中国宽带发展白皮书（2022年）

数字孪生城市成熟度研究报告新坊心版权声明本报告版权属于中国信息通信研究院、苏州工业园区数字孪生创新坊、中国电子技术标准化研究院，并受法律保护。转载、摘编或利用其它方式使用本报告文字或者观点的，应创新坊、中国电子技术标准化研究院”。违反上述声明者，编者将追究其相关法律责任。前言级创新平台。市”。于数字孪生城市平台能力和建设效果仍缺乏统一的评价模型和评估果。城市与数字城市协同交互、平行运转[2]。数字孪生城市成熟度模型(DigitalTwinCityMaturityModel)是用于评价数字孪生城市建设发第二，构建了“3+2”数字孪生城市成熟度模型，提出数字孪生城5大能力域，分别是“技术与平台、应用与场景、设施与数据”3大内和“战略与人才、运营与安全”2大外部能力域。同时，报告集成级(孪生互动，综合集成)、优化级(智能优化，动态推演)、引领级(虚实共生，创新引领)。熟度在苏州工业园区的应用。围绕苏州工业园区“哪些场景成熟，哪 (一)数字孪生城市成熟度模型研究的必要性 1(二)数字孪生城市成熟度模型的内涵 2(三)数字孪生城市成熟度模型适用范围 4(四)数字孪生城市成熟度模型构建原则 7 (一)数字孪生城市成熟度等级划分的考虑 7(二)一级起始级(外观孪生，实景呈现) 10(三)二级应用级(机理孪生，点状应用) 10(四)三级集成级(孪生互动，综合集成) 11(五)四级优化级(智能优化，动态推演) 12(六)五级引领级(虚实共生，创新引领) 13 (一)数字孪生城市设施与数据能力域 14(二)数字孪生城市技术与平台能力域 18(三)数字孪生城市应用与场景能力域 25(四)数字孪生城市战略与人才能力域 28(五)数字孪生城市运营与安全能力域 32 (一)推动标准编制，凝聚产学研多方共识 37(二)征集评估试点，推广高价值实践经验 37(三)优化咨询服务，支撑地方孪生城市有序升级 38(四)加强多方协作，完善数字孪生城市全链条服务 38 图目录 熟度等级 7表目录表1数字孪生城市成熟度分级要求 9表2“设施与数据”的成熟度要求(特征描述) 16表3“技术与平台”的成熟度要求(特征描述) 19表4“应用与场景”的成熟度要求(特征描述) 26表5“战略与人才”的成熟度要求(特征描述) 30表6“运营与安全”的成熟度要求(特征描述) 34数字孪生城市成熟度研究报告(2022年)1一、数字孪生城市的概念数字孪生城市是通过融合城市信息模型(CityInformationModel,CIM)、建筑信息模型(BuildingInformationModel,BIM)、地理信息技术(GeographicInformationSystem,GIS)、物联网(InternetofThings,IoT)、人工智能(ArtificialIntelligence,AI)等信息技术，在二、数字孪生城市成熟度模型的概念(一)数字孪生城市成熟度模型研究的必要性数字孪生城市成熟度研究报告(2022年)2平台能力、投资估算、实施周期、字孪生机器人、数字孪生车间评价[6]；工业4.0研究院从孪生“精度”(二)数字孪生城市成熟度模型的内涵ModelforSoftware,SW-CMM)、制造成熟度模型(ManufacturingReadinessLevel,MRL)、智能电网能力成熟度模型(SmartGrid制造能力成熟度模型(CapabilityMaturityModelofIntelligent数字孪生城市成熟度研究报告(2022年)3智慧城市成熟度模型(SmartCityMaturityModel,SCMM)国家标准数字孪生城市成熟度是指某个时间节点数字孪生城市与其理想市成熟度模型(DigitalTwinCityMaturityModel)是用于评价数字孪、有意义的一项实践。数字孪生城市能力域是建设主体提升数字孪生城市能力和效果开展。数字孪生城市成熟度研究报告(2022年)4(三)数字孪生城市成熟度模型适用范围1.适用对象数字孪生城市项目的平台能力、建设效果、识别优势、区管委会等需求单位评估数字孪生城市整体发展阶段、提整体发展路径，提供方向指引。2.适用阶段数字孪生城市成熟度研究报告(2022年)5增值等商业模式，持续拓展面向企业端、消费者端(B端、C端)的3.适用层级门级的数字孪生城市成熟度评价各有侧重。