數(shù)字孿生城市白皮書（2022年）

來源：中國信息通信研究院、中國互聯(lián)網(wǎng)協(xié)會和中國通信標(biāo)準(zhǔn)化協(xié)會時間：2023-01-12 17:43:27 作者：

　　近日，中國信息通信研究院（以下簡稱“中國信通院”）聯(lián)合中國互聯(lián)網(wǎng)協(xié)會、中國通信標(biāo)準(zhǔn)化協(xié)會發(fā)布《數(shù)字孿生城市白皮書（2022年）》。這是中國信通院聯(lián)合業(yè)界伙伴連續(xù)第5年發(fā)布數(shù)字孿生城市綜合研究成果。

　　白皮書全面總結(jié)了2022年數(shù)字孿生城市最新發(fā)展態(tài)勢，系統(tǒng)性分析了“城市數(shù)字孿生體”和“數(shù)字孿生新引擎”建設(shè)思路，并提出了數(shù)字孿生城市實施路徑，最后，展望了數(shù)字孿生城市建設(shè)與發(fā)展趨勢。

發(fā)展綜述篇

　　2022年以來，數(shù)字孿生城市進程明顯加快，逐步進入落地建設(shè)深水區(qū)，總體上呈現(xiàn)出，技術(shù)體系逐漸“清晰”，城市轉(zhuǎn)型內(nèi)涵加快“演進”，政策措施“全面”，供給主體“豐富”、產(chǎn)業(yè)賽道“擴展”、生態(tài)耦合“緊密”、應(yīng)用門檻“降低”、學(xué)術(shù)研究“活躍”、領(lǐng)域標(biāo)準(zhǔn)“深入”等發(fā)展態(tài)勢。但數(shù)字孿生城市建設(shè)探索過程中，也初步浮現(xiàn)出“有表無里”“有靜無動”以及供給側(cè)同質(zhì)化低質(zhì)化、整體設(shè)計體系化不足等問題。

　　數(shù)字孿生技術(shù)發(fā)展歷程是新一代信息技術(shù)不斷集成融合的過程。回顧數(shù)字孿生技術(shù)發(fā)展歷程，大致可以分為四個階段：數(shù)字孿生萌芽期：以模擬仿真驅(qū)動為特征；數(shù)字孿生概念期：以模型與感知控制驅(qū)動為特征；數(shù)字孿生推廣期：以模型、感知、空間位置等多技術(shù)融合驅(qū)動為特征；數(shù)字孿生壯大期：以模型、感知、位置、交互、AI等技術(shù)全面融合為特征。

　　數(shù)字孿生城市有力支撐城市數(shù)字化轉(zhuǎn)型。從發(fā)展歷程看，城市數(shù)字化轉(zhuǎn)型正在經(jīng)歷從單個行業(yè)、單個環(huán)節(jié)、單項技術(shù)、靜態(tài)為主的點狀數(shù)字化轉(zhuǎn)型，到技術(shù)、數(shù)據(jù)、模型共同驅(qū)動的跨行業(yè)、全環(huán)節(jié)、融合技術(shù)、時空連續(xù)的全面數(shù)字化轉(zhuǎn)型轉(zhuǎn)變的階段。

　　通過推進空間孿生、單體孿生、關(guān)系孿生、流程孿生等，帶動城市物理空間、數(shù)字空間的深度融合，促進了業(yè)務(wù)、數(shù)據(jù)、技術(shù)的全面融合，逐步顯現(xiàn)出“數(shù)字孿生驅(qū)動”城市數(shù)字化轉(zhuǎn)型的新特征。

　　我國城市數(shù)字化轉(zhuǎn)型大致經(jīng)歷了四個階段：

表單數(shù)字化（2008-2012年）：以行業(yè)應(yīng)用驅(qū)動為主，各部門各自推進本行業(yè)網(wǎng)絡(luò)化、數(shù)字化，如住建部牽頭“智慧城管”。

業(yè)務(wù)流程數(shù)字化（2016—2016年）：以數(shù)字技術(shù)驅(qū)動為主，通過移動互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)、云計算等數(shù)字技術(shù)與業(yè)務(wù)流程融合加速數(shù)字技術(shù)全面應(yīng)用，如發(fā)改委牽頭推進“互聯(lián)網(wǎng)+”行動。

