今年(nian)以(yi)來，“數字孿生(sheng)”不(bu)再只是一種技術，而是一種發展(zhan)新(xin)(xin)模(mo)式、一個轉型的新(xin)(xin)路徑(jing)、一股推動各行(xing)業深(shen)刻(ke)變革的新(xin)(xin)動力。“數字孿生(sheng)城市(shi)”不(bu)再只是一個創新(xin)(xin)理念(nian)和技術方案(an)，而是新(xin)(xin)型智慧城市(shi)建設發展(zhan)的必由之路和未來選擇(ze)。

11月15日，我們分享了工信部中國電子技術標準化研究(jiu)院(yuan)的研究報告《數字孿生白皮書2020》，分析了數字孿生技術熱點、行業動(dong)態和未來趨勢?。今(jin)天，我們給大家帶來了(le)中國信通院(yuan)的(de)研究報告《數(shu)字(zi)孿(luan)生(sheng)(sheng)(sheng)城(cheng)(cheng)市(shi)(shi)白皮(pi)(pi)書(shu)2020》，這是(shi)中國信通院(yuan)第三次發表數(shu)字(zi)孿(luan)生(sheng)(sheng)(sheng)相關的(de)白皮(pi)(pi)書(shu)，本次的(de)白皮(pi)(pi)書(shu)從政(zheng)產學研用(yong)(yong)多(duo)視角系統分析今(jin)年以來數(shu)字(zi)孿(luan)生(sheng)(sheng)(sheng)城(cheng)(cheng)市(shi)(shi)發展(zhan)的(de)總(zong)體態勢；其次，從數(shu)字(zi)孿(luan)生(sheng)(sheng)(sheng)城(cheng)(cheng)市(shi)(shi)的(de)典型特(te)征和(he)總(zong)體架構出發，提(ti)出當前階(jie)段數(shu)字(zi)孿(luan)生(sheng)(sheng)(sheng)城(cheng)(cheng)市(shi)(shi)的(de)核心(xin)能力框架，并深入分析各核心(xin)能力的(de)要義和(he)作用(yong)(yong)，嘗(chang)試發掘并驗證數(shu)字(zi)孿(luan)生(sheng)(sheng)(sheng)城(cheng)(cheng)市(shi)(shi)在城(cheng)(cheng)市(shi)(shi)現代化(hua)治(zhi)理(li)方面(mian)的(de)重要價值，為城(cheng)(cheng)市(shi)(shi)建設(she)和(he)產業發展(zhan)探(tan)尋(xun)方向；最后，梳理(li)當前數(shu)字(zi)孿(luan)生(sheng)(sheng)(sheng)城(cheng)(cheng)市(shi)(shi)發展(zhan)中面(mian)臨的(de)共性(xing)問(wen)題。

本期內(nei)參來(lai)源：中國信(xin)通院(yuan)

原標題：

《 數字孿生城(cheng)市白皮書 》

作者： 高艷麗?等

一、 數(shu)字孿生城市發展態勢

十九屆五(wu)中全會(hui)發(fa)布(bu)的《國(guo)(guo)民經(jing)濟和(he)社會(hui)發(fa)展(zhan)第十四個(ge)五(wu)年規劃和(he)二〇三五(wu)年遠景目標的建(jian)議》提(ti)出，堅定不(bu)移建(jian)設制(zhi)造強國(guo)(guo)、質量強國(guo)(guo)、網絡強國(guo)(guo)、數(shu)字(zi)(zi)(zi)中國(guo)(guo)，必須加(jia)快數(shu)字(zi)(zi)(zi)化(hua)發(fa)展(zhan)，為數(shu)字(zi)(zi)(zi)孿生城(cheng)市(shi)(shi)指(zhi)明了方向。數(shu)字(zi)(zi)(zi)孿生城(cheng)市(shi)(shi)是(shi)新(xin)一代信息(xi)技術在城(cheng)市(shi)(shi)的綜合集成應用(yong)，是(shi)實(shi)現數(shu)字(zi)(zi)(zi)化(hua)治理和(he)發(fa)展(zhan)數(shu)字(zi)(zi)(zi)經(jing)濟的重要載(zai)體，是(shi)未來城(cheng)市(shi)(shi)提(ti)升長(chang)期競爭力(li)(li)、實(shi)現精明增(zeng)長(chang)、實(shi)現可持續發(fa)展(zhan)的新(xin)型基礎設施，也是(shi)一個(ge)吸引高端智力(li)(li)資(zi)源共同參與，持續迭代更新(xin)的城(cheng)市(shi)(shi)級創(chuang)新(xin)平臺。

1、 數字孿生技術納入(ru)國(guo)家和(he)地方發展戰(zhan)略體系(xi)

多部(bu)委(wei)加速推動數字孿生城市相關技術、產業、應(ying)用發展。 一(yi)年來(lai)，國家發改(gai)委、科技部、工信部、自然(ran)資源(yuan)部、住(zhu)建部等部委密集出臺政策文(wen)件，有力推動城市(shi)信息模型（ CIM）及建筑(zhu)信(xin)息模型(xing)（ BIM）相關技術、產業與應(ying)用快速發展，助力(li)數(shu)字孿生城(cheng)市建設。 2020 年 4月，國家發改委(wei)和(he)中央(yang)網信(xin)辦聯合發布《關于推進“上云用數賦智”行動(dong) 培育(yu)新經濟發展(zhan)實施方案》，將數字孿(luan)生技術提(ti)到(dao)了與大數據(ju)、人工智能(neng)、 5G 等新技術并列高度，并啟動“開展數字孿生創新計劃”，要求“引導各方參與提出數字孿生的解決方案”。住建部、自然資源
部分別出臺 BIM、 CIM 相應技術應用規范或導則，引導 CIM 平臺規范建設。發改(gai)委、科技部、工信部分別設立相應政策或研究課題，鼓勵 CIM 相關(guan)產業發展(zhan)和技(ji)術(shu)突破?。

▲國(guo)家部委(wei)出臺(tai)相關政策

數字孿(luan)生城(cheng)市成為地方(fang)信息化發展關(guan)鍵舉措。 隨著數(shu)字(zi)孿(luan)生(sheng)城市在雄安新(xin)區先行(xing)先試(shi)，數(shu)字(zi)孿(luan)生(sheng)建設理(li)念深入(ru)到(dao)各(ge)地新(xin)型智慧(hui)(hui)城市及新(xin)基建規(gui)劃中。省級層面，上海(hai)(hai)市發(fa)布(bu)《關于進(jin)一步(bu)加快智慧(hui)(hui)城市建設的若(ruo)干(gan)意見(jian)》，明確提(ti)出(chu)“探索建設數(shu)字(zi)孿(luan)生(sheng)城市”；海(hai)(hai)南省發(fa)布(bu)《智慧(hui)(hui)海(hai)(hai)南總體方案》，提(ti)出(chu)“到(dao) 2025 年底，基本建(jian)成‘數字孿生(sheng)第一(yi)省(sheng)’”；浙江(jiang)省(sheng)提(ti)出(chu)建(jian)設數字孿生(sheng)社區。在市(shi)級層面，貴陽、南(nan)京、合肥、福州(zhou)、成都等地紛紛提(ti)出(chu)以數字孿生(sheng)城市(shi)為導向推進新型智慧城市(shi)建(jian)設。

▲ 各地數字孿生(sheng)城(cheng)市(shi)相(xiang)關(guan)政策

2、 數字(zi)孿生城市從概念培(pei)育期進入建設實施期

作為數字(zi)孿生(sheng)城市核心要素的 CIM 相(xiang)關項目數量明顯增(zeng)多，為(wei)數字孿生(sheng)城市建設打造底(di)座。 自 2017 年“數(shu)字孿生城市(shi)”建設理(li)念問世以來，各地政(zheng)府和產業(ye)各界加緊布局。中國信通(tong)院統計(ji)， 2018 年(nian)城(cheng)市信息模型（ CIM）相(xiang)關投標項(xiang)目(mu)全國僅有兩項(xiang)， 2019 年新增 8項， 2020 年（截(jie)至 2020 年 10 月(yue)）新增 19 項，增長迅(xun)猛，標(biao)(biao)志城市信息模(mo)型(xing)已(yi)加速(su)進入到(dao)規模(mo)實施(shi)階段。據公(gong)開數據統計，僅城市信息模(mo)型(xing)公(gong)開招標(biao)(biao)投標(biao)(biao)項目的總費用(yong)超過 8 億元，以 CIM 為切入(ru)點推進數字孿生城市落地趨勢向(xiang)好(hao)。

▲城(cheng)市信(xin)息模型（ CIM）相關(guan)投標項目統計

部分城市已啟(qi)動數字孿生(sheng)城市整體方案的(de)建設落地。 上海市花木街道開展“數字孿(luan)生城(cheng)市”建(jian)設(she)項(xiang)目，打造全(quan)域化的(de)花木“房態圖”，進一(yi)步提升數字化社區治理效(xiao)能。北京市商(shang)務(wu)中心區積極(ji)建(jian)設(she)時(shi)空信息管理平臺，打造數字孿(luan)生 CBD。貴陽市經濟技術開發區開展(zhan)數字孿(luan)生城(cheng)市安全基礎設(she)施建設(she)，投(tou)資(zi)金額近 6 千萬。武漢市投資 3.5 億(yi)元開(kai)展智慧城市(shi)(shi)基礎平(ping)臺（一期(qi)）項目，建設內容包含數字孿生(sheng)城市(shi)(shi)、萬物互聯平(ping)臺、應用支撐賦能平(ping)臺等。雖然(ran)多地已經開(kai)展數字孿生(sheng)城市(shi)(shi)相關項目實踐，但(dan)現階(jie)段數字孿生(sheng)城市(shi)(shi)整體技術方案尚在探索，遠未(wei)成熟，各(ge)級地方政府需謹慎操(cao)作，迭代推進，防(fang)止(zhi)“新瓶裝舊酒”。

3、 多家科(ke)研機構深入(ru)開展數字孿生(sheng)城市研究

數字孿生城市引發學術科研界普遍關注，紛紛開展系統(tong)研究。 去年(nian)以(yi)來(lai)，中(zhong)科院自動(dong)化所(suo)、北京大學(xue)(xue)、清華(hua)大學(xue)(xue)、北京航(hang)空航(hang)天大學(xue)(xue)等(deng)學(xue)(xue)術機構(gou)及高等(deng)院校學(xue)(xue)者紛(fen)紛(fen)針對“數(shu)字孿生城(cheng)市”與其(qi)相(xiang)關行業應用(yong)展開研究。根(gen)據中(zhong)國知網(wang)學(xue)(xue)術期(qi)刊(kan)發(fa)表(biao)數(shu)量統計，數(shu)字孿生城(cheng)市主題文獻發(fa)表(biao)數(shu)量從 2017 年的個位數到 2020 年的超過 60 篇，呈快速增長(chang)態(tai)勢(shi)。

其中(zhong)，十余個(ge)課題獲得國(guo)家(jia)(jia)自然科(ke)學(xue)(xue)(xue)基金、國(guo)家(jia)(jia)重點(dian)研發計(ji)劃、國(guo)家(jia)(jia)科(ke)技重大專項等(deng)基金支持(chi)，研究(jiu)領域(yu)涵(han)蓋信息科(ke)技、宏觀(guan)經濟與可(ke)持(chi)續發展、計(ji)算機軟件(jian)及應用(yong)、建筑科(ke)學(xue)(xue)(xue)與工程、自然地理及測(ce)繪學(xue)(xue)(xue)等(deng)諸(zhu)多(duo)學(xue)(xue)(xue)科(ke)，數(shu)字孿生城市引起學(xue)(xue)(xue)術界廣泛關注。

