宇宙数字技术开始占领话语权高地，无数天马行空的想法也都可进行试验。建筑设计将不再局限于物理世界的定律或规则，例如气候影响限制、重力定律、结构稳定性和钢筋混凝土条框束缚等，新的思想、新的设计、新的尝试可以在这个元宇宙虚拟空间

29、里实现自由生长，人们可以设计、建造和运营超脱物理世界的建筑，创造元宇宙世界中独特的建筑文化、空间与艺术。2021 年 12 月，扎哈哈迪德建筑事务所在迈阿密巴塞尔艺术展(art Basel Miami)上推出了“NFTism”虚拟画廊，以探索元宇宙世界中的建筑和社交互动。元宇宙场所中的 LED 墙展示了交互式的画廊空间，结合大型多人在线(MMO)视频游戏创作技术与交互技术服务，得以实现虚拟环境中的丰富互动与感官参与。由南非开普敦的 Alexis Christodoulou 工作室设计的“海市蜃楼”建筑是元宇宙世界里反重力建筑的先驱。该楼围绕着一天中不同时间点的重力矛盾而构建，展示了一种独特的色

30、调，以模仿太阳漂浮在上方时的位置。建筑外立面也会根据太阳位置的移动变换颜色。图：元宇宙虚 拟 画 廊 图：失 去 万 有引力的“海 市蜃楼”图片来源：https:/图片来源：https:/超 脱 物 理束缚的虚拟建筑元宇宙虚拟“地产”，从词义上理解，它是元宇宙虚拟世界中的土地或建筑资产，与现实世界的地产含义相类似；但从本质上讲，它是一个在元宇宙平台中的固定可编程可定义的数字空间。用户可以实现投资或使用行为，在现实网络平台用虚拟货币购置后，可以在数字空间中进行各种数字化的定制，可以建造多样的虚拟房产或直接购置已设计建造完成的虚拟房产，可以开展多样的元宇宙商业或非商业活动。逐步构筑元宇宙虚拟“地产

31、”生态。虚拟住宅“火星之家”2021 年 5 月，加拿大籍韩裔艺术家 Krista Kim 设计了世界上第一栋虚拟住宅“火星之家”，并在 NFT 艺术品交易平台 SuperRare 上出售，售价 288 以太币，约合 323 万人民币。“火星之家”是一个理想的世外桃园冥想环境，由 LED 屏幕组成屋顶和地面，闪耀着覆盖家具和玻璃墙面的渐变色彩。“虚拟地皮”拍卖和“数字家具”出售2021 年，在 The Sanbox（沙盒游戏）中，与著名说唱歌手 Snoop Dogg 的数字豪宅为邻的三块“虚拟地皮”的拍卖价高达 100 多万美元。艺术家家具设计师 Andrs Reisinger 也以45 万美

32、元的价格在 NFT 平台 Nifty 售出了十件自己设计的虚拟数字家具。图：虚拟住宅“火 星 之 家”图：“虚拟 地 皮”拍 卖 及“数字家具”出售图片来源：https:/元宇宙|编码世界游 戏 化 的代码生活随着人们大规模的进入元宇宙数字空间，虚拟生活将演变成为全新的生活形态。在虚拟生活中，人、空间和物体都变成了可编辑的代码而不受现实的时间、空间和规则的约束，于是可以像游戏一样大胆地进行创新和创造。也就是说，未来虚拟生活的社交、学习、工作、娱乐、消费等方方面面都可以在数字空间设计和互动中融入游戏元素，创造全新的游戏化体验。2021 年 12 月，扎哈哈迪德建筑事务所在迈阿密巴塞尔艺术展(ar

33、t Basel Miami)上推出了“NFTism”，这是一个探索虚拟世界中建筑和社交互动的虚拟艺术画廊，结合 MMO(大型多人在线游戏)和互动技术服务，以扎哈创作的空间设计为特色，注重用户体验、社交互动和“戏剧化”构图。画廊的虚拟建筑采用经过现场测试的参数化设计技术，为广大在线观众带来全新的用户体验。图片来源：https:/21迎 接 全 新的数字文明元宇宙是数字文明诞生的土壤。在数字技术的创新驱动下，元宇宙所搭建起的网络化数字空间代替物理空间的区隔，将信息、资本、人力等生产要素以数字化的方式聚合起来，加速了要素间的流动和重组，带来了生产方式的创新和数字经济的崛起。随着数字经济的深入发展，工