城市级成熟度评价(如地级及以上城市)侧重软硬结合、全面衡数字孪生城市成熟度研究报告(2022年)6园区级成熟度评价(如产业园区或区县级)，侧重赋能产业、凸园区数字孪生城市治理模式”。此类园区可侧重对相关企业数量、数街道级(如社区街道、商业圈、示范基地、总部基地等功能区)部门级(如某一政府部门建设的数字孪生项目、某一厂商研发的数字孪生城市成熟度研究报告(2022年)7点，打造数字孪生行业应用示范。(四)数字孪生城市成熟度模型构建原则能力域和能力子域评价权重。、安全等关键能力水平。三、数字孪生城市成熟度等级划分(一)数字孪生城市成熟度等级划分的考虑数字孪生城市成熟度研究报告(2022年)8数字孪生城市成熟度研究报告(2022年)9生城市成熟度分级要求数字孪生城市成熟度研究报告(2022年)(二)一级起始级(外观孪生，实景呈现)(三)二级应用级(机理孪生，点状应用)数字孪生城市成熟度研究报告(2022年)(四)三级集成级(孪生互动，综合集成)视化呈现，数字孪生城市成熟度研究报告(2022年)景开放，政府、企业、(五)四级优化级(智能优化，动态推演)数字孪生城市成熟度研究报告(2022年)(六)五级引领级(虚实共生，创新引领)数字孪生城市成熟度研究报告(2022年)四、数字孪生城市成熟度能力域和能力子域估提供参考。(一)数字孪生城市设施与数据能力域1.数字孪生城市设施与数据能力域内涵物联网基础设施、数据质量(准备度)、数据管理(完善度)等5个数字孪生城市成熟度研究报告(2022年)数据质量(准备度)主要体现为数据标准化水平、数据资源目录数据管理(完善度)主要体现为数据资源种类及分布情况、数据2.设施与数据成熟度分级特征描述域包含网络基础设施、算力基础设施、物联网基础设施、数据质量(准备度)、数据管理(完善度)等5个能力子子域的等级要求见下表。数字孪生城市成熟度研究报告(2022年)表2“设施与数据”的成熟度要求(特征描述)网络基础设施访问速度基本满足达到百兆级，初步实现秒级响应的用以上，基本级响应的用算力基础设施具备中小型数据中心，及初步云计算具备大中型数据中心，基本实现云计算服务，初步具备具备大型数据中心及实现云计算服务，智能计算占云具备超大型数据中心，智能计算占云计算比重较大，具备初步的GPU算力具备城市超算中心，全面满足云计物联网基础部分行业领域部署行业领域部署一定规模的感知终端，但终端类型行业领域部署较大规模感知终具备较好的实时数城市各行业领域部署大规模的感知终实时数据采集汇聚城市各行业领域部署大量的多种类的感知终端，实时数据采集汇聚能力很强数据质量(准初步具备城市级人具备较好的城市级基础数据库，部门数据资源围绕实体对象实现多源数据数据资源围绕实体对象、业务流程等数据资源基本实现按需调用，且可以信息等基础数据库数据库与业整合，并提供便于调用的数据接口和合，并提供调用接口和服根据知识规则实现合，可支撑数据管理(完具备初步的数据管理制度和办法，包具备较为完善的数据管理制度和办具备初步的感知数据、时空数据等管具备完善的数据标准体系，包括数字孪生体目录、数字具备初步的数据安具备完善的数字孪生体数据动态更新具备完善的数据安源全生形成数据要素资产化制度，实现安全数字孪生城市成熟度研究报告(2022年)(二)数字孪生城市技术与平台能力域1.数字孪生城市技术与平台能力域内涵实现对城市的远程监控、运行模拟、精确诊断、2.技术与平台成熟度分级特征描述域包含物联感知操控能力、全要素数字化表达的等级要求见下表。数字孪生城市成熟度研究报告(2022年)表3“技术与平台”的成熟度要求(特征描述)力1.特定协议与设备接持物联感知设备的仅支持单向感知数实时感知、部分操控1.实时感知：支持绝大部分物联感知协海量信息的实时感2.远程配置智能操部分物联感知执行器可形成反向智能全景感知、智能操控等，具有多信源的社会感知以及对数字世界的用户生成内容(UGC)态势感知力，例如：微信微博、点评、视频拍摄等；2.智能交互操控：实现在线化的语音、语义智能交互控制型对城市地、物等外性构件非单体化模物的基底轮廓线直不保证原始数据采集的真实性和现势模型建立物理世界与虚拟世界的映射具备可用于业务调对城市基础骨架、部件、设备等进行几何单体化分割与材质场空间的CAD竣工图纸和外业采集的纹理信息精细建模。2.真实影像贴图：建模对于图纸和现状不一致的部分会进用真实影像贴图。