決策數(shù)字化（2016-2020年）：以數(shù)據(jù)分析驅(qū)動為主，通過大數(shù)據(jù)、人工智能等技術(shù)挖掘數(shù)據(jù)背后的復(fù)雜規(guī)則，推動決策從經(jīng)驗化向自動化、智能化轉(zhuǎn)變，如全國各地建設(shè)“城市大腦”。

全面數(shù)字化（2020年以后）：以數(shù)字孿生驅(qū)動為主，在“十三五”時期單行業(yè)數(shù)字化水平較高、單項技術(shù)應(yīng)用較深、靜態(tài)數(shù)據(jù)匯聚較全的基礎(chǔ)上，逐步向業(yè)務(wù)時空化、技術(shù)集成化、數(shù)據(jù)實時化發(fā)展。

城市數(shù)字孿生底座平臺與城市大腦、現(xiàn)有系統(tǒng)的關(guān)系

　　我國數(shù)字孿生城市相關(guān)技術(shù)企業(yè)數(shù)量保持快速增長趨勢，市場主體持續(xù)壯大。據(jù)不完全統(tǒng)計，在2014年以前，我國數(shù)字孿生城市相關(guān)企業(yè)新增數(shù)量保持在每年30個左右。2015年至2018年，保持50至60個的幅度快速增長。2019年至2021年，企業(yè)增長數(shù)量高達100余個，漲幅達到頂峰。表明我國市場主體持續(xù)壯大，后入場玩家較多，市場機會多、潛力大。

　　目前的產(chǎn)業(yè)主體主要以地理信息、新型測繪、游戲引擎、數(shù)字建模與可視化為主，隨著城市數(shù)字孿生新引擎新底座的出現(xiàn)，未來將有大量的人工智能、大數(shù)據(jù)、仿真推演、算力服務(wù)的企業(yè)進入。

實施建議篇

　　白皮書首次深入分析數(shù)字孿生城市實施路徑，重點圍繞總體架構(gòu)更新演進、總體設(shè)計統(tǒng)籌推進、典型場景篩選解剖、數(shù)字孿生體數(shù)據(jù)重構(gòu)、能力引擎重組、可持續(xù)運營、成熟度評估等七個方面內(nèi)容展開。提出以“對象實體孿生+業(yè)務(wù)流程孿生”構(gòu)建城市孿生體，以城市孿生體為基礎(chǔ)，實現(xiàn)物聯(lián)感知、全要素表達、可視化呈現(xiàn)、數(shù)據(jù)融合供給、空間分析計算、模擬仿真推演、虛實交互、自學(xué)習(xí)自優(yōu)化、眾創(chuàng)擴展等九大能力目標(biāo)，構(gòu)建城市級數(shù)字孿生新引擎以及底座平臺。

數(shù)字孿生體數(shù)據(jù)融合思路

　　（一）更新城市總體架構(gòu)，建設(shè)城市數(shù)字孿生底座

　?。ǘ?yīng)用總體設(shè)計方法論，推進底座平臺體系設(shè)計

　　（三）堅持高價值場景驅(qū)動，篩選并解刨具體場景

　?。ㄋ模┲貥?gòu)數(shù)字孿生體屬性，開展數(shù)據(jù)融合治理

　?。ㄎ澹┘扇诤铣墒煲妫纬扇芰Ψ?wù)型平臺

　?。?gòu)建多方協(xié)同機制，助力可持續(xù)建設(shè)運營

　?。ㄆ撸┙⒊墒煸u估模型，推動以評促建迭代發(fā)展

建設(shè)展望篇

　　在中國式現(xiàn)代化、國家治理能力與治理體系現(xiàn)代化總體要求下，各地將因地制宜、深入開展數(shù)字孿生城市的實施探索。短期看，數(shù)字孿生體“多源數(shù)據(jù)融合重組，數(shù)字孿生”多能新引擎構(gòu)建，數(shù)字孿生“多跨”場景實現(xiàn)將是近期發(fā)展重點。

　　中長期看，數(shù)字孿生體有望突破數(shù)字資產(chǎn)運營難題，孿生新引擎將全面激發(fā)城市數(shù)字化創(chuàng)新活力，城市建設(shè)的數(shù)字孿生應(yīng)用成果有望在千行百業(yè)中推廣借鑒。

