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数字孪生城市研究报告 （2018 年） 致 谢 2017 年，中国信息通信研究院在长期从事智慧城市顶层设计实 践基础上，提出“以数字孪生城市推进新型智慧城市建设”的创新 理念，在业内引起强烈反响。2018 年，为推动“数字孪生城市”落 地实施，中国信息通信研究院联合数字经济推进方阵，组织业内知 名企业，围绕数字孪生城市的理念内涵、技术方案与实施路径，进 行多次研讨交流，形成研究报告合作成果。编制过程中各家企业提 供了大量素材并直接参与了部分章节的撰写，在此致以衷心感谢。 限于编写时间、项目组知识积累以及产业尚未完全定型等方面的因 素，内容恐有疏漏，烦请不吝指正。 牵头单位：中国信息通信研究院 支持单位：中国电信、中国移动、中国联通、百度、广联达、 腾讯、华为、神州数码、中兴、阿里 编写指导：王爱华、胡坚波、徐志发 编写小组（排名不分先后）：高艳丽、陈才、张育雄、王思博、 崔颖、张竞涛、刘泰、郭靓、李欣、郭中梅、马伟强、刘刚、陈守 双、姚健奎、刘旭晶、李文东、郝景然等。 前 言 当前，以物联网、大数据、人工智能等新技术为代表的数字浪 潮席卷全球，物理世界和与之对应的数字世界正形成两大体系平行 发展、相互作用。数字世界为了服务物理世界而存在，物理世界因 为数字世界变得高效有序，数字孪生技术应运而生，从制造业逐步 延伸拓展至城市空间，深刻影响着城市规划、建设与发展。 数字孪生因感知控制技术而起，因综合技术集成创新而兴。数 字孪生城市是在城市累积数据从量变到质变，在感知建模、人工智 能等信息技术取得重大突破的背景下，建设新型智慧城市的一条新 兴技术路径，是城市智能化、运营可持续化的前沿先进模式，也是 一个吸引高端智力资源共同参与，从局部应用到全局优化，持续迭 代更新的城市级创新平台。 从技术角度看，数字孪生城市涵盖 “云-网-端”三大层次，成 为数据驱动决策、技术综合集成的智慧城市综合技术支撑体系。端 侧实现群智感知、可视可控；网侧实现泛在高速、天地一体；云测 实现随需调度，迭代学习。其本质是通过数据全域标识、状态精准 感知、数据实时分析、模型科学决策、智能精准执行，构建城市级 数据闭环赋能体系，实现城市的模拟、监控、诊断、预测和控制， 解决城市规划、建设、运行、管理、服务的复杂性和不确定性。 从城市发展看，数字孪生城市是未来实体城市的虚拟映射对象 和智能操控体，形成虚实对应、相互映射、协同交互的复杂巨系统， 实现孪生城市的“六化发展”，即支撑城市全要素数字化和虚拟化、 城市全状态实时化和可视化、城市管理决策协同化和智能化，实现 三类应用场景，城市规划建设一张蓝图管到底、城市治理虚实融合 一盘棋、城市服务情景交融个性主动一站式，驱动城市智能运行、 迭代创新。 从建设重点看，基于多源数据融合的城市信息模型是核心，城 市全域部署的智能设施和感知体系是前提，支撑孪生城市高效运行 的智能专网是保障，实现智能操控的城市大脑是重点。 未来，数字孪生城市可在数字化水平相对较高、需要运行机理 建模、实现虚实空间协同优化、彰显多维智能决策支撑等方向，如 城市规划、建筑、交通、能源等领域优先落地实施，以数字孪生城 市为代表的新型智慧城市发展新理念和新模式或将变为现实，成为 未来绿地型新城新区高水平建设的必由之路，棕地型城市数字化转 型的重要参考。 目 录 一、数字孪生城市出现的背景 1 （一）传统条块化智慧城市建设方式已现疲态1 （二）信息技术加速突破驱动集成创新出现拐点2 （三）数字孪生成为城市智能化升级的重要方向3 （四）部分城市率先探索实践数字孪生理念4 （五）我国智慧城市建设升级具备现实基础10 二、数字孪生城市的内涵特征 12 （一）数字孪生城市的内涵12 （二）与新型智慧城市的关系13 （三）数字孪生城市的特征14 （四）数字孪生城市的价值15 三、数字孪生城市的总体架构 17 （一）技术框架17 （二）运行机理20 四、数字孪生城市的典型场景 26 （一）“规建管”协同管控，助力一张蓝图干到底26 （二）虚实