▲“數字孿(luan)生城市(shi)”主(zhu)題(ti)文(wen)獻(xian)發表數量統計

各(ge)學術機構從(cong)不同方向推出數字孿生城市研究成果。 近年來，多(duo)個(ge)學術機構相繼從數(shu)字(zi)孿生(sheng)城(cheng)(cheng)市的認知(zhi)理解、技術研(yan)究、實踐(jian)應用等(deng)三個(ge)方向(xiang)進(jin)行深度(du)研(yan)究。中科院自動化(hua)所團隊從控制論角度(du)出(chu)發，提出(chu)了“平行城(cheng)(cheng)市”的概念，主要(yao)包括對實際城(cheng)(cheng)市的精準描述、智能預測、主動引導三大功能。北京大學團隊注(zhu)重(zhong)數(shu)字(zi)空間分析技術研(yan)發，提出(chu)數(shu)字(zi)孿生(sheng)城(cheng)(cheng)市空間網絡框架，并研(yan)發 GDS（網格數據系統）數據平臺技(ji)術，實(shi)現多源異構數據匯聚、關聯(lian)與(yu)高(gao)效(xiao)計算。

北(bei)京航空(kong)航天大學團隊(dui)從制造領(ling)(ling)域(yu)出(chu)(chu)發，提出(chu)(chu)物理實(shi)體、虛擬實(shi)體、連接、孿生數據(ju)、服(fu)務的五維模型，并將(jiang)理論逐漸延伸(shen)到(dao)城(cheng)市管理、安全(quan)急救等智(zhi)慧(hui)城(cheng)市領(ling)(ling)域(yu)。中國信通院聯合互聯網企(qi)(qi)業、地理信息(xi)企(qi)(qi)業、建模仿真企(qi)(qi)業等全(quan)產業鏈合作伙伴，共同搭(da)建了(le)數字(zi)孿生城(cheng)市原型系統，務實(shi)探索(suo)驗證數字(zi)孿生城(cheng)市到(dao)底“怎(zen)么(me)建”和“怎(zen)么(me)用(yong)”問題。

4、 更多市(shi)場主體(ti)圍(wei)繞數字孿生重構(gou)技術方(fang)案

數字(zi)孿(luan)生城市傳(chuan)統陣營(ying)(ying)持(chi)續擴(kuo)大，更多類(lei)型企業加(jia)速入局(ju)形成新陣營(ying)(ying)。 隨著(zhu)數字孿生城市(shi)熱度(du)不斷提升，地理信息(xi)與測(ce)繪(hui)、 BIM、建模仿(fang)真(zhen)、集成商和(he)運(yun)營(ying)商等(deng)(deng)四大陣(zhen)營(ying)持續擴張。四維圖新結合其在高精(jing)度地圖及地理(li)信息數據方(fang)面(mian)的優勢，在交通(tong)運(yun)行、城市精(jing)細(xi)化治理(li)等(deng)(deng)領域推出數字孿(luan)生應用案例。蒼穹數碼基于 KQGIS 系(xi)列平(ping)臺搭建數字孿生城(cheng)市能力平(ping)臺，支撐城(cheng)市規建管(guan)一體化、不動產(chan)登記(ji)等應用服務。中國(guo)電信(xin)發揮其物聯網(wang)平(ping)臺優勢(shi)，利用三(san)維模型、傳感器、運(yun)行歷史等數據，構建多(duo)個數字孿生園區。

此外，更多行業(ye)企業(ye)入(ru)局構建數字孿生城市解決方案(an)，成為新產業(ye)陣營。四方偉業(ye)、明略數據等(deng)大數據(ju)公司，深耕數據(ju)知識(shi)圖(tu)譜，實現城市各類型數據(ju)可(ke)視化分析(xi)，支撐集(ji)成多種應用。孿數科技基于(yu)(yu)其自主可(ke)控的(de)三維圖(tu)形引(yin)擎及(ji)空間(jian)計算技術，為智慧(hui)城市、航空航天、海(hai)洋工(gong)廠、教育等(deng)行業提供優質的(de)數字(zi)孿生服(fu)務(wu)。華(hua)東勘測(ce)院等(deng)城市規劃設計院將(jiang)城市全要素數字(zi)化技術應用于(yu)(yu)未來社區建(jian)設，為社區量身打造 CIM 平臺。

▲數字(zi)孿(luan)生城市新型企業陣(zhen)營

傳統(tong)智慧城市企業加速重構數字孿生城市解決方案。 多個(ge)智(zhi)慧(hui)城(cheng)市(shi)(shi)(shi)行業領先企業深刻理解(jie)數字孿(luan)生城(cheng)市(shi)(shi)(shi)概念的先進性與(yu)前瞻(zhan)性，重構(gou)(gou)優(you)化(hua)其(qi)智(zhi)慧(hui)城(cheng)市(shi)(shi)(shi)解(jie)決方案。科大訊飛基于“城(cheng)市(shi)(shi)(shi)超(chao)腦”建設(she)經驗，以數字孿(luan)生城(cheng)市(shi)(shi)(shi)為(wei)目標，利用(yong)大數據、人(ren)工智(zhi)能、視頻(pin)感知(zhi)等(deng)(deng)技術，將(jiang)數字城(cheng)市(shi)(shi)(shi)、智(zhi)慧(hui)場景與(yu)超(chao)腦平臺緊密集合，構(gou)(gou)建具有深度學(xue)習能力(li)的數字孿(luan)生城(cheng)市(shi)(shi)(shi)平臺。騰(teng)訊云結合其(qi)在政務、教育(yu)、醫療(liao)等(deng)(deng)傳統智(zhi)慧(hui)城(cheng)市(shi)(shi)(shi)方面建設(she)經驗，搭建 CityBase 平臺，探索(suo)基于(yu)數(shu)(shu)字孿生(sheng)的“騰訊方案”。京(jing)東數(shu)(shu)科(ke)打造智(zhi)能(neng)城市操作系統，支撐跨(kua)領(ling)域、跨(kua)部門、跨(kua)區(qu)域的即(ji)時數(shu)(shu)據處理、數(shu)(shu)據融合，并在交通(tong)、環境、能(neng)耗等領(ling)域開(kai)展創新應用。

5、 數字孿生城市合作(zuo)生態呈現交織互促態勢

圍繞(rao)數字(zi)孿生城市建設，跨行業協作生態共(gong)融(rong)已(yi)成共(gong)同選擇。 數(shu)字(zi)孿生城市的建設是一個涉(she)及(ji)多環節、多領域、跨部門(men)的復雜(za)系統工程，隨著數(shu)字(zi)化的發展，企(qi)業(ye)在競爭中(zhong)發展出共(gong)生關系，生態共(gong)融正成為行業(ye)共(gong)識。各(ge)大(da) ICT 企業及互聯網巨頭主導生態建設，空間信息(xi)、BIM 模型、模擬仿(fang)真、人工(gong)智能(neng)等各(ge)環節技(ji)術(shu)服(fu)務企(qi)業積極參(can)與，同時，運營(ying)商、技(ji)術(shu)提供(gong)(gong)商、集(ji)成(cheng)商、設備供(gong)(gong)應(ying)商等產(chan)業鏈上下游(you)企(qi)業及其他行業伙伴全面激活，聯合打造數字(zi)孿(luan)生城市場(chang)景應(ying)用(yong)，初(chu)步形成(cheng)共建數字(zi)孿(luan)生城市底座與開放能(neng)力平臺的生態化發展模式。

▲數字孿生城市各(ge)類企業主導(dao)生態圈

ICT 行業巨(ju)頭(tou)集(ji)聚產(chan)業鏈關(guan)鍵環節力量，打造數(shu)字(zi)孿生(sheng)城市生(sheng)態。 騰訊云牽頭與飛渡科技、奧格智能等空(kong)間信息廠商(shang)，共同建設基于 CIM 的產(chan)業互聯(lian)網(wang)平臺 CityBase，并聯合東華科(ke)技、地厚云(yun)(yun)圖、大(da)象云(yun)(yun)、有明云(yun)(yun)等各行業(ye)領先企業(ye)，攜(xie)手打造(zao)智(zhi)慧(hui)工(gong)廠、智(zhi)能建造(zao)、 城(cheng)市(shi)應急等(deng)十余個(ge)場景。京(jing)東數(shu)科依托(tuo)“智(zhi)能(neng)城(cheng)市(shi)操作(zuo)系(xi)統”，打造數(shu)字孿生城(cheng)市(shi)的數(shu)據基礎和技術底(di)座，向(xiang)云服務公(gong)司、智(zhi)能(neng)硬件公(gong)司及(ji)行業解決方案(an)公(gong)司開放能(neng)力。華為基于自身在物聯(lian)感知、 5G、人工智能方面的領先(xian)優勢，打造城(cheng)市數字(zi)平臺，提升基礎資源統(tong)籌能力，以普惠 AI 為(wei)引擎，深度(du)賦能科研院(yuan)校、應(ying)用開發商(shang)及解決方案(an)集成(cheng)商(shang)等數字孿(luan)生(sheng)生(sheng)態(tai)合作伙伴，構建百花(hua)齊放的應(ying)用場(chang)景。

關(guan)鍵環節(jie)企業以專長優勢參(can)與多個生態(tai)，深耕(geng)數字孿生城市市場。 泰瑞數創與科大(da)訊(xun)飛、中國電子(zi)、紫光云等行業(ye)頭部企業(ye)達(da)成(cheng)戰略合作(zuo)，以(yi) SmartEarth 數字孿(luan)生(sheng)底座為核心，推出覆蓋全產業(ye)鏈的平行世界數字孿(luan)生(sheng)服(fu)務(wu)平臺，打造更加(jia)全面精細(xi)的服(fu)務(wu)，加(jia)入多個數字孿(luan)生(sheng)城市(shi)生(sheng)態，與(yu)各行業(ye)伙伴(ban)共謀發展新(xin)機(ji)遇。 51WORLD 致(zhi)力于打造數(shu)字孿生城市(shi)核心平臺(tai)，聯合(he)三大運(yun)營商、招商蛇口、商湯科技等(deng)多(duo)個行(xing)業(ye)合(he)作(zuo)伙伴，參與華為、阿里(li)等(deng)多(duo)個大型企業(ye)數(shu)字孿生城市(shi)生態之中(zhong)，并(bing)在多(duo)地形成落地標桿案例。

6、 新基建有力促(cu)進數字孿生城市加速落地(di)

數字孿生成為“新基建”重要組成，“新基建”浪潮加促數字孿生城市“浮出水面”。 隨著新一輪(lun)科技革(ge)命和產業變革(ge)深入(ru)發(fa)展，“新基建(jian)”成為我(wo)國新發(fa)展戰略方(fang)(fang)向，各地紛紛出臺(tai)相關政策(ce)文件，部分發(fa)達地區將數(shu)字(zi)孿生納入(ru)“新基建(jian)”建(jian)設范(fan)疇。國家大力推進“新基建(jian)”建(jian)設，一方(fang)(fang)面帶(dai)動 5G、物聯網、邊緣計算(suan)、云計算(suan)、人工(gong)智能(neng)等支撐數(shu)字孿生城市的技(ji)術更加成(cheng)熟，另一方(fang)面推(tui)動互(hu)聯網、大數(shu)據(ju)、人工(gong)智能(neng)等技(ji)術與傳統基礎設(she)施融(rong)合(he)，形成(cheng)智能(neng)融(rong)合(he)基礎設(she)施，推(tui)動物理城(cheng)市(shi)向數(shu)(shu)字化(hua)網絡(luo)化(hua)智能(neng)化(hua)轉變，城(cheng)市(shi)將在(zai)(zai)“新基(ji)建(jian)”推動(dong)下，逐漸形成以數(shu)(shu)據(ju)為核心要素的(de)泛在(zai)(zai)標識、泛在(zai)(zai)感(gan)知、泛在(zai)(zai)連(lian)接、泛在(zai)(zai)計算和泛智能(neng)化(hua)總(zong)體格局，支持(chi)精準映射和虛(xu)實融合，高水平(ping)構建(jian)智能(neng)定義一切的(de)數(shu)(shu)字孿生城(cheng)市(shi)逐漸成為可能(neng)。