34、业文明原有的政治、法律、伦理等社会规则将面临诸多挑战，需要建立以数字治理为基础的新型组织形态，并将随之孕育出一种全新的文化体系，直接影响并改变人们的生活方式、思想观念和社会面貌，从而引领人类迈入新的数字文明时代。由扎哈哈迪德建筑事务所公布的元宇宙设计方案自由城（Liberland），是一个由未来主义风格的弯曲建筑组成的虚拟小城。人们以数字分身进入小城，不仅可以用虚拟货币购买土地，在自由城中还拥有市政厅、协作空间等，人们可以通过社区自治的组织形式进行生产协作和社会治理，希望将这个元宇宙“自由城”打造成为一个“自由主义微型国家”。图片来源：https:/元宇宙|编码世界21发展路径“双M”理论基石

35、MetaCity OS 操作系统实践路径总结22 23图片来源：https:/发展路径为了实现上述场景创新，我们需要有效集成共性技术、通用规则和基础资源，搭建城市建筑元宇宙底层基础设施，并联合更多的合作伙伴一起打造百花齐放应用服务，共同赋能政府、产业、个人用户高效构建属于自己的城市建筑元宇宙世界。在发展路径中，我们将从核心理论（“双 M”理论）、操作系统（MetaCity OS)和实践路径三大方面，重点探讨如何构筑城市建筑元宇宙底层基础设施。“双 M”理论是构建城市建筑元宇宙基础设施的底层逻辑和核心基石。正如前文所述，“人、空间、智能”是城市建筑元宇宙的三大构成要素，而其中，空间是载体，智能是

36、媒介，它们共同决定了人所在空间的形态以及人与人、人与空间的交互方式。操作系统是在“双 M”理论指导下所形成的城市建筑元宇宙赋能平台（MetaCity OS)，为用户提供端到端、全栈式的技术和运营能力，以及应用开放接口与合作伙伴一起创新应用生态。实践路径主要探讨如何结合不同区域及产业禀赋差异，分阶段、分步骤的实现城市建筑元宇宙的构建和实施。23图片来源：https:/“双M”理论基石空间数据模型（Spatial Data Model）人工智能 算 法 模型(AI Algorithm Model)空 间 数 据 模 型（Spatial Data Model）是以建筑或城市空间数据（如 BIM、GI

37、S 等）为载体所构建的信息模型库，是城市建筑元宇宙的数据信息资源集合。以城市建筑空间数据模型为载体，可同步接入供暖、制冷、给排水、供电、电信邮政、环境卫生、防洪防灾等诸多专项系统数据资源，同时实时加载物联网感知动态数据（IOT），通过多源数据融合和呈现，实现建筑或城市系统运行状态的实时虚实映射，刻画系统组成、描述系统间交互关系，为建筑系统发展推演、城市精细化运营提供多源、统一、规范化的全要素数字底座和资源库。人 工 智 能 算 法 模 型(AI Algorithm Model)是城市建筑元宇宙中算法模型集合。结合不同应用场景需求，使用相应的智能算法模型对建筑或城市海量数据进行分析、处理和仿真，

38、从而推动城市建筑元宇宙的智能运转。智能算法模型可将原始数据处理转化为结构化数据，再结合仿真技术在孪生数字空间中对城市建筑进行全周期模拟分析和预测，从而指导优化城市建筑系统的管理和运行。此外，智能算法模型还可以将图纸、图像、声音等二维信息自动转化为三维信息形态，在三维数字内容和空间的生成过程中起到重要的加速作用。Spatial Data ModelAI Algorithm Model“双M”理论基石24 25“空间数据模型”技术体系实践北京建院具备“空间数据模型”生产、深化加工、传输、存储和应用的全要素、全流程的技术能力和产品能力，也已完成多项工程实践。具体来讲，拥有数字科技产品矩阵 Archi

39、-Matrix，一是具有国产自主三维图形平台“英心”，是“空间数据模型”的生产工具；二是具备“城市建筑空间数据模型资产管理平台”，可以有效地存储、管理、使数据资产化、向其他系统推送分发“空间模型数据”的能力；三是拥有涵盖数字化建筑设计、数字化建筑建造、数字化建筑运营及数字化城市运营四大技术与产品体系；四是具备数据标准体系与数据安全体系的构建能力，为“空间数据模型”体系的建立和应用保驾护航。25“空间数据模型”技术体系实践数 字 化 建筑设计 实现了“空间数据模型”的生产在建筑规划设计阶段，应用国产自主三维图形平台“英心”，可实现曲面、网格和实体这三类算法的深度融合，从应用软件和图形平台的底层支