　　（一）“多源”孿生體數(shù)據(jù)深度融合，數(shù)據(jù)組織應(yīng)用將發(fā)生較大調(diào)整

　　短期看，基于數(shù)字孿生體的技術(shù)實現(xiàn)與數(shù)據(jù)模型需要新規(guī)范指引。一是多源異構(gòu)數(shù)據(jù)融合需技術(shù)規(guī)范引導(dǎo)，二是實體對象分級分類方案需城市級統(tǒng)籌謀劃，三是數(shù)字孿生體的統(tǒng)一語義模型內(nèi)涵需要形成標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范。

　　長期看，城市海量數(shù)字孿生單體有望形成新型數(shù)字資產(chǎn)，數(shù)據(jù)難運營困境將得以改善。一是數(shù)字孿生體融合跨行業(yè)數(shù)據(jù)，具有高價值屬性；二是數(shù)字孿生體的分級分類精細化管理有利于數(shù)據(jù)合規(guī)運營；三是數(shù)字孿生單體的加密探索，促進數(shù)據(jù)高效運營。

　　（二）“多能”數(shù)字孿生引擎或出現(xiàn)，推動技術(shù)產(chǎn)業(yè)及城市建設(shè)模式變化

　　基于統(tǒng)一數(shù)字孿生體語義表達，有望重構(gòu)數(shù)字孿生技術(shù)生態(tài)。一是既不用于GID引擎也不同于渲染引擎的數(shù)字孿生新引擎或?qū)⒊霈F(xiàn)；二是現(xiàn)有引擎將圍繞統(tǒng)一語義表達模型進行升級改造；三是圍繞“孿生體”各技術(shù)引擎將積極開展深度合作。

　　多能力的城市數(shù)字孿生底座，將帶動并激活條線技術(shù)產(chǎn)業(yè)。一是帶動傳統(tǒng)數(shù)據(jù)治理產(chǎn)業(yè)發(fā)展；二是激活A(yù)I、VR/AR、元宇宙等新技術(shù)產(chǎn)業(yè)進入城市計算賽道；三是培育技術(shù)應(yīng)用產(chǎn)業(yè)。

　　城市數(shù)字孿生底座平臺將成為新型基礎(chǔ)設(shè)施，并推動形成政府引導(dǎo)、企業(yè)共建模式。一是數(shù)字孿生底座平臺基礎(chǔ)設(shè)施化趨勢明顯。二是基于PaaS平臺，政企協(xié)力合作，形成良性建設(shè)格局。

　　（三）“多跨”應(yīng)用場景將加速推進，有力支撐中國式現(xiàn)代化發(fā)展模式

　　基于數(shù)字孿生體的數(shù)據(jù)融合組織方式將打破業(yè)務(wù)壁壘，助力城市整體智治愿景實現(xiàn)。一是跨部門跨行業(yè)跨系統(tǒng)跨平臺的業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)將得以充分共享、開發(fā)利用；二是條線業(yè)務(wù)流程將得以更新、優(yōu)化、重構(gòu)，促進城市各條業(yè)務(wù)整體智治。

　　系統(tǒng)迭代式的總體設(shè)計模式將推動業(yè)務(wù)融合與協(xié)同。一是中國式現(xiàn)代化、大部制改革、一網(wǎng)通管等戰(zhàn)略和業(yè)務(wù)發(fā)展要求下，數(shù)字孿生城市整體性系統(tǒng)推進需求迫切；二是數(shù)字孿生城市進入實施期，政府普遍從關(guān)注技術(shù)能力到關(guān)注業(yè)務(wù)協(xié)同、業(yè)務(wù)價值、業(yè)務(wù)效果的場景轉(zhuǎn)變。

　　城市探索實踐經(jīng)驗將帶動和賦能工業(yè)、能源、交通、水利等行業(yè)繁榮發(fā)展。一是已數(shù)字孿生單體為基礎(chǔ)打造城市精細化治理體系；二是城市數(shù)字孿生單體將共享賦能工業(yè)、能源、交通、水利等行業(yè)。

具體內(nèi)容如下