▲“新(xin)基建”加促(cu)數(shu)字孿生(sheng)城市形成(cheng)

7、數(shu)字(zi)孿生城(cheng)市(shi)加快推(tui)動城(cheng)市(shi)治理創新(xin)

數字孿(luan)生城市支(zhi)撐(cheng)治理(li)體系和治理(li)能力現代化。 十(shi)九屆(jie)四中(zhong)全(quan)會(hui)以來(lai)，國家高(gao)度重視(shi)現(xian)(xian)代化治理(li)體(ti)系的(de)構建(jian)。數(shu)字孿(luan)生(sheng)城市(shi)具有打破領域壁(bi)壘(lei)、打通層級邊界等(deng)特性，對于高(gao)效能推進城市(shi)治理(li)作用重大(da)。上海市(shi)基(ji)于實(shi)時更新的(de)數(shu)字孿(luan)生(sheng)城市(shi)模型，疊加(jia)靜態與動態數(shu)據，精(jing)準呈(cheng)現(xian)(xian)城市(shi)運行狀態，打造深基(ji)坑安全(quan)監管(guan)、玻璃幕(mu)墻安全(quan)監管(guan)、違法建(jian)筑治理(li)等(deng)多(duo)個虛實(shi)交互的(de)城市(shi)治理(li)場景，構建(jian)城市(shi)運行管(guan)理(li)“一網統管(guan)”體(ti)系，實(shi)現(xian)(xian)城市(shi)問題精(jing)準發現(xian)(xian)與智能處置，形成“市(shi)–區–鎮（街(jie)道(dao)）”三級聯動的跨領域(yu)協同治理新格(ge)局。

“數字孿生(sheng)”推動城(cheng)市規建(jian)管一體化(hua)發展。 協同(tong)推進城(cheng)市規劃建(jian)設和管(guan)理，有利于(yu)城(cheng)市規劃不走彎路，城(cheng)市建(jian)設可(ke)觀可(ke)控，城(cheng)市管(guan)理有據(ju)可(ke)依，是城(cheng)(cheng)市(shi)(shi)統籌發(fa)展的重要基礎。通過在數(shu)字孿生城(cheng)(cheng)市(shi)(shi)模(mo)型上(shang)仿真試錯，提(ti)前了(le)解城(cheng)(cheng)市(shi)(shi)特性、評估規(gui)(gui)(gui)劃(hua)和建(jian)(jian)設(she)后(hou)果，以更低的成本快速推(tui)動(dong)城(cheng)(cheng)市(shi)(shi)規(gui)(gui)(gui)劃(hua)建(jian)(jian)設(she)落地(di)。南京(jing)市(shi)(shi)江北新區以數(shu)字孿生模(mo)型為底板(ban)，構(gou)建(jian)(jian)城(cheng)(cheng)市(shi)(shi)虛擬化(hua)(hua)數(shu)字實體，打造規(gui)(gui)(gui)劃(hua)、建(jian)(jian)設(she)和管理(li)全(quan)過程(cheng)可(ke)視化(hua)(hua)、可(ke)模(mo)擬、可(ke)分(fen)析能(neng)(neng)力，賦能(neng)(neng)土地(di)規(gui)(gui)(gui)劃(hua)、工程(cheng)建(jian)(jian)設(she)、城(cheng)(cheng)市(shi)(shi)管理(li)等“規(gui)(gui)(gui)建(jian)(jian)管”應用場景，全(quan)面提(ti)升城(cheng)(cheng)市(shi)(shi)規(gui)(gui)(gui)劃(hua)與建(jian)(jian)設(she)管理(li)數(shu)字化(hua)(hua)、智能(neng)(neng)化(hua)(hua)水(shui)平，實現城(cheng)(cheng)市(shi)(shi)規(gui)(gui)(gui)劃(hua)自動(dong)修正，城(cheng)(cheng)市(shi)(shi)建(jian)(jian)設(she)全(quan)程(cheng)可(ke)控，城(cheng)(cheng)市(shi)(shi)運(yun)行精準呈現。

8、 數字孿生城市技術和應用能力(li)不斷提升(sheng)

城(cheng)市信息模型相關技術應用加速走向(xiang)成熟。 隨著數字(zi)孿生城市(shi)從概念培育期(qi)走向(xiang)建設實施期(qi)，物聯感知、新型測繪(hui)、 BIM/CIM 建(jian)(jian)模、可視(shi)化呈現等相關(guan)基礎(chu)技術(shu)加(jia)速成熟(shu)應用。上海、北京(jing)、雄(xiong)安等地加(jia)強(qiang)物聯(lian)(lian)感(gan)(gan)知(zhi)的統籌建(jian)(jian)設(she)和感(gan)(gan)知(zhi)資源整合(he)，推進城域物聯(lian)(lian)感(gan)(gan)知(zhi)平(ping)臺建(jian)(jian)設(she)，物聯(lian)(lian)網碎片(pian)化問題有望(wang)得以破解。住建(jian)(jian)部發布 CIM 平臺(tai)技(ji)術導則，自然資源部啟動實景三(san)維中國建設(she)，全(quan)國各地加快 CIM 平臺的落地建設，帶動 BIM 建(jian)(jian)模(mo)、傾斜(xie)攝影建(jian)(jian)模(mo)、手工建(jian)(jian)模(mo)、語義(yi)建(jian)(jian)模(mo)等(deng)建(jian)(jian)模(mo)技術(shu)成熟應(ying)用(yong)，建(jian)(jian)模(mo)技術(shu)之間的(de)兼容性(xing)得到解決，模(mo)型(xing)數據的(de)整合治理能(neng)力顯著提升，諸(zhu)多企業紛紛著手搭建(jian)(jian)數字孿(luan)生模(mo)型(xing)構建(jian)(jian)公共服(fu)務平臺，為(wei)全(quan)社會提供模(mo)型(xing)公共服(fu)務能(neng)力。

城(cheng)市(shi)大數據(ju)與(yu)城(cheng)市(shi)信息模型加速融合，模擬(ni)仿真、空間計(ji)算、深度學習等應用有(you)望取得重要(yao)突(tu)破。 伴隨著(zhu)數(shu)字(zi)資源(yuan)價值化和大數(shu)據企(qi)業加入數(shu)字(zi)孿生城市建設陣營，以空間信息為索引的城市大數(shu)據治理體系日益完(wan)善，多元數(shu)據融合(he)能力顯著(zhu)提升，數(shu)據資源(yuan)價值進一步(bu)得以釋放(fang)，行業創新應(ying)用(yong)不(bu)(bu)斷涌現。但是(shi)，基(ji)于空(kong)間(jian)數據的模(mo)擬仿(fang)(fang)真推(tui)演、空(kong)間(jian)分析計算、人工智能深度(du)學習等仍(reng)存在(zai)諸多發(fa)展瓶頸(jing)，例(li)如未發(fa)揮全要素數據優勢進行更大尺(chi)度(du)上(shang)的模(mo)擬仿(fang)(fang)真，結果準確性有待提升，計算力受技術儲備不(bu)(bu)足的制(zhi)約等，這些因素都(dou)在(zai)制(zhi)約著數字孿生(sheng)深度(du)集成應(ying)用(yong)的開發(fa)與推(tui)廣(guang)。

9、 數(shu)字孿生理念啟發千(qian)行(xing)百業縮(suo)短數(shu)字化路徑

數(shu)(shu)字(zi)孿生縮(suo)短行(xing)業數(shu)(shu)字(zi)化進程，開創行(xing)業應用新(xin)路(lu)徑、新(xin)模式。數(shu)字(zi)孿(luan)生城(cheng)市建(jian)(jian)設模式在交(jiao)通、能(neng)(neng)源、水利(li)、工(gong)廠、醫療等行業領域(yu)得(de)以(yi)迅(xun)速推廣和復制。北京搭建(jian)(jian)區(qu)域(yu)交(jiao)通數(shu)字(zi)孿(luan)生仿真系統，提升(sheng)西三環微觀仿真的(de)可視化與交(jiao)互能(neng)(neng)力，為(wei)交(jiao)通改(gai)善工(gong)作提供方(fang)案評估和比選的(de)工(gong)具(ju)。

北京朝陽區消(xiao)防救援支隊通過數字孿生技術，針對管理轄區建筑場(chang)景，真實高效地進行各類(lei)消(xiao)防預(yu)案(an)的應急演練。華西醫院通過智能可穿戴(dai)式設備，實時采集(ji)患者(zhe)(zhe)心(xin)血管診療(liao)數據(ju)和體征數據(ju)，結合專家學者(zhe)(zhe)經驗與 AI 算法(fa)，打造實(shi)時預警和(he)預先(xian)判斷的數(shu)字(zi)孿(luan)生(sheng)診(zhen)療體系。廊坊熱電廠充分利用數(shu)字(zi)孿(luan)生(sheng)技術(shu)，實(shi)現(xian)(xian)生(sheng)產制造全過(guo)程數(shu)字(zi)化、智能化管(guan)理，實(shi)現(xian)(xian)一、二類故障精準診(zhen)斷和(he)預判率達 85%以上。云(yun)南撫仙湖(hu)(hu)打造數(shu)字孿生湖(hu)(hu)體，通(tong)過(guo)接(jie)入(ru)水務感知數(shu)據，精準發現(xian)污(wu)水泄漏點、地(di)下暗(an)河流入(ru)等(deng)狀態，實現(xian)河湖(hu)(hu)管理(li)數(shu)據可視(shi)、監測(ce)可控、仿真推演。

▲數(shu)字孿(luan)生啟發行業加速轉型

數字孿生在小空間區(qu)域的應用取得率(lv)先(xian)突破，顯著改善治理服務智能化水平。 由于數字(zi)孿生建設成本較高，很適用于園區、社區、港口(kou)等資源、人口(kou)密集型區域(yu)，充(chong)分(fen)發(fa)揮(hui)其(qi)精細精準治理能力。北京當代 MOMA 社區借(jie)助數(shu)字孿生技術，打造(zao)細(xi)節仿真(zhen)的空間環(huan)境、精細(xi)可視的建筑(zhu)主題、以及基礎設(she)施(shi)建設(she)的微(wei)觀還原能(neng)力，實現事前宏觀感知(zhi)、事中精準調動、事后業務(wu)閉環(huan)的管理模式。

華(hua)為松(song)山湖園(yuan)區(qu)(qu)通過實(shi)時(shi)接(jie)入園(yuan)區(qu)(qu)感知數(shu)據(ju)，建立基于園(yuan)區(qu)(qu)實(shi)時(shi)運行(xing)狀況(kuang)(kuang)的數(shu)字孿生場景，實(shi)現園(yuan)區(qu)(qu)運營可視分析、業(ye)務閉(bi)環聯動(dong)、決策(ce)仿(fang)(fang)真模擬(ni)。招(zhao)商局前海智(zhi)慧港通過數(shu)字孿生技術，動(dong)態追(zhui)蹤(zong)數(shu)十萬集(ji)裝(zhuang)箱、仿(fang)(fang)真模擬(ni)碼頭設備運行(xing)狀況(kuang)(kuang)、綜合評(ping)估運營調度計(ji)劃、精準管控裝(zhuang)卸(xie)貨(huo)作業(ye)，實(shi)現港口運作智(zhi)能化(hua)、港航(hang)管理智(zhi)慧化(hua)。

