赛迪顾问IT新语第3期：数字孪生城市-虚实共振开启城市智慧化新进程

总第3期数字孪生实现了真正意义上的数据驱动治理，数字孪生城市建设成为城市数据资源赛迪顾问概念定义田2023年9月15日第3期总第3期发展历程数字孪生城市的发展历程最早可以追溯到20世纪60年代的计算机模拟技术，这一时期的数字孪生主要用于航空航天领域；到了20世纪90年代至21世纪初，数字孪生技术应用逐步在城市规划、智慧城市等领域应用；21世纪至今，数字孪生技术进入全新发展阶段，随着人工智能与数据科学技术的逐渐成熟，数字孪生的模拟和预测精准性越来越强，可以为城市管理提供更精准、可靠的数据支撑，也拓展了更多的应用场景。从我国数字孪生城市建设历程来看，数字孪生城市最早兴起于2017年的数字雄安新区项目，并进入概念导入期，这个期间许多供应商都从技术上提出了可行的架构方案。2021年，《中华人民共和国国民经济和社会发展第十四个五年规划和2035年远景目标纲要》中明确提出“探索建设数字孪生城市”,标志着数字孪生城市正式进入战略发展期，这个时期数字孪生城市项目不断涌现，以点状应用驱动城市类场景孪生。未来，随着数据科学、人工智能等数字技术成熟，城市数据自动化程度提升，数字孪生城市将全面具备自主学习能力，并实现自主孪生与全域孪生。发展现状目前，在政策推动和理念推广下，很多城市和政府也都提出了建设数字孪生城市的目标，2022年，我国数字孪生城市建设项目超过400个。从我国各地区数字孪生城市建设内容来看，一般包含打造全域城市智能感知体系、万物互联网应用体系、全域全量数据资源体系、三维实景建模与城市智能模型(CIM)、先进高效算力体系、智能运维与Al决策等内容。但受制于城市时空数据孤岛、算法模型技术不成熟、商业模式不清晰、平台标准研究滞后、应用场景挖掘不足等问题，我国数字孪生城市建设尚处于初期阶段，推动数字孪生城市有序升级、长效运营、可持续发展之路仍在探索。2023年9月15日第3期总第3期23城市全面具备自主学习能力，真正实现治理到智理的转变。数字孪生城市通过“动态数据+算法模型”的集成融合实现城市具备自主学习能力，精准映射物理城市运行情况，可视化展示城市实时运行状态和管理需求，及时地发现和解决问题。同时，数字孪生城市实现虚实同步运转与动态情景交融，可以对各类城市场景进行模拟预测，提高城市治理的精细化、智能化。数字孪生城市完全消除资源鸿沟，实现城市居民生活质量普惠性提升。数字孪生城市全面映射物理城市中的所有元素，通过数字孪生技术进行模拟和预测，可以更好地规划和分配资源，使得更多的居民能够享受到这些资源。同时，通过物理城市的动态监控与数字城市的模拟预测，数字孪生城市可以提升居民服务，包括提升城市安全、提升环境质量、共建教育与医养普惠等，打造更加宜居宜业的城市。生态共融打造城市全新创新载体，赋能中小企业实现原始创新突破。随着数字孪生城市发展，越来越多的创新生态参与其中，跨行业协同生态共融逐步形成，促进城市创新和企业创新，推动城市可持续发展。利用数字孪生打造城市创新载体的过程中，大量中小企业和创业者们可以通过数字孪生平台进行快速原型设计和测试，助力企业实现原始创新突破，进而降低城市创新的门槛和风险。数字孪生城市的应用场景场发展和成熟度方面有着显著差别。L1:感知取数，L2:数字建模，L3:点状应用，L4:可视展示数物关联场景孪生虚实融合虚实共振智慧制造生产智慧旅游服务与生态建基新数据孤岛欠缺关联融合，全面建设数字孪生城市投资大、成本高。数字孪生城市建设的关键是采集并动态更新城市全生命周期全要素相关数据，强调数据融合，但目前城市多元数据采集、处理仍存在一定问题。一方面，在数字城市范围要构建多维、多尺度的虚拟城市模型需大量数据，这要求城市布局传感器进行海量数据采集，不仅投资大、采集难度高，并且在采集后的数据标注和清洗处理等方面具有极大的挑战；另一方面，对于虚拟城市的维护需要实时动态且连续不断的数据更新，数据更新和维护成本极数字孪生城市建设需要解决信息资源共享、整合和跨部门利用难题。数字孪生城市建设中最难解决的仍是信息资源共享、整合、有效利用和跨部门业务协同。数字孪生城市建设基础是打造城市信息模型(CIM),其核心是围绕城市全域数据端到端管理运营，构建完善的数据资源体系应用管理机制是面向信息资源共享、整合、有效利用和跨部门业务协同的根源性解决手段，同时也是数字孪生城市建设成功的关键。长效运营、可持续发展的投资建设模式尚不明确。我国各地都已经开展了多年的智慧城市建设，伴随着智慧城市建设正进入以数字孪生为驱动内核和理论基座的新发展阶段，城市管理者要如何充分利用好智慧城市建设成果，探索出能够充分利用智慧城市建设成果为数字孪生城市建设提速，打造长效运营、可持续发展的数字孪生城市投资建设之路仍需探索。5城市大模型将带动数字孪生城市建设。随着人工智能技术的不断发展，尤其是AIGC和大模型的爆发，数字孪生城市发展建设将迎来新一轮发展。未来，生成式人工智能和城市大模型赋能下，数字孪生城市不再局限于数字空间和物理空间的交互，将进入对物理空间中人类行为的认知与探索，机器的超级计算能力可以实现更多事件间的关联分析，将模拟更多基于人类行为认知造成的突发事件，及模拟预警各类黑天鹅事件，重构城市运行逻辑，为城市管理者决策提供更多维度的支撑和决策依据。泛智能感知设备构筑数字孪生城市基础底座，场景价值挖掘成为数字孪生城市价值。随着元宇宙发展，数字孪生城市的建设重点在于新基建的投资建设，尤其是城市公共基础设施的智能化升级，泛智能感知设备将构筑数字孪生城市底座。数字孪生城市的建设是一个涉及多环节、多领域、跨部门的