基于IFC或CityGML形成可体现不同领域数据与空间信息集成及互操作的语义化模型。可满足专题查询、空间分析和空间数据挖掘等结构化分析计算需求。模型初步具备预测未来一段时间的运行过程和状态能力。2.互联互通的编码体实体数据之间调用城市CIM模型叠加行业知识与专业模型，经济、社会等专业机制机理，形成对城市运行、演化规律的描述；2.统一编码体系。形成规范、统一的城市级可互操作的编码体系。的数字空间模型实1.静态呈现：应支持2.属性可视：应支持业务属性在二三维动态场景渲染：1.动态呈现：应支持动态场景可视化呈呈现；2.流程可视：应支持统计分析数据、工艺流程等在二三维场景中融合展示。实景环境渲染：1.实景呈现：应支持模型细节厘米级还2.特效呈现：应支持小时光影等环境下静态场景可视化呈参数化仿真渲染：1.参数化渲染：应支持基于NeRF等技术实现孪生对象照片不同视距下场景渲染流畅、连贯、平滑2.逻辑编辑：支持业务逻辑可视化编辑。2.精细渲染：支持精细真实场景效果可3.数据可视：应支持感知类、动态检测类数据在二三维场景力持通过标识编码将对象属性与要素进多源同构数据融合：1.设计模型加载：支持设计类模型数据2.物联网数据融合：支持物联网数据与同源异构数据融合：1.建筑模型关联：支持建筑模型数据与基础地形数据融合；2.模型坐标转换：支持模型数据坐标转3.高精模型加载：支持高精度模型数据时动态数据的接入1.业务数据融合：应支持业务数据与空间2.逻辑关系关联：应支持实体对象间空间3.数据实时治理：应支持海量数据实时、4.数据自动治理：应支持重复数据自动处理、不完整数据修复与错误自动纠正。力具备基本的空间几力具备完善的空间几空间数据分析、统计等功能具备完善的空间数据分析、统计等功知识图谱具备初步的时空AI具备完善的城市时力-具备自然环境动态变化仿真能力具备自然环境和流程工艺的模拟仿真具备简单场景的动态推演仿真能力时动态推演仿真能力力—视频挂接：应支持视口形式在三维模型虚实结合：应支持同一空间场景中多路虚实融合：应支持视频与三维空间场景的视角变换进行仿随空间视角进行缩持通过AR等方式对摄像头设备进行远对融合场景内容进力--力满足政府内部关于城市运营管理的数力和数据无法对外企业群体建设和运营数字孪生城市平协议保障城市孪生体数据安全。场景开放：政府邀请企业与市民共提数字孪生城市场景建挂帅等方式吸引更成数字孪生城市与数字经济联动发展。能力开放：政府运用隐私计算、安全沙箱景需求和数据向社与孪生城市建设。编织和场景零代码数字孪生城市成熟度研究报告(2022年)(三)数字孪生城市应用与场景能力域1.数字孪生城市应用与场景能力域内涵事件自动派单、统一指挥、2.应用与场景成熟度分级特征描述“应用与场景”能力域包含应用效果、服务协同、客户体验等3个数字孪生城市成熟度研究报告(2022年)表4“应用与场景”的成熟度要求(特征描述)实现城市二维地图呈现，部分区域实现三维建模。实现静态数据与时空模型的融合，以静态化展现、外观化呈在规划、交通、水一领域，实现点状在领域内实现孪生模型参数化分解、实体化表达，初步实现数据资源与业务机理的结合，满足数据查询、业务管理、统计分析等实现静态数据、动态数据与时空模型人流、物流等多重信息流场景的模有跨行业应用落地，孪生应用多点开花、使用频率较建立常用数据分析模型库，支持业务人员快速检索和分析。实现业务数据与智能算法、模型的融合，达到动态预警、趋势预报和客流预警预测、设备轨迹优化等应共生：基于数字孪生环境与海量案例库，对AI模型进行训练和如：实现事态提前预判、应急预案优化、救援方案预演和人员疏散路线改“孤岛式”业务：应实现部分业务数应基本实现业务全应构建综合集成的应基于AI模型实现围绕各层级、各行字化办理，但仍是“孤岛式”业务，未实现跨部门协同。程网办，部分业务实现跨部门数据共享，有效缩短审批分业务实现不见面一网统管、一网通办平台，实现跨部门业务自动派单、统一指挥、资源统业务派单机制、处理方案、应急预案的自动改进和优化，派单效率和处置效率显著提高。业治理场景和需协同联动的行业示应提供纸质版或电子版客户使用手维地图、可视化呈。应建立面向政企民全体客户群的线上反馈平台，建立满意度评价机制。应通过数字化平台对客户评价信息进行统计，反馈给政企等服务提供商。