10、 全球重要經濟體(ti)積極推進(jin)數字孿生建設

美、英等國將數字孿生從局部探索提升為國家戰略。 今年(nian)以來，英(ying)、美兩國(guo)加大對數(shu)字孿(luan)(luan)(luan)生(sheng)(sheng)(sheng)城市的重視，分別(bie)將數(shu)字孿(luan)(luan)(luan)生(sheng)(sheng)(sheng)上(shang)升為國(guo)家(jia)戰略政(zheng)策積極(ji)推進， 2020 年(nian) 4 月，英(ying)國(guo)重磅(bang)發布《英(ying)國(guo)國(guo)家(jia)數(shu)字孿(luan)(luan)(luan)生(sheng)(sheng)(sheng)體原則》，講述構建國(guo)家(jia)級(ji)數(shu)字孿(luan)(luan)(luan)生(sheng)(sheng)(sheng)體的價值(zhi)、標(biao)準(zhun)、原則及路線圖。 2020 年(nian) 5 月，美國(guo)組建數(shu)字孿(luan)(luan)(luan)生(sheng)(sheng)(sheng)聯(lian)盟，聯(lian)盟成員跨多個行業(ye)(ye)(ye)進行協作，相(xiang)互(hu)學習，并開(kai)發各類(lei)應(ying)用(yong)。美國(guo)工(gong)業(ye)(ye)(ye)互(hu)聯(lian)網(wang)聯(lian)盟將數(shu)字孿(luan)(luan)(luan)生(sheng)(sheng)(sheng)作為工(gong)業(ye)(ye)(ye)互(hu)聯(lian)網(wang)落(luo)地(di)的核心和關鍵，正式發布《工(gong)業(ye)(ye)(ye)應(ying)用(yong)中的數(shu)字孿(luan)(luan)(luan)生(sheng)(sheng)(sheng)：定義，行業(ye)(ye)(ye)價值(zhi)、設計(ji)、標(biao)準(zhun)及應(ying)用(yong)案(an)例(li)》白(bai)皮(pi)書。德國(guo)工(gong)業(ye)(ye)(ye)4.0 參考(kao)框架將數(shu)字孿(luan)(luan)(luan)生(sheng)(sheng)(sheng)作為重要內容(rong)。

▲一些國(guo)家(jia)出臺數(shu)字孿生(sheng)相關政策(ce)

新加坡、法國等深入開(kai)展數字孿生城(cheng)市建設(she)。 隨著(zhu) 5G、物(wu)聯(lian)網(wang)產業(ye)的(de)快速發展，數(shu)字(zi)孿生(sheng)(sheng)能力(li)(li)進(jin)一步凸(tu)顯，全球各國紛紛把握機遇，實施(shi)數(shu)字(zi)孿生(sheng)(sheng)推進(jin)計劃(hua)。新加(jia)坡率先搭建(jian)(jian)了“虛擬(ni)新加(jia)坡”平臺，用于城(cheng)市(shi)規劃(hua)、維護(hu)和災害預警項目(mu)。法國高規格(ge)推進(jin)數(shu)字(zi)孿生(sheng)(sheng)巴黎(li)建(jian)(jian)設，打造數(shu)字(zi)孿生(sheng)(sheng)城(cheng)市(shi)樣板，虛擬(ni)教(jiao)堂模型(xing)助力(li)(li)巴黎(li)圣母院“重(zhong)生(sheng)(sheng)”。

二、 數字孿生城市核心能力要素

數字孿生城市核心能力(li)支撐構建城市現代化治(zhi)理能力(li)。 黨的(de)十九屆四中明(ming)確提出國(guo)家治理(li)能(neng)力(li)(li)(li)(li)(li)和(he)治理(li)體系現(xian)代(dai)化(hua)的(de)總體要求。為了(le)化(hua)解(jie)城市(shi)(shi)問(wen)題、維(wei)護城市(shi)(shi)秩序、保障城市(shi)(shi)安全、促進社會公平、提高市(shi)(shi)民安全感獲得感幸福感，城市(shi)(shi)現(xian)代(dai)化(hua)治理(li)能(neng)力(li)(li)(li)(li)(li)主(zhu)要表現(xian)為城市(shi)(shi)管(guan)理(li)者的(de)學習研究能(neng)力(li)(li)(li)(li)(li)、決(jue)策統籌(chou)能(neng)力(li)(li)(li)(li)(li)、改革(ge)創新能(neng)力(li)(li)(li)(li)(li)、打擊防范能(neng)力(li)(li)(li)(li)(li)、基礎管(guan)理(li)能(neng)力(li)(li)(li)(li)(li)、群(qun)眾工作能(neng)力(li)(li)(li)(li)(li)、輿論引(yin)導能(neng)力(li)(li)(li)(li)(li)、狠抓落實能(neng)力(li)(li)(li)(li)(li)、專業(ye)服務能(neng)力(li)(li)(li)(li)(li)等。

新冠疫情的(de)防控(kong)，暴露出(chu)城(cheng)(cheng)市治理(li)能(neng)力(li)存在相當大的(de)問(wen)題(ti)，比如有(you)資(zi)源沒(mei)調度、有(you)數(shu)(shu)據沒(mei)分(fen)析(xi)、有(you)人力(li)沒(mei)組(zu)織、有(you)網絡沒(mei)效率等(deng)(deng)等(deng)(deng)。數(shu)(shu)字(zi)孿生城(cheng)(cheng)市具有(you)精準映射(she)、虛(xu)實融合、模擬仿(fang)真(zhen)等(deng)(deng)核心能(neng)力(li)，由此衍生出(chu)城(cheng)(cheng)市風(feng)險自(zi)動(dong)發現、城(cheng)(cheng)市運行規律主動(dong)洞察、人和物(wu)軌跡追蹤回(hui)溯、事件精準定位管控(kong)、決策分(fen)析(xi)推演(yan)、預案(an)(an)仿(fang)真(zhen)演(yan)練、預案(an)(an)優(you)化(hua)和執行、要素資(zi)源高效配(pei)置等(deng)(deng)多種能(neng)力(li)，將對(dui)構建城(cheng)(cheng)市現代化(hua)治理(li)體(ti)系和治理(li)能(neng)力(li)提供強有(you)力(li)的(de)支(zhi)撐(cheng)。

數字孿(luan)生城市(shi)至少具備九大(da)核心能力。從典型(xing)場(chang)景和技(ji)術架構（ 在《數字孿(luan)生(sheng)城市研究報告(gao)（ 2019 年）》中有詳(xiang)細(xi)描述(shu)） 分析(xi)，數(shu)字孿生城市至少具備九大(da)核心(xin)能力。

一是物(wu)聯感知操控能力， 采集(ji)城(cheng)市(shi)(shi)“脈搏(bo)”數據，反映城(cheng)市(shi)(shi)實時(shi)運行(xing)狀(zhuang)態。

二是全(quan)要素數字化表達能力， 構建城市語義信(xin)息模型(xing)，實(shi)現現實(shi)世界與數字世界精(jing)準映(ying)射。

三是可(ke)視化(hua)呈現(xian)能(neng)力， 渲(xuan)染(ran)數字空(kong)間效果，是數字空(kong)間城市(shi)的“打開(kai)方(fang)式(shi)”。

四(si)是數據融合供給能力， 有序(xu)治理(li)數(shu)據(ju)資(zi)源(yuan)，建立數(shu)據(ju)資(zi)源(yuan)關系，促進數(shu)據(ju)資(zi)源(yuan)高效開發利用。

五是空間分析計算能(neng)力(li)， 呈(cheng)現廣(guang)域范圍內(nei)萬物三維(wei)空間精確關系，是模(mo)擬仿真的基礎條件(jian)能力。

六是(shi)模擬仿真推演能力， 基于城市運行(xing)規律構(gou)建(jian)行(xing)業(ye)分析(xi)算法(fa)模型，數字(zi)空(kong)間提前推演(yan)運行(xing)效果。

七是虛實融合互動能力， 從數(shu)字(zi)空(kong)間(jian)觀(guan)看實(shi)體(ti)(ti)空(kong)間(jian)情(qing)況(kuang)和控制實(shi)體(ti)(ti)空(kong)間(jian)設(she)施，通過(guo)實(shi)體(ti)(ti)空(kong)間(jian)設(she)備(bei)隨時(shi)進入孿生(sheng)城市空(kong)間(jian)。

八是自學習自優(you)化(hua)能力， 通(tong)過機(ji)器學習算法，預警城(cheng)市發展問題，制定應對措施并持續優化。

九是眾創(chuang)擴展能力， 發揮公共(gong)服務平臺屬性，支持(chi)能(neng)力(li)擴展(zhan)和應用持(chi)續創新。

▲數字(zi)孿生城市核心能(neng)力(li)與(yu)技術架構對應關系圖

九大(da)核心(xin)能力有力呼應精準映射、虛實交互、軟件定義、智能干預四大(da)特征，成為數(shu)字孿(luan)生(sheng)城市(shi)的(de)標準配置，有(you)望規范數(shu)字孿(luan)生(sheng)城市(shi)建設(she)市(shi)場。

▲數字孿生(sheng)城市核心(xin)能力與典型(xing)特征關系(xi)圖

1、 物聯(lian)感知操控能力：反映實時(shi)運行狀態

物聯感知(zhi)操控能(neng)力， 是指通過(guo)各(ge)種信息傳(chuan)感器(qi)(qi)、射頻識別技術(shu)、全球定位(wei)系(xi)統、紅外感應(ying)器(qi)(qi)、激光(guang)掃描(miao)器(qi)(qi)等各(ge)種裝(zhuang)置(zhi)(zhi)與技術(shu)，實時采(cai)集任何需(xu)要監控、連(lian)接(jie)、互(hu)動的物體或過(guo)程，采(cai)集其(qi)聲、光(guang)、熱(re)、電、力學、化學、生(sheng)物、位(wei)置(zhi)(zhi)等各(ge)種需(xu)要的信息，通過(guo)各(ge)類(lei)網(wang)絡接(jie)入，實現(xian)物與物、物與人的泛(fan)在連(lian)接(jie)，實現(xian)對物品(pin)和過(guo)程的智能化感知、識別、管理和控制。

物(wu)聯網感知(zhi)操控能(neng)力主要(yao)通(tong)過(guo)“感知(zhi)”真實(shi)物(wu)理(li)城市，建立物(wu)理(li)城市和(he)數字孿生城市之間的精準映射，實(shi)現智能(neng)干(gan)預，進而為智慧城市大腦提供海量運行數據(ju)，使得城市具備自我(wo)學習、智慧生長能(neng)力。

其(qi)主要能力包括(kuo)但不限于(yu)：

（1）、 全(quan)息感知(zhi)。 通過傳感器與城市管網、閥門井(jing)室、古樹名木、下穿隧道、路燈(deng)燈(deng)桿(gan)等公共(gong)基礎設施(shi)融(rong)合，實現(xian)基礎設施(shi)“被感知”； 支持車輛、人員(yuan)、資源(yuan)等位置及(ji)移動軌(gui)跡“追溯”能力；基于 AI 設備，實現(xian)環境(jing)污染(ran)、違法停車、垃圾滿溢、井蓋(gai)異(yi)動等城市運(yun)行狀態及市容秩序“智(zhi)能(neng)發現(xian)”能(neng)力；基于多(duo)模多(duo)制式設備，滿足各種(zhong)場景下多(duo)種(zhong)感(gan)知、計算、控制要(yao)求。