40、撑图形引擎出发，支撑建筑工程有效地生成“空间数据模型”，为后期的 AI 设计提供坚实的数据模型基础。应用 BIAD-AKE 北京建院建筑知识工程平台，搭建知识工程数据仓库，为数字化建筑设计提供三维协同设计的系统解决方案、建筑行业数字化转型解决方案，可以提高设计协同效率、加强设计的标准化和参数化，赋能“空间数据模型”的生产、积累和流通。图：BIAD 国 产 自 主三维图形平台“英心”26 27数字化 建筑 建造 实现了“空间数据模型”的深化加工在建造阶段，运用数字化工程项目协同管理平台（LINKBIM），在设计阶段“空间数据模型”的基底上，积累、管理、交付和分发共享建造全过程业务数据，虚拟如实地

41、记录项目实施全过程，实现了“空间数据模型”的深化加工，也有效打通设计、施工、运维三个阶段，促进数据流通。平台支持轻量化的多场景的“空间数据模型”加载、定位、浏览；支撑多参与方的文件共享、版本管理、图模在线联动以及问题追踪等，协助实现全过程、全专业的协同交互流程自动化、办公无纸化，支撑项目管理效能提升；最终实现高效、实时、精确和低成本地管控项目建设全过程，赋能数字化建造。“空间数据模型”技术体系实践图：BIAD 数 字 化 工程项目协同管理 平台（LINKBIM）27“空间数据模型”技术体系实践数 字 化 建筑运营 实现了“空间数据模型”的应用以 BIM“空间数据模型”为基底，融合加载其他多类建

42、筑数据信息，通过IAOS 智慧园区管理平台，集成互联网、大数据、物联网、云计算、人工智能等新技术，构建建筑的元宇宙数字孪生体，以虚体赋能实体运营。充分挖掘空间数据的高阶业务价值，针对建筑的空间、人员、能源、资产、车辆等资源，实现智能联动、直观可视、稳定高效的运营管理。提升建筑的运营效率与服务品质，赋予建筑的全生命周期综合协同、持续生长的智慧能力。图：BIAD 智 慧 园 区管理平台28 29数 字 化 城市运营 实 现“空间数据模型”的融合、交互和应用以 BIM、GIS 等“空间数据模型”为基底，运用 IUOS“智慧城市操作系统”，在保证数据法定化、行业数据脱敏和各行业权限归属的前提下，叠加“

43、人工智能算法模型”，进行数据计算和提供共性服务，进行法定可共用数据的交互，实现了“空间数据模型”的融合、交互，支撑实现跨领域多要素之间的城市平衡计算与分析等应用，赋能综合城市治理和智慧城市建设运营。“空间数据模型”技术体系实践图：BIAD“智 慧 城市操作系统”（IUOS）29“空间数据模型”技术体系实践“城 市 建筑空间数据资产”的存储与管理 实 现“空间数据模型”的沉淀、存储、管理与分发城市建筑的“空间数据模型”在全生命周期（设计、建设、运营）中，不断沉淀与积累于“城市建筑空间数据模型资产”管理平台。基于管理平台，可实现全过程“空间数据模型”的沉淀、承载、存储、管理和资产化。同时，管理平台

44、反向供给城市建筑全生命周期的数据调用和应用，以虚赋实，支撑城市建筑的运营维护与改造更新。此外，在“空间数据模型”全流程、全体系中，考虑数据标准和安全体系的建立，让空间数据有标准可依、有安全可靠。保障数据的精细度协同，避免数据安全风险，有效促进数据全过程流转，有效促进数据共融。图片来源：https:/30 31“人工智能算法模型”技术体系实践人工智能算法模型体系，依托于新型 AI 基础设施SenseCore 商汤大装置（以下简称“AI 大装置”），打通算力、算法和平台，大幅降低人工智能生产要素价格，实现高效率、低成本、规模化的 AI 创新和落地，进而打通商业价值闭环，解决长尾应用问题，推动人工智

