2018年数字孪生城市研究报告_65页-2mb

CAICT 中国信通院《数字孪生城市研究报告》（2018年）总结

核心内容

本报告由中国信息通信研究院牵头，联合多家知名企业共同编制，旨在探讨数字孪生城市的发展背景、内涵特征、技术架构、典型应用场景、核心要素及推进建议。数字孪生城市作为新型智慧城市建设的重要方向，是通过数字世界对物理世界进行精准映射和智能操控，实现城市运行的智能化、协同化与可持续发展。

主要观点

• 数字孪生城市是城市智能化升级的重要方向，是智慧城市从量变走向质变的关键路径。
• 数字孪生城市构建依赖于“云-网-端”三大技术层次，形成数据驱动、技术集成、智能执行的智慧城市支撑体系。
• 数字孪生城市具备精准映射、虚实交互、软件定义、智能干预四大特征，能够实现城市全要素数字化、全状态实时化、全管理协同化。
• 数字孪生城市的核心是高精度城市信息模型（CIM），它能够集成多源异构数据，支撑城市运行、规划、管理的全面智能化。
• 数字孪生城市的发展需要全域智能设施部署、智能专网支撑及城市大脑的智能操控，形成虚实交融的综合管理平台。

关键信息

一、数字孪生城市出现的背景

• 全球已有1000多个智慧城市项目，我国智慧城市数量居全球首位。
• 传统智慧城市存在信息孤岛、技术集成不足、资金瓶颈、协同机制缺失等问题。
• 信息技术加速突破，特别是物联网、5G、人工智能、大数据等技术，推动数字孪生城市成为智慧城市发展新拐点。

二、数字孪生城市的内涵特征

• 数字孪生城市是物理城市与数字城市虚实融合、协同运行的复杂巨系统。
• 数字孪生城市包含五大核心价值：模拟、监控、诊断、预测、控制。
• 与新型智慧城市关系密切，是实现城市治理、服务、运行智能化的重要手段。

三、数字孪生城市的总体架构

• 端侧：实现群智感知、可视可控，涵盖各类智能终端和感知设备。
• 网侧：构建泛在高速、天地一体的智能专网，实现万物互联。
• 云侧：提供随需调度、普惠计算，支撑智能决策与城市运行。

四、数字孪生城市的典型场景

1. “规建管”协同管控：通过数字孪生模型实现城市规划、建设、管理一体化，提升效率与精准度。
2. 虚实互动以虚控实：数字孪生城市模型用于城市治理，实现智能调度、预警与应急响应。
3. 情景交融以人为本：数字孪生城市提供个性化、主动化服务，提升城市居民生活体验。

五、数字孪生城市核心：高精度城市信息模型（CIM）

• CIM是数字孪生城市的核心，通过融合多源数据，实现城市全要素建模与动态分析。
• 城市建模方法包括航空摄影、地面扫描、室内建模及BIM数据融合。
• CIM需要结合空间数据、语义数据、感知数据，实现数据汇聚与模型协同运行。

六、数字孪生城市前提：全域布局的智能设施

• 智能设施包括多功能信息杆柱、智能网关、边缘计算节点等。
• 标识体系与编码设计是实现万物互联的前提，需建立统一、兼容、安全的物联标识系统。
• 物联设备连接管理平台是实现数据采集、传输与管理的关键，支持多种协议，如NB-IoT、MQTT、MODBUS等。

七、数字孪生城市支撑：高效运行的智能专网

• 智能专网需满足安全、效率、成本三方面要求，实现城市全域感知、数据传输与资源调度。
• 推进5G网络建设，支持高速、中速、低速的物联网接入。
• 实现有线与无线网络融合，提升网络承载能力与接入灵活性。

八、数字孪生城市重点：智能操控的城市大脑

• 城市大脑是数字孪生城市的“总控开关”，通过数据融合、AI分析与深度学习实现城市智能治理。
• 由全域数据治理、城市信息模型、人工智能支撑三部分组成。
• 城市大脑支持城市运行状态的实时分析、智能决策与优化控制，提升城市治理能力。

九、推进数字孪生城市的建议

1. 正视挑战：需加强基础理论研究，突破技术瓶颈与非技术障碍。
2. 分领域优先落地：优先在城市规划、建筑、交通、能源等四大领域推进。
3. 分步骤务实推进：分为“打基础”、“建模型”、“强应用”三个阶段逐步实施。
4. 分类别有序引导：
   • 绿地型城市：从零开始，同步建设数字城市与实体城市，实现高起点、高标准。
   • 棕地型城市：在已有基础上进行数据整合、设施升级与系统优化。

总结

数字孪生城市是智慧城市发展的新方向，其构建依赖于多源数据融合、智能设施部署、智能专网支撑及城市大脑的智能操控。报告指出，数字孪生城市将推动城市治理、服务、运行的智能化，实现虚实互动、协同优化与精准预测。为实现这一目标，需正视技术与非技术挑战，分领域、分步骤、分类别推进，推动数字孪生城市从理念走向实践。