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数字孪生城市研究报告 2018

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.

一、数字孪生城市出现的背景

(一）传统条块化智慧城市建设方式已现疲态

当前全球已启动或在建的智慧城市已达 1000 多个，我国提出智慧城市规划的城市有 300 多个，各类型

试点城市高达 500 多个，成为全球智慧城市建设规模最大的国家。随着理念层出不穷，技术推陈出新，大中

城市智慧城市建设不断向纵深推进，区县级智慧城市依托后发优势，也不甘落后.从特点看，国际上智慧城

市建设集中在能源、交通和循环经济方面,注重绿色低碳、节能环保，项目比较单一，缺乏城市级的整体性、

系统性的设计和建设。国内倡导新型智慧城市建设，基础设施、在线政府、信息经济、城市治理、惠民服务

全面展开，属于规模化全方位系统工程。建设模式上，大部分城市走的是边补齐行业和领域信息化短板，边

进行资源整合和业务协同的路子，少数城市完成资源整合后率先进入了数据驱动治理的阶段。

建设智慧城市,对加快工业化、信息化、城镇化、农业现代化融合，提升城市可持续发展能力具有重要

意义。智慧城市建设发展已近十年，至今却无一个城市自我标榜已建成了智慧城市。事实上，智慧城市面临

技术和非技术两大瓶颈难以突破,可谓举步维艰.所谓技术瓶颈，是指基于云计算和互联网的聚合式的模式创

新比较成功，而基于物联网、大数据、人工智能、区块链、量子通信等技术的原始创新极度缺乏，未出现杀

手级应用，各功能模块有机融合的 ONE ICT 架构未能实现，造成创新只停留在表面,城市运行和治理的水平

有量的提升，但没有质的改变。所谓非技术瓶颈，表现在智慧城市建设所需的庞大资金问题一直没有找到解

决之道，政府和市场边界不好划分，工程周期长投入大充满变数，企业盈利和资本回报前景模糊，观望踯躅

之下，推进效果可想而知。此外,彰显智慧所必须的资源共享与业务协同机制也一直没有建立起来，信息打

通仍困难，协同共治难实现。两大瓶颈悬而未决导致智慧城市疲态尽显停滞不前，现有的建设发展模式亟待

突破。

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