▲城市全息物(wu)聯感知體系

（2）、 設備管(guan)理。 通過感知(zhi)設(she)(she)備(bei)管理平臺對海量設(she)(she)備(bei)和(he)數據進行(xing)統一管理。具備(bei)連接狀態管理功能，實(shi)現泛在(zai)(zai)感知(zhi)設(she)(she)備(bei)的(de)狀態實(shi)時管理；支(zhi)持協議解析(xi)，實(shi)現不(bu)同泛在(zai)(zai)感知(zhi)設(she)(she)備(bei)的(de)協議解析(xi)功能；支(zhi)持消(xiao)息轉發，實(shi)現面向上層 DaaS 或應用的泛(fan)在感知設備上報信息的轉(zhuan)發功能，支持(chi)終端/卡管理，實現通信卡余額查詢、狀態管理等功能；支持遠程參數同步配置功能，以支持上報地址、頻率等參數調整及設備復位等管理要求；具備設備安全防護技術，包括設備安全加固、設備唯一可信認證、設備通訊加密、設備安全態勢感知及設備安全修復等全方位(wei)的 IoT 設備安全。

（3）、 遠程操控。 通過對(dui)物聯(lian)網設備(bei)的(de)遠程操(cao)控(kong)，實(shi)現數字(zi)城(cheng)市對(dui)物理城(cheng)市的(de)反(fan)向控(kong)制；針對(dui)具有一定運(yun)算(suan)和(he)處理能(neng)力(li)的(de)設備(bei)，實(shi)現智(zhi)能(neng)干預。

（4）、 態勢感知。 支持(chi)(chi)多制(zhi)式(shi)設備協同、海(hai)量物聯數據匯聚(ju)分析；物理(li)規律和機理(li)分析；支持(chi)(chi)在海(hai)量數據積累的基(ji)礎上，同云計算、深度學習等(deng)技(ji)術融(rong)合，推(tui)演城市環(huan)境中不(bu)同管理(li)要素的變化規律，實(shi)現態勢預(yu)測。

2、 全要素數字化(hua)表達能(neng)力：實現(xian)精(jing)準映射

全要(yao)素數字(zi)化表達能(neng)力， 實(shi)質上是城市(shi)物理實(shi)體(ti)的(de)三(san)維模(mo)型表(biao)達(da)，通過空(kong)(kong)天、地(di)面、地(di)下(xia)、水下(xia)的(de)不同(tong)層面和不同(tong)級別的(de)數(shu)據采集，結(jie)合新(xin)型測繪(hui)技術，對城市(shi)進(jin)行全要素數(shu)字(zi)(zi)化和語(yu)義化建(jian)模(mo)，實(shi)現(xian)由粗(cu)到(dao)細(xi)、從(cong)宏(hong)觀到(dao)微(wei)觀、從(cong)室(shi)外(wai)到(dao)室(shi)內(nei)等(deng)(deng)不同(tong)粒度(du)、不同(tong)精度(du)的(de)城市(shi)孿(luan)生(sheng)(sheng)還原，形成全空(kong)(kong)間一體(ti)化并且相互(hu)關聯的(de)城市(shi)數(shu)據底板，實(shi)現(xian)數(shu)字(zi)(zi)空(kong)(kong)間與(yu)物理空(kong)(kong)間一一映射，為數(shu)字(zi)(zi)孿(luan)生(sheng)(sheng)城市(shi)可視化展現(xian)、智(zhi)能(neng)計算(suan)分(fen)析、仿真(zhen)模(mo)擬和智(zhi)能(neng)決策等(deng)(deng)提供(gong)數(shu)據基礎(chu)，共(gong)同(tong)支撐城市(shi)智(zhi)慧應用。主要建(jian)模(mo)方(fang)式如下(xia)圖。

▲主(zhu)要建模方式分類

從建模方式區(qu)分，主要分為正(zheng)向設計建模和逆向測(ce)繪建模。 正(zheng)向(xiang)設計(ji)建模(mo)，主要基(ji)于現有(you)城(cheng)市(shi)(shi)基(ji)礎(chu)地理(li)信(xin)(xin)息(xi)，不需要現場測繪數據，以二(er)維矢量信(xin)(xin)息(xi)或(huo)者利用(yong)參數化(hua)(hua)設計(ji)工具(ju)來完成(cheng)，這(zhe)種(zhong)方(fang)式(shi)(shi)適(shi)合于規(gui)劃設計(ji)階段的新建區域。逆向(xiang)測繪建模(mo)，則是針(zhen)對(dui)現有(you)物(wu)理(li)實體(ti)反向(xiang)構(gou)建模(mo)型，通(tong)過測攝、影繪、傳感器(qi)等獲取城(cheng)市(shi)(shi)結構(gou)和紋理(li)信(xin)(xin)息(xi)，利用(yong)自動化(hua)(hua)建模(mo)工具(ju)完成(cheng)城(cheng)市(shi)(shi)數字(zi)化(hua)(hua)三維重(zhong)建，這(zhe)種(zhong)方(fang)式(shi)(shi)更適(shi)合于城(cheng)市(shi)(shi)中(zhong)已建成(cheng)區域。

從建模成果區分，主要分為非結構化模型和結構化模型兩類。非結構化建模， 包括傳統手工建模(mo)、傾斜攝影建模(mo)、激(ji)光掃(sao)描建模(mo)等，這類模(mo)型具備(bei)物理(li)實體(ti)的幾何結(jie)構(gou)和(he)紋理(li)貼圖，可以(yi)真實反(fan)映實體(ti)屬性，但難以(yi)滿足專(zhuan)題(ti)查詢、空間(jian)分析和(he)空間(jian)數據挖(wa)掘(jue)等結(jie)構(gou)化分析計(ji)算需求，應(ying)用場景受限(xian)。

結構化建模， 主要包括語義化模(mo)型和 BIM模型等(deng)，這類(lei)模型不(bu)僅具(ju)有幾何信息，還具(ju)有語義(yi)和拓撲裝配關系的描(miao)述(shu)。其中， BIM 模型(xing)雖然具(ju)有精細的幾何和語義信息(xi)表達，但擴展性較差且不(bu)具(ju)備空間地理信息(xi)，在單個建筑等局部范圍用途廣泛，不(bu)適(shi)合大范圍城(cheng)市范圍應用(yong)；語義化模(mo)型(xing)可有效實現(xian)不同領(ling)域數據與空間信息(xi)集(ji)成及(ji)互操(cao)作，在當前各類(lei)數字孿生城(cheng)市企(qi)業中使用(yong)廣泛。

其主(zhu)要能(neng)力包括但不限于：

（1）、 全要素數字化標識能力。 數字(zi)孿生城市具備全域(yu)數字(zi)化標(biao)(biao)識(shi)(shi)能力，對(dui)(dui)城市要素進行精確標(biao)(biao)識(shi)(shi)，實(shi)現對(dui)(dui)城市資產數據(ju)庫的物(wu)體快速索引(yin)、定位及關聯(lian)信(xin)息加載，可利(li)用北斗(dou)網格碼(ma)、行政區域(yu)編碼(ma)相(xiang)結合的方式，將空(kong)間(jian)剖(pou)分(fen)、時(shi)間(jian)細分(fen)整(zheng)合為物(wu)體的唯一標(biao)(biao)識(shi)(shi)，實(shi)現對(dui)(dui)萬(wan)事(shi)萬(wan)物(wu)的統一編碼(ma)管(guan)理，支(zhi)撐數據(ju)資源互聯(lian)互通。

（2）、 全要素場景圖層呈現。 城市(shi)全要素(su)場景包(bao)含有多(duo)(duo)個(ge)圖層(ceng)(ceng)(ceng)，每一層(ceng)(ceng)(ceng)分別有不同的(de)數(shu)據要素(su)，主要包(bao)括(kuo)地(di)理(li)方(fang)面的(de)地(di)形層(ceng)(ceng)(ceng)、道路(lu)層(ceng)(ceng)(ceng)、建筑(zhu)層(ceng)(ceng)(ceng)、綠化層(ceng)(ceng)(ceng)、水(shui)域層(ceng)(ceng)(ceng)，以及(ji)城市(shi)治理(li)方(fang)面的(de)人口(kou)層(ceng)(ceng)(ceng)、產(chan)業層(ceng)(ceng)(ceng)、部件層(ceng)(ceng)(ceng)、公共服務資源層(ceng)(ceng)(ceng)等多(duo)(duo)類圖層(ceng)(ceng)(ceng)的(de)展示。其中(zhong)地(di)理(li)方(fang)面的(de)圖層(ceng)(ceng)(ceng)展示相(xiang)對(dui)成熟，城市(shi)治理(li)方(fang)面的(de)圖層(ceng)(ceng)(ceng)展示有待加強。

▲城市圖(tu)層模(mo)型示(shi)意圖(tu)

（3）、 全要素實體(ti)模型呈現。 全(quan)要素的實體(ti)模(mo)型呈現(xian)即城市(shi)(shi)基(ji)礎骨架，是針對(dui)城市(shi)(shi)實體(ti)單體(ti)的建(jian)模(mo)，針對(dui)不(bu)同應(ying)用領域對(dui)實體(ti)對(dui)象精細(xi)程(cheng)度的需求，多尺度、分(fen)層(ceng)次(ci)在數字空間呈現(xian)實體(ti)，涵蓋建(jian)筑、交通、植被(bei)、水(shui)系、城市(shi)(shi)設施(shi)、管線等(deng)全(quan)要素地理實體(ti)類型。

▲全要素(su)地(di)理(li)實體(ti)模型表(biao)達(da)

▲室內細粒度實體與(yu)地下(xia)空間實體表達

（4）、 全要(yao)素實(shi)體更新和(he)索引。 實(shi)體(ti)模型數(shu)據的(de)更(geng)新包(bao)括全局數(shu)據更(geng)新以及(ji)局部數(shu)據更(geng)新。實(shi)體(ti)通(tong)過統一標識(shi)編碼進(jin)行索引(yin)，實(shi)現(xian)數(shu)據調用和(he)更(geng)新操作(zuo)。

▲物理(li)實(shi)體(ti)的 BIM 模型(xing)數據更新

3、 可(ke)視化呈現能力：數字城市“打(da)開(kai)方式”

可(ke)視化呈(cheng)現能力， 是指通過圖形引擎，多層(ceng)次實(shi)時(shi)渲(xuan)染(ran)(ran)呈現(xian)數字孿生體的能力。既(ji)可(ke)以渲(xuan)染(ran)(ran)宏大開闊的城(cheng)(cheng)(cheng)市(shi)場(chang)景(jing)，又(you)可(ke)展示地理信息(xi)局部(bu)特(te)征，實(shi)現(xian)城(cheng)(cheng)(cheng)市(shi)全貌大場(chang)景(jing)到城(cheng)(cheng)(cheng)市(shi)細節，再(zai)到城(cheng)(cheng)(cheng)市(shi)實(shi)時(shi)視頻的多層(ceng)次渲(xuan)染(ran)(ran)，真實(shi)展現(xian)城(cheng)(cheng)(cheng)市(shi)樣貌、自然環(huan)境、城(cheng)(cheng)(cheng)市(shi)細節、城(cheng)(cheng)(cheng)市(shi)實(shi)時(shi)交通等(deng)(deng)各種場(chang)景(jing)，實(shi)現(xian)空間分析、大數據分析、仿(fang)真結果等(deng)(deng)可(ke)視化，實(shi)現(xian)大(da)屏端(duan)(duan)、桌面端(duan)(duan)、網頁端(duan)(duan)、移動端(duan)(duan)、 XR 設備端多(duo)終端一體化展示，滿足不同業務和應用場景需求。