45、能进入工业化发展阶段。31“人工智能算法模型”技术体系实践AI 原 生基础层为“人 工智能算法模型”生产提供AI 基础设施产品和服务AI 原生基础设施层是 AI 大装置的 AI IaaS，位于上海临港的商汤科技人工智能计算中心（简称“商汤 AIDC”）是一个开放、大规模、低碳节能的先进计算基础设施，支持基于云端的全方位 AI 模型生产及部署服务，预计能够产生每秒 3.74 百亿亿次浮点运算的总算力，可以一天之内完成训练目前全世界参数量最大的 AI 模型，是目前亚洲最大的人工智能算力中心之一。图：上 海 临 港建设的人工 智能计算中心（AIDC）32 33深 度 学 习平台层为“人 工智能算法模

46、型”生产提供全套研发工具链深度学习平台层是 AI 大装置的 AI PaaS，是基于商汤 AI 技术研发积累形成的集大规模 AI 算力管理、专业的 AI 工具链、开放式 AI 算法于一体的工业级 AI生产开放平台，实现从数据标注，算法设计，到模型训练、部署的全链路、批量化过程。图：AI 大 装 置的深 度学习平台“人工智能算法模型”技术体系实践33“人工智能算法模型”技术体系实践算法模型 层为“人 工智能算法模型”生产提供算法模型开源服务AI 大装置的算法模型层，已积累了超过 49000 个算法模型，覆盖城市数字化治理、产业数字化转型和数字化生活等多个应用场景，并基于 OpenMMLab人工智能

47、算法开源体系、OpenDILab 通用视觉开源平台、OpenGVLab 开源决策智能平台，分别提供计算机视觉开源算法体系，决策智能以及视觉大模型等一系列最先进的算法平台和模型。图：AI 大 装 置的算 法模型层的开源体 系34 35AI 软 件平台实现“人工智能算法模型”的快速部署在 AI 大装置之上，通过 AI 软件平台实现智能算法模型的快速部署。针对元宇宙应用方向，推出 SenseMARS 火星混合现实软件平台，内含超过 3500 个人工智能算法模型，涵盖感知智能、决策智能、内容生成、智能交互等算法模型，以及扩展现实相关技术模块，能够高效基于物理世界创建虚拟世界，分析真实世界运行数据，理解

48、真实世界复杂系统的运行规则，快速开发部署满足场景需求的元宇宙应用内容。图：SenseMARS 火星 混合现实软件平台“人工智能算法模型”技术体系实践35城市建筑元宇宙操作系统(MetaCity OS)为城市管理者、建筑行业从业者、企业客户、个人用户等提供了一个创建元宇宙应用和内容的通用开发平台，在此之上，共同构筑虚实共生的城市发展新未来。36 37城市建筑元宇宙操作系统(MetaCityOS)基于“双 M”技术体系之上，北京建院和商汤科技联合研发城市建筑元宇宙操作系统(MetaCity OS)，通过共性技术、规则、资源、应用的沉淀和共享，为“元宇宙+”建筑生态、城市图景、编码世界打造一站式的通

49、用开发和服务平台，让建筑师、城市管理者、企业客户、个人用户在这个共同平台上充分发挥各自的认知、能力和想象，谱写一个虚实共生、百花齐放的元宇宙未来。图片来源：https:/37城市建筑元宇宙操作系统城市建筑元宇宙操作系统由“基础层、核心层、业务层”共同构成。基础层：包括通信网络、区块链、计算、存储等基础设施。从技术层面来说，元宇宙沉浸式体验离不开计算机图形图像的算力支撑，也离不开低延时网络服务，同时还需要强大的智能计算和泛在通达的网络连接。核心层：围绕“双 M”理论，并基于“双 M”技术体系打造的集合数据信息库和算法模型库的资源共享，是关键共性技术、信息模型服务的基础性、枢纽性集成服务的支撑平台

50、，构成城市建筑元宇宙操作系统的“大脑中枢”。业务层：围绕城市建筑元宇宙应用场景需求，形成的数字建筑设计、数字虚拟建造、数字空间运营、数字资产管理等多个业务板块。每个业务板块通过集成不同组合的功能模块以平台化的方式对外赋能，开发者可以选择不同平台调用相应的功能模块，围绕需求进行低门槛、定制化、高效易用的元宇宙应用服务开发。38 39城市建筑元宇宙发展原则和路径城 市 建 筑元宇宙发展原则城市建筑元宇宙是一个涉及众多领域的系统工程，有多种不同发展模式和方式，而要建设一个具有可持续高质量发展性的城市建筑元宇宙，一般遵循如下基本原则：1.数字基建、能力共享。对城市建筑管理的虚实融合，以虚促实，以实带虚