应基于数字孪生平实时在线的客户服应建立客户服务信息数据库和客户服务知识库，实现客户服务主动推送和应实现面向政府、企业、市民客户的精细化管理，采用AI客服、语音互动等技术，实现个性化、定制化服务。应面向政府部门、企业、市民提供虚操作便捷的孪生服应具备适老化和无障碍服务模块，实现普惠共享的数字数字孪生城市成熟度研究报告(2022年)(四)数字孪生城市战略与人才能力域1.数字孪生城市战略与人才能力域内涵人才的支撑。统一时空框架，生城市理念和行业实践，帮助城市运营者、规数字孪生城市成熟度研究报告(2022年)2.战略与人才成熟度分级特征描述“战略与人才”能力域包含战略规划、人才支撑等2个能力子域。数字孪生城市成熟度研究报告(2022年)表5“战略与人才”的成熟度要求(特征描述)初始级：1.确定战略目标和建2.对项目建设所需要的资源进行招商引1.制定数字孪生城市人员配备等具体战2.明确各任务的责任阶段推进级：1.明确数字孪生城市领导小组、工作专班2.根据战略规划实施任务的实施情况。3.结合实际情况及时更新工作实施计划。持续优化级：1.对战略规划实施进展情况进行分析。2.制定战略优化路线图，提出优化建议。3.更新项目实施计范级：1.项目建设全部完2.数字孪生城市建设3.在业界成为行业标于相关岗绩效并发布估相基础的工了解或熟生技术知立专业的术团队或者引进数字宜的数字孪使员工管理机开展数字技术创新新数字孪生知识期进行培分享，不型的技术熟的人员职完成任关人管理平的高数字孪生城市成熟度研究报告(2022年)(五)数字孪生城市运营与安全能力域1.数字孪生城市运营与安全能力域内涵全、个人隐私保护面临挑战。。统项目管理重点考察在数字孪生城市项目建设中采用全过程管理数字孪生城市成熟度研究报告(2022年)前布局等要素或指标。2.运营与安全成熟度分级特征描述“运营与安全”能力域包含运营模式、效益评估、安全保障等3个数字孪生城市成熟度研究报告(2022年)表6“运营与安全”的成熟度要求(特征描述)传统的系统运营维数字孪生采集设备针对城市级部署的传感器、摄像头等硬件设备和智能终端，次采集，多路使用。开展简单的数据运数据资源划分为公开、内部、敏感级别进行运营管理。政府及机构运营数字孪生平台(或城市信息模型平台等)，面向政府部门提供台API调用次数、数字孪生基础模型个政府监督管理平台，通过SaaS服务、定制据合规安全的前提供数字孪生开发环境、示例文件、数据模型等服务。形成数字孪生数据隐私计算等多种方式对外提供模型服市多维度评估，并果，制订改进措施，形成PDCA措施，持续优化数字孪生形成以评促管、以评促建的进度粗度优孪生城市管理中随机1.对数字孪生城市项目中重点子系统和模块有详细时间计工作分解结构等初2.借鉴相关造价经，如管理有效孪生城市价指能初步具备全过程管1.由专业单位负责项多方协同、分工明确的项目管理推进机制。采用优化资源配置、信息化平台管理1.采用全过程管理方2.形成数字孪生城市项目全过程管理的项目各阶段细化确软件购置费、定制软件购置费、数据治理2.能够参考类似数字GB/T22080-2016和GB/T37971-2019建立初步安全管理体统和数据资源处于具有整体安全态势分析和安全风险管对重点数据资源建立了访问控制、数据加解密、数据脱敏等安全管理和控制措具备网络安全的监建立数据分级达标或数据资产管理工能快速分析安全威胁、处置安全事件、主动安全处置发现潜在安全威胁。对动态的个人隐私数据、法人敏感数据等敏感数据进行自主识别、智能保护。适度超前布局智慧持续评估数据安全数字孪生城市成熟度研究报告(2022年)五、数字孪生城市成熟度工作建议展。(一)推动标准编制，凝聚产学研多方共识共识。近期，参考智慧城市成熟度模型(征求意见稿)等行业标准，(二)征集评估试点，推广高价值实践经验数字孪生城市成熟度研究报告(2022年)(三)优化咨询服务，支撑地方孪生城市有序升级(四)加强多方协作，完善数字孪生城市全链条服务样、虚实互动的培训体系，数字孪生城市成熟度研究报告(2022年)[1]NASA.TechnologyReadinessLevel[Z/OL].(2012-10-01)[2022-06-20].asagovdirectoratesheoscaneeringtechnologytechnologyreadinesslevel[2]中国信息通信研究院《数字孪生城市研究报告(2018年)》[3]中国信息通信研