▲游戲引擎(qing)與 WebGL 引擎(qing)渲染效果(guo)

其主(zhu)要(yao)能力包括但不限(xian)于：

（1）、 三維實體的可視化渲染。 根據物(wu)理實體(ti)的幾何(he)、顏色、紋理、材質等本體(ti)屬性(xing)，以及(ji)光照、溫(wen)度(du)、濕度(du)的環境屬性(xing)，進行可視化。

▲城市實(shi)體的可視化渲染效(xiao)果(guo)圖

（2）、 大數據可視化渲染。 針(zhen)對特定數(shu)據(ju)屬性，定向分析數(shu)據(ju)統計結 論，提供數(shu)據的系統表現能力，以數(shu)據視圖的形式動態(tai)(tai)呈(cheng)現數(shu)據、指(zhi)標等變化(hua)情況，也可針對(dui)多類(lei)型數(shu)據做單一化(hua)趨(qu)勢、變化(hua)、狀(zhuang)態(tai)(tai)呈(cheng)現。

（3）、 業務邏輯可視化渲染。 針(zhen)對特定行(xing)(xing)業(ye)(ye)，提供業(ye)(ye)務(wu)管理與(yu)業(ye)(ye)務(wu)流(liu)程(cheng)的(de)可視化渲染，根據(ju)行(xing)(xing)業(ye)(ye)研究經(jing)驗與(yu)行(xing)(xing)業(ye)(ye)業(ye)(ye)務(wu)工(gong)作界面類型進(jin)行(xing)(xing)業(ye)(ye)務(wu)流(liu)程(cheng)邏輯拆(chai)分。事(shi)(shi)前，用戶界面的(de)靜(jing)態(tai)數據(ju)呈現，靜(jing)態(tai)業(ye)(ye)務(wu)管理呈現，靜(jing)態(tai)人員(yuan)及關系元素(su)的(de)呈現。事(shi)(shi)中，對事(shi)(shi)件(jian)、業(ye)(ye)務(wu)的(de)流(liu)程(cheng)化監(jian)控、處理方(fang)式監(jian)督(du)、執(zhi)行(xing)(xing)方(fang)案(an)監(jian)管進(jin)行(xing)(xing)呈現。事(shi)(shi)后，回溯事(shi)(shi)件(jian)的(de)產(chan)生及發生過程(cheng)，對閉環(huan)業(ye)(ye)務(wu)、閉環(huan)事(shi)(shi)件(jian)的(de)全流(liu)程(cheng)可視化。

▲消防告警處置業務流程可視化

（4）、 應用場景可視化渲(xuan)染。 根據業務需(xu)求(qiu)、場景(jing)范圍等(deng)條件，呈現具體場景(jing)渲(xuan)染效(xiao)果(guo)(guo)，主(zhu)要(yao)包括(kuo)超(chao)大場景(jing)動(dong)(dong)態(tai)縮(suo)放加(jia)載(zai)渲(xuan)染、自然現象的(de)(de)效(xiao)果(guo)(guo)渲(xuan)染等(deng)。動(dong)(dong)態(tai)縮(suo)放加(jia)載(zai)渲(xuan)染可以(yi)根據距離加(jia)載(zai)不同層級的(de)(de)場景(jing)，以(yi)控制整體的(de)(de)渲(xuan)染效(xiao)果(guo)(guo)，每個場景(jing)區域可以(yi)獨立(li)動(dong)(dong)態(tai)加(jia)載(zai)。

▲超大場景動態加載效果

▲雨(yu)雪條件下的場景(jing)渲染效果

4、 數據融(rong)合供給能力(li)：建立數據資源體(ti)系

數據融合供給能力， 包括數(shu)(shu)據(ju)(ju)(ju)(ju)集成融(rong)合能力和數(shu)(shu)據(ju)(ju)(ju)(ju)供給(gei)能力，其中(zhong)數(shu)(shu)據(ju)(ju)(ju)(ju)融(rong)合是以(yi)(yi)城市多(duo)源(yuan)、多(duo)類型(xing)數(shu)(shu)據(ju)(ju)(ju)(ju)為(wei)(wei)基(ji)(ji)礎，以(yi)(yi)城市時(shi)(shi)空(kong)數(shu)(shu)據(ju)(ju)(ju)(ju)為(wei)(wei)主(zhu)(zhu)要索(suo)引(yin)，構建(jian)多(duo)層次時(shi)(shi)空(kong)數(shu)(shu)據(ju)(ju)(ju)(ju)融(rong)合框(kuang)架，形(xing)成以(yi)(yi)基(ji)(ji)礎地理(li)和自然(ran)資(zi)源(yuan)數(shu)(shu)據(ju)(ju)(ju)(ju)為(wei)(wei)基(ji)(ji)礎、以(yi)(yi)政(zheng)務數(shu)(shu)據(ju)(ju)(ju)(ju)為(wei)(wei)主(zhu)(zhu)干、以(yi)(yi)社會數(shu)(shu)據(ju)(ju)(ju)(ju)為(wei)(wei)補(bu)充的(de)(de)全(quan)空(kong)間、全(quan)要素、全(quan)過程(cheng)、一體(ti)化的(de)(de)時(shi)(shi)空(kong)數(shu)(shu)據(ju)(ju)(ju)(ju)體(ti)系。數(shu)(shu)據(ju)(ju)(ju)(ju)供給(gei)是指面(mian)對物(wu)理(li)實(shi)(shi)體(ti)產生(sheng)的(de)(de)不(bu)同(tong)(tong)類型(xing)、不(bu)同(tong)(tong)形(xing)態、不(bu)同(tong)(tong)來(lai)源(yuan)的(de)(de)海量數(shu)(shu)據(ju)(ju)(ju)(ju)，在保(bao)證數(shu)(shu)據(ju)(ju)(ju)(ju)實(shi)(shi)時(shi)(shi)性要求、質量要求的(de)(de)前提下，以(yi)(yi)數(shu)(shu)據(ju)(ju)(ju)(ju)流方式供給(gei)行業機理(li)模型(xing)、數(shu)(shu)據(ju)(ju)(ju)(ju)驅動(dong)模型(xing)，使數(shu)(shu)字孿生(sheng)能夠更(geng)為(wei)(wei)精(jing)確全(quan)面(mian)的(de)(de)呈現和表(biao)達，更(geng)準確地實(shi)(shi)現動(dong)態監測、趨勢預判、虛(xu)實(shi)(shi)互動(dong)等核心功能。

其主要能力包(bao)括但不限于：

（1）、數據關聯集成能力。 以管(guan)理對(dui)象(xiang)（實體模型對(dui)象(xiang)）為關(guan)聯標識，將城市(shi)各種(zhong)原始的(de)、離散的(de)業(ye)務數(shu)據疊(die)加在(zai)統一的(de)三維(wei)空間(jian)、一維(wei)時間(jian)之中，通(tong)過對(dui)管(guan)理對(dui)象(xiang)的(de)各種(zhong)屬性信(xin)息、業(ye)務狀態信(xin)息進行多(duo)維(wei)關(guan)聯(lian)，實現數據關聯(lian)、業務(wu)集成。

▲ 建(jian)筑物與業務系統(tong)數據集(ji)成圖

（2）、 數據模型融合能力。 以業務運(yun)行模(mo)(mo)型(xing)為基礎，通過節(jie)點(dian)(dian)（實體(ti)模(mo)(mo)型(xing)對象）及節(jie)點(dian)(dian)之(zhi)(zhi)間(jian)(jian)邏輯(ji)關(guan)系(xi)，構(gou)建物(wu)(wu)理(li)(li)(li)實體(ti)之(zhi)(zhi)間(jian)(jian)關(guan)聯關(guan)系(xi)、指標關(guan)系(xi)、空間(jian)(jian)關(guan)系(xi)等(deng)，從而快速形成數(shu)據(ju)(ju)(ju)模(mo)(mo)型(xing)及知(zhi)識圖(tu)譜，通過統一的數(shu)據(ju)(ju)(ju)模(mo)(mo)型(xing)及知(zhi)識圖(tu)譜融通相(xiang)關(guan)數(shu)據(ju)(ju)(ju)資源，主要包括物(wu)(wu)理(li)(li)(li)對象屬性數(shu)據(ju)(ju)(ju)、物(wu)(wu)理(li)(li)(li)對象活動運(yun)行數(shu)據(ju)(ju)(ju)、物(wu)(wu)理(li)(li)(li)對象之(zhi)(zhi)間(jian)(jian)的關(guan)系(xi)數(shu)據(ju)(ju)(ju)等(deng)。

▲?實(shi)體數(shu)據模(mo)型融合

（3）、 數據服務供給能力。 與智慧城市(shi)類(lei)似，數(shu)字孿生城市(shi)應支(zhi)持統一(yi)的(de)數(shu)據服務(wu)目錄功能，基(ji)于數(shu)據服務(wu)目錄形成各類(lei)數(shu)據消費接(jie)口的(de)數(shu)據組裝能力，實(shi)現(xian)快速數(shu)據接(jie)口定義、發(fa)布(bu)以(yi)及數(shu)據接(jie)口的(de)權限控制。支(zhi)持實(shi)時和(he)歷史(shi)(shi)數(shu)據接(jie)口服務(wu)，以(yi)滿(man)足對(dui)實(shi)時數(shu)據和(he)歷史(shi)(shi)數(shu)據的(de)消費場景需求。支(zhi)持界面化的(de)數(shu)據接(jie)口服務(wu)管理、向導(dao)模式(shi)和(he)腳本模式(shi)來(lai)生成 API、界面化編輯接口腳本(ben)實現 API 的(de)創建。

5、 空間分(fen)析計算(suan)能力(li)：優化要素空間布局(ju)

空間分析計算能力， 是指基(ji)于數字(zi)孿生(sheng)城(cheng)市三維模型，結合時空網格技術(shu)、北斗定位服(fu)務等，針對具體(ti)(ti)業務需(xu)求(qiu)，進行空間數據(ju)相關計算、分(fen)析、查看、展(zhan)示(shi)的(de)能力(li)，包(bao)括距離測(ce)量、面積測(ce)量、體(ti)(ti)積測(ce)量等測(ce)量能力(li)，疊加分(fen)析、序(xu)列分(fen)析和(he)預測(ce)分(fen)析等時空分(fen)析，路徑規劃、漫(man)游定制(zhi)、可視域分析(xi)等場(chang)景分析(xi)，以(yi)及全景圖定制(zhi)以(yi)及場(chang)景標注等。

其(qi)主(zhu)要能(neng)力包括(kuo)但(dan)不限于：

（1）、空間測量功能。 可在三(san)維(wei)場景中進行線(xian)段(duan)長度(du)測(ce)(ce)量，閉合圖形面積與周(zhou)長的測(ce)(ce)量。滿足三(san)維(wei)空間測(ce)(ce)距、測(ce)(ce)地塊面積、測(ce)(ce)城市建(jian)筑(zhu)高(gao)度(du)、外立面面積等需求。

▲空間限高(gao)分析計算

▲空間面積計算

（2）、 可視域分析功能。 可以展示基于某(mou)個觀察點，展示一(yi)(yi)定的(de)(de)水平視(shi)角、垂直視(shi)角及指定范圍(wei)(wei)半(ban)徑內(nei)區域所有通(tong)視(shi)點的(de)(de)集(ji)合，可以幫助了解城(cheng)市空(kong)間內(nei)任一(yi)(yi)點的(de)(de)可見(jian)區域情況。這一(yi)(yi)工(gong)具可以用于安保(bao)監控的(de)(de)可視(shi)域范圍(wei)(wei)判斷(duan)，地產(chan)招(zhao)商中視(shi)線遮擋判斷(duan)，旅游景點中的(de)(de)風景評價體系，區域公共資(zi)源配置合理性分析，以及通(tong)訊中的(de)(de)信(xin)號(hao)覆蓋、森林(lin)防火觀察臺設置等用途(tu)。

▲基于光照(zhao)點的(de)空間陰影分析(xi)

▲基(ji)于觀察點的可視域分析(xi)

（3）、 空間路徑規劃。 結合城市(shi) GIS 數據，根(gen)據真實(shi)(shi)世界中的路網(wang)分布，實(shi)(shi)現起(qi)始(shi)點(dian)與目(mu)的地(di)之間的最短路徑繪制(zhi)與規劃。當發生應(ying)(ying)急(ji)事故時，可以迅速(su)制(zhi)定應(ying)(ying)急(ji)方案(an)，就近整合調度應(ying)(ying)急(ji)物資，集合應(ying)(ying)急(ji)救援隊伍等。

▲空間路(lu)徑規劃

（4）、 空間對象搜索和統計分析。 通(tong)過制定(ding)特定(ding)空間區域，快速定(ding)位(wei)搜索(suo)對象，快速統計空間中對象數據等。

▲空(kong)間(jian)對(dui)象搜索(suo)

6、 模擬仿真推演能力(li)：預測未(wei)來發展(zhan)態勢

模擬(ni)仿真推(tui)演能力(li)， 是(shi)在數(shu)字空間中通過(guo)數(shu)據(ju)建模(mo)、事態擬合，進行某些特(te)定事件的(de)評(ping)估(gu)、計算、推演，為(wei)管理方案(an)(an)和設計方案(an)(an)提供反饋參考。與物理世界相(xiang)比，數(shu)字世界具有(you)可(ke)(ke)重復性(xing)、可(ke)(ke)逆性(xing)、全量數(shu)據(ju)可(ke)(ke)采集、重建成本低(di)、實驗后果可(ke)(ke)控等特(te)性(xing)。在虛擬孿(luan)生世界中，可(ke)(ke)以為(wei)城市規(gui)劃、城市更(geng)新(xin)、應急方案(an)(an)、無人車訓練(lian)等方案(an)(an)的(de)評(ping)估(gu)與優(you)化(hua)提供細化(hua)的(de)、量化(hua)的(de)、變化(hua)的(de)、直觀化(hua)的(de)分析與評(ping)估(gu)結論。

其主(zhu)要能力(li)包括但不限于：

（1）、 空間類模擬仿真。 涉及到體積、容積、距離(li)、面(mian)積、碰(peng)撞(zhuang)、遮擋、強度、剛度等(deng)空(kong)間矢(shi)量參(can)數的模擬(ni)仿真，常用在(zai)可視域分析(xi)、日照時長計算(suan)、深(shen)度計算(suan)、水體氣體淹(yan)沒與擴散、無人車訓練、產品設計等(deng)典型場(chang)景(jing)。

▲ 人流疏散仿(fang)真

（2）、流程類模擬仿真。 涉及到父子級(ji)關系(xi)、前后(hou)拓撲關系(xi)、串聯并聯、節點分散、流(liu)轉效率等流(liu)程(cheng)(cheng)參數的模擬仿真，常用在應急事件流(liu)程(cheng)(cheng)推算(suan)、工廠生產流(liu)程(cheng)(cheng)搭(da)配、物流(liu)倉儲接駁、交通流(liu)量管理等場景。

（3）、 空間—流程綜合類模擬仿真。 融合(he)前兩(liang)類的要素，并(bing)疊加復雜的數學計算(suan)，常(chang)用在應急預(yu)案(an)方案(an)評估、人(ren)群疏(shu)散推演、產(chan)業政策(ce)調整(zheng)效(xiao)果預(yu)估、港口翻箱優化場景、工廠產(chan)線單元布置(zhi)、無(wu)人(ren)車訓(xun)練、智(zhi)能(neng)駕駛人(ren)機交互、大(da)型復雜綜(zong)合(he)交通態勢仿(fang)真(zhen)推算(suan)等(deng)。

▲?應急預案按照流程在數字空間(jian)推演

▲港(gang)口工業(ye)作業(ye)流程仿真(zhen)

7、 虛實融(rong)合互動能(neng)力(li)：打通兩個世界接口(kou)

虛實融合互動能力， 是指針對具體對象或業務，數(shu)(shu)字空間(jian)與物理(li)空間(jian)之(zhi)間(jian)的(de)(de)互操作與雙向(xiang)(xiang)互動(dong)(dong)，既(ji)能在數(shu)(shu)字空間(jian)再(zai)現與影響現實(shi)世(shi)界，也(ye)可在現實(shi)世(shi)界中進入虛擬空間(jian)，二者(zhe)滿(man)足(zu)實(shi)時、動(dong)(dong)態(tai)(tai)、自(zi)動(dong)(dong)、互動(dong)(dong)等屬性(xing)。包括數(shu)(shu)字孿(luan)生(sheng)場景的(de)(de)自(zi)動(dong)(dong)實(shi)時動(dong)(dong)態(tai)(tai)演(yan)變(bian)、數(shu)(shu)字孿(luan)生(sheng)運行(xing)態(tai)(tai)勢自(zi)動(dong)(dong)實(shi)時動(dong)(dong)態(tai)(tai)還原、數(shu)(shu)字孿(luan)生(sheng)系統反向(xiang)(xiang)干預物理(li)世(shi)界、物理(li)世(shi)界多入口觸(chu)達數(shu)(shu)字孿(luan)生(sheng)系統等多種需(xu)求(qiu)。

其(qi)主要(yao)能力包括但(dan)不限于(yu)：

（1）、 視頻虛實融合能力。 數字(zi)孿生(sheng)下(xia)的(de)視頻(pin)融合(he)要比常規融合(he)有(you)更高的(de)要求(qiu)。通過多路鏡頭重建三維(wei)立體(ti)空(kong)間，糅(rou)合(he)在三維(wei)數字(zi)孿生(sheng)模型(xing)中，實現鏡頭的(de)聚焦(jiao)、縮放、切換(huan)、視野調整(zheng)，而非(fei)簡(jian)單的(de)視頻(pin)貼(tie)圖。

▲智慧園區實(shi)時視頻融合(he)案例

（2）、 傾斜攝影動態加載能力。 智慧城市中(zhong)傾斜攝影是(shi)(shi)覆蓋面(mian)較廣、應(ying)用時間長、使用成(cheng)本(ben)低的技(ji)術(shu)，特別是(shi)(shi)相較于 BIM 和點(dian)云。數(shu)字(zi)孿生(sheng)城(cheng)市保持和物理(li)城(cheng)市的(de)同(tong)步(bu)變化，傾斜攝影(ying)的(de)動態(tai)支持顯(xian)得不可或缺。

▲植(zhi)被傾斜攝影(ying)數據與模型動態(tai)整(zheng)合(he)

（3）、 跨終端的人機交互能力。 針對人員無法進入或者還沒有物理實(shi)現的特殊場(chang)景，通(tong)過遠程 VR 控制以及 AR 方(fang)式(shi)，實現人(ren)員對(dui)物理場(chang)景的決策(ce)增強。例如通過 VR 進入虛擬廠(chang)房進行(xing)設備(bei)巡檢，將真實的設備(bei)運行(xing)數據實時映射到虛擬場景中，完成(cheng)廠(chang)房的運維巡檢維護(hu)等工作。通(tong)過打通(tong)不同控制(zhi)設備(bei)的執行協議，實現對控制(zhi)終端的操作，完成(cheng)虛實信(xin)息(xi)融合(he)(he)和控制(zhi)融合(he)(he)，實現雙(shuang)融合(he)(he)閉環。

8、 自學(xue)習(xi)自優化能力：輔助(zhu)城市管理決策

自學習自優化能力(li)， 是指利用計(ji)算機(ji)視(shi)覺(jue)、機(ji)器學習、知識圖(tu)(tu)譜等人(ren)工智能技術，實(shi)現城(cheng)市(shi)運(yun)行數據(ju)感知—圖(tu)(tu)像智能識別—知識圖(tu)(tu)譜構(gou)建—數據(ju)深(shen)度學習—智能決(jue)策的循環，通過(guo)對城(cheng)市(shi)數據(ju)的深(shen)度學習，推(tui)動智慧(hui)城(cheng)市(shi)自我(wo)優化運(yun)行，滿足政府、企業(ye)、市(shi)民的按(an)需(xu)、即時(shi)和精準決(jue)策需(xu)求。

其(qi)主要能力包括(kuo)但不限于：

（1）、 計算機視覺分析能力。 使用(yong)計(ji)(ji)(ji)算(suan)(suan)機(ji)模仿人類(lei)(lei)視(shi)覺(jue)(jue)系統，讓(rang)計(ji)(ji)(ji)算(suan)(suan)機(ji)擁有類(lei)(lei)似人類(lei)(lei)提取(qu)、處理、理解和分析圖(tu)像以及圖(tu)像序(xu)列的能力，相(xiang)關技術具體包括(kuo)圖(tu)像分類(lei)(lei)、目(mu)標跟(gen)蹤(zong)、語義分割。目(mu)前計(ji)(ji)(ji)算(suan)(suan)機(ji)視(shi)覺(jue)(jue)最廣(guang)泛的應用(yong)是人臉識別和圖(tu)像識別。城市(shi)綜合治(zhi)理、自動駕駛、機(ji)器人、智能醫(yi)療等領域均需要通過計(ji)(ji)(ji)算(suan)(suan)機(ji)視(shi)覺(jue)(jue)技術從視(shi)覺(jue)(jue)信號中提取(qu)并處理信息。

▲ 基于計算機(ji)視覺的(de)城市(shi)治理問題自動發現

（2）、 自我學習優化能力。 利用機器(qi)學習技(ji)術和知(zhi)識(shi)圖譜，通過學習歷史事件、發現其(qi)中規律、給出優化策(ce)略，形成修正決(jue)策(ce)進而自(zi)動優化預案并(bing)執行，有效提(ti)高(gao)城市運(yun)行管理與服務效能(neng)。

▲?規劃方(fang)案對(dui)比(bi)智(zhi)能(neng)自動比(bi)對(dui)

▲基(ji)于(yu)區域(yu)特性的智能精準招商

9、 眾創(chuang)擴(kuo)展能力(li)：形成(cheng)應(ying)用創(chuang)新(xin)平臺

眾(zhong)創(chuang)擴展(zhan)能力， 是(shi)在數字孿(luan)生城(cheng)市中樞平(ping)臺基礎上，將城(cheng)市信息模型（ CIM）更新編輯服務(wu)、數據集成處理(li)服務(wu)、仿(fang)真算法服務(wu)、行業(ye)應用開發服務(wu)等應用能力集開放，讓面向(xiang)行業(ye)應用的產(chan)品設計者(zhe)(zhe)、技術開發者(zhe)(zhe)、運營管理(li)者(zhe)(zhe)等各類群體參與(yu)到數字孿生(sheng)城市建設中，形成能力開放和應用創新平臺，為全社會各類應用賦能。

其主要能(neng)力包括但不限于：

（1）、 城(cheng)市信息模型（CIM）更新編輯服務能力。 通過(guo) CIM 數據更新編輯(ji) API 開放平臺，融合各類實體數據，吸引(yin)全社會用(yong)戶參(can)與(yu)實體場景數據采集、實體場景建模、城市級模型加(jia)載引(yin)擎等方(fang)面工作，有力支撐 CIM 與物理城(cheng)市同(tong)生共長，實(shi)時(shi)同(tong)步更新且(qie)可編輯。

（2）、 物聯網及業務數據接入處理能力。 物聯感知數(shu)(shu)據(ju)是城(cheng)市(shi)實(shi)時(shi)運行數(shu)(shu)據(ju)，是數(shu)(shu)字(zi)孿(luan)(luan)生城(cheng)市(shi)建(jian)設的(de)(de)重要(yao)基礎，通(tong)過搭(da)建(jian)標(biao)準(zhun)化(hua)、統一的(de)(de)物聯網(wang)接(jie)入與調(diao)用平臺，提高物聯網(wang)數(shu)(shu)據(ju)獲(huo)取的(de)(de)便捷性，簡(jian)化(hua)數(shu)(shu)字(zi)孿(luan)(luan)生城(cheng)市(shi)和(he)現實(shi)世界的(de)(de)對接(jie)。

（3）、 行業應用及模擬算法服務能力。 目前數(shu)字孿生城市(shi)應(ying)用(yong)仍處(chu)于碎片(pian)化開發狀態，行業(ye)解(jie)決方案(an)壁壘較深，導致建設成本高漲(zhang)，通(tong)過進一步解(jie)耦(ou)、提煉、封(feng)裝等，構建通(tong)用(yong)化的行業(ye)應(ying)用(yong)算法模板(ban)，為城市(shi)規劃仿真(zhen)、內澇淹(yan)沒(mei)分析、交通(tong)方案(an)優化、應(ying)急疏散模擬(ni)等城市(shi)治(zhi)理及(ji)各行業(ye)精(jing)準規劃、方案(an)優化提供支持。

（4）、 行業應用開發工具能力。 面(mian)向(xiang)城市運營管理(li)和各垂直(zhi)行業的(de)海量數字孿(luan)生(sheng)應(ying)用場景(jing)(jing)的(de)功能(neng)應(ying)用開(kai)(kai)發(fa)需求。提供(gong)行業應(ying)用擴展開(kai)(kai)發(fa)工具集，賦能(neng)行業應(ying)用開(kai)(kai)發(fa)者，結合行業應(ying)用場景(jing)(jing)構(gou)建(jian)功能(neng)應(ying)用，實現眾(zhong)創擴展能(neng)力，讓數字孿(luan)生(sheng)城市實現更大應(ying)用價值。

三、 數字孿生(sheng)城市當前主(zhu)要問題(ti)

1、 推進目(mu)的和方(fang)向(xiang)不(bu)清，應用(yong)場景深度不(bu)足

一是有些(xie)地(di)區為了(le)蹭(ceng)熱度，概(gai)念不清，方向不明，脫(tuo)離實際業務(wu)(wu)需求(qiu)和應(ying)用場(chang)景，盲目跟風(feng)上馬數字孿生項目，追求(qiu)表面的(de)無損刻畫(hua)、缺乏(fa)對業務(wu)(wu)邏輯的(de)深層理解，忽視對城市運行治理的(de)有效支(zhi)撐。 數字孿(luan)(luan)生(sheng)(sheng)產品(pin)可(ke)以做到每個設備(bei)細節、甚(shen)至螺(luo)絲釘都形成孿(luan)(luan)生(sheng)(sheng)體，但城市(shi)更需要(yao)孿(luan)(luan)生(sheng)(sheng)刻(ke)畫城市(shi)運行規律、復雜(za)社會(hui)關系、回溯歷史(shi)以及展現(xian)未來(lai)發展態勢，瞄準(zhun)核心問題而不是關注一(yi)(yi)磚(zhuan)一(yi)(yi)瓦(wa)、一(yi)(yi)草一(yi)(yi)木的(de)“過度孿(luan)(luan)生(sheng)(sheng)”。

二(er)是城市規劃、建(jian)筑管(guan)理等(deng)行業(ye)性孿生(sheng)應用多，基(ji)于(yu)數(shu)字孿生(sheng)的城市治理、服務等(deng)應用普遍深度不(bu)足。 由(you)于(yu)城市級異構大數(shu)(shu)(shu)據匯集和跨行業(ye)跨領(ling)域應(ying)用(yong)還處于(yu)初(chu)級階段，各專(zhuan)業(ye)、各行業(ye)領(ling)域的(de)算法模型(xing)成熟度不(bu)(bu)高(gao)、尚待沉淀，另一方面，數(shu)(shu)(shu)字(zi)孿(luan)生(sheng)模型(xing)與數(shu)(shu)(shu)據融合不(bu)(bu)深，應(ying)用(yong)主(zhu)要體現(xian)為靜(jing)態(tai)可視(shi)化，數(shu)(shu)(shu)字(zi)空間的(de)模擬仿(fang)真、態(tai)勢(shi)預測等價值遠未釋(shi)放，不(bu)(bu)少(shao)應(ying)用(yong)以數(shu)(shu)(shu)字(zi)孿(luan)生(sheng)之名(ming)，行傳統信(xin)息化之實(shi)。

三是(shi)目(mu)前(qian)市場(chang)缺乏規范的建(jian)設指(zhi)引(yin)， 數字孿生城市技術的(de)復(fu)雜(za)性，使(shi)產業界(jie)對整體(ti)解(jie)決方(fang)案(an)還處于(yu)各(ge)顯奇能的(de)探索之中，具(ju)有(you)長期考量(liang)、實現體(ti)系(xi)化布局、面向深(shen)度應用需求的(de)建設方(fang)案(an)還比較少。

2、 城市信息模(mo)型重復建設，孿(luan)生底座亟待整(zheng)合

數字孿生城市(shi)源于“一(yi)張圖”的 GIS、 BIM、 CIM 實踐，但高于條(tiao)線“一張(zhang)圖”建設。城市(shi)管理部門(men)對城市(shi)數(shu)字底圖都有強烈需(xu)求(qiu)。一般城市(shi)至少存在三(san)張底(di)圖， 即住房(fang)與(yu)城(cheng)(cheng)鄉建(jian)設系(xi)統推進(jin)的(de)(de)城(cheng)(cheng)市信息模型平(ping)臺(tai)，自(zi)然資源與(yu)國(guo)土規(gui)劃主導(dao)的(de)(de)時空大(da)數據平(ping)臺(tai)，公安(an)政法(fa)條線依托進(jin)行城(cheng)(cheng)市安(an)全和綜(zong)合治理的(de)(de)城(cheng)(cheng)市底圖(tu)。每個底圖(tu)自(zi)成體系(xi)，一般僅支(zhi)撐本系(xi)統內應用，無法(fa)隨需、隨時支(zhi)撐其他部門(men)調(diao)用，且數據積淀已久(jiu)，難以放(fang)棄也難以整合。長期以來智慧城(cheng)市條線強協同弱，沒有(you)明確牽頭部門，即使有(you)些地方成立了大數據(ju)(ju)局，但協調統(tong)籌力度仍然(ran)不足(zu)，多張底圖(tu)如何整合，誰來整合，形成城(cheng)市級統(tong)一的(de)數字底圖(tu)和數據(ju)(ju)資產，是(shi)數字孿生城(cheng)市建設首先要面對的(de)問題。

3、 缺(que)乏統一 CIM 平(ping)臺規范，數據融(rong)通(tong)標(biao)準缺失

數字孿生城市(shi)的核心在(zai)于構建 CIM 平臺，難點之一是統一時空框架表達。 當前(qian)，數(shu)字(zi)孿生城市尚未形成可兼容異構信息系統的(de)統一標(biao)準(zhun)的(de)時空數(shu)據底(di)層框架，機(ji)構和(he)廠商(shang)各自(zi)推進，難以確保統一編碼、多模態(tai)數(shu)據的(de)精準(zhun)融(rong)合表達。

難點(dian)之(zhi)二是城市矢量(liang)時(shi)空、建模、政府業務數(shu)據、物(wu)聯網等多(duo)源(yuan)數(shu)據的融合處理存(cun)在一定困難。 矢量數(shu)(shu)(shu)(shu)據(ju)(ju)、柵格數(shu)(shu)(shu)(shu)據(ju)(ju)、模型數(shu)(shu)(shu)(shu)據(ju)(ju)、點云數(shu)(shu)(shu)(shu)據(ju)(ju)等(deng)涉及多個(ge)專業(ye)，存在(zai)多種數(shu)(shu)(shu)(shu)據(ju)(ju)采集或設計(ji)建模軟件標準(zhun)格式(shi)，格式(shi)間存在(zai)數(shu)(shu)(shu)(shu)據(ju)(ju)融通的壁壘。各(ge)部門業(ye)務系統數(shu)(shu)(shu)(shu)據(ju)(ju)格式(shi)不(bu)統一(yi)、數(shu)(shu)(shu)(shu)據(ju)(ju)權限不(bu)明確(que)、數(shu)(shu)(shu)(shu)據(ju)(ju)對接機制不(bu)健全(quan)，都將制約數(shu)(shu)(shu)(shu)字孿生城(cheng)市作用的發(fa)揮。

4、 關鍵技術存在卡脖子風險(xian)，亟待創新突破(po)

當前(qian)數(shu)字孿生城市涉及的(de)新型測繪、標(biao)識感知、協(xie)同(tong)計(ji)算(suan)、全(quan)要素表(biao)達(da)、模擬仿真等(deng)多(duo)項關(guan)鍵技(ji)術(shu)自(zi)身發展和融合應(ying)用還有待加強(qiang)。海量數(shu)據加載技(ji)術(shu)、云邊計(ji)算(suan)協(xie)同(tong)技(ji)術(shu)、模擬仿真技(ji)術(shu)等(deng)成熟度(du)不高(gao)；利用人(ren)工智能、邊緣計(ji)算(suan)對動(dong)態數(shu)據快(kuai)速(su)分析處理(li)能力不足；設計(ji)軟(ruan)件大部(bu)分由國外企(qi)業主導，核心技(ji)術(shu)自(zi)主水平不足，基(ji)礎(chu)研究有待加強(qiang)，通過構建軟(ruan)件開源生態，帶(dai)動(dong)基(ji)礎(chu)軟(ruan)件創新突破。 GPU 芯片(pian)、 操作系(xi)統(tong)、驅動中間(jian)件與國外(wai)存在一定(ding)差距，傳感器從技(ji)術到成本都不能滿足(zu)全域(yu)感知部署需求，需要靠市(shi)場來(lai)進行培育。

智東西認為， 數字孿生城市是指數字孿生理念在城市范圍內的應用，是基于復雜綜合技術體系構建的物理城市的數字孿生體。數字(zi)孿生(sheng)城市(shi)將新型智慧城市(shi)建設推向(xiang)了一個新的高度?，從發展(zhan)態勢來看， “數字孿(luan)生城市(shi)”歷(li)經 2017 年和 2018年的概(gai)念培育(yu)期、 2019 年的技(ji)術方(fang)案架構期，已正式步入(ru)到(dao)建設實施(shi)落地期，國(guo)(guo)家(jia)政策密切關注(zhu)，地方(fang)規劃加速(su)落地，企(qi)業方(fang)案務實搭建，學術科研前(qian)瞻布局，市(shi)場規模爆發增長，產業生態積極構建，應用(yong)場景日(ri)益(yi)完善，全球共識逐漸達成。在國(guo)(guo)內“新基建”大(da)背景下，我(wo)國(guo)(guo)數字孿(luan)生城市(shi)即將走上高速(su)發展(zhan)軌道。