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数字孪生城市研究报告（2019年）总结

核心内容

数字孪生城市是一种基于信息技术、物联网、人工智能等多技术融合的新型智慧城市形态，旨在构建一个与物理城市同步映射、实时交互的数字孪生体。其核心在于实现城市物理实体与数字虚体的精准对应，推动城市治理、公共服务、交通、应急等领域的智能化升级与优化决策。报告指出，数字孪生城市的发展已进入关键阶段，技术、平台、应用场景三者协同推进，未来将深刻影响城市运行模式和产业格局。

主要观点

1. 数字孪生城市成为新型智慧城市建设的核心方向，其建设需求强烈，技术体系复杂，涉及多个技术门类，如新型测绘、地理信息、语义建模、模拟仿真、智能控制、深度学习等。
2. 数字孪生城市构建的总体架构为“三横两纵”，包括新型基础设施、智能运行中枢、智慧应用体系三大横向层，以及城市安全防线和标准规范两大纵向层。
3. 城市信息模型平台是数字孪生城市的核心平台之一，其作用在于实现城市全要素、全空间、全时态的数字化表达，支撑城市运行状态的模拟与推演。
4. 数字孪生技术将推动城市治理模式的变革，通过全域感知、实时数据、模拟仿真等能力，形成跨领域、跨行业的“超级应用”，提高城市管理效率和智能化水平。
5. 未来数字孪生城市将重塑城市治理结构和规则，并可能催生新的技术企业和商业模式，促进智慧城市产业链的升级与重构。

关键信息

技术要素

• 新型测绘技术：快速采集城市地理信息，实现全息建模，包括倾斜摄影、激光点云、三维激光扫描等。
• 标识感知技术：实现城市实体的唯一标识和实时“读写”，支撑物联网设备的安全接入和数据交互。
• 协同计算技术：实现云边端协同处理，提升数据处理效率和实时响应能力，满足智慧城市对低时延、高效能的需求。
• 全要素数字表达技术：通过语义建模、三维建模等手段，构建结构化、可索引的城市信息模型（CIM），支撑城市模拟和决策分析。
• 模拟仿真技术：通过计算机仿真，实现对城市运行状态的推演和预测，涵盖自然现象、物理力学、人群活动、灾害模拟等场景。

核心平台

• 泛在感知与智能设施管理平台：统一接入各类城市设施和感知设备，实现设备管理、数据采集、反向控制等功能。
• 城市大数据平台：整合城市各类数据，包括政务、社会、感知、互联网等，支撑城市运行态势的可视化和分析。
• 城市信息模型平台：构建城市三维空间模型，实现城市细节刻画、趋势推演和数字孪生体的精准映射。
• 共性技术赋能与应用支撑平台：提供AI、区块链、AR/VR等共性技术能力，支持数字孪生城市各类应用的开发和部署。

典型应用场景

• 城市规划仿真：通过数字孪生技术进行城市空间分析与效果推演，支撑科学规划和动态监测。
• 城市建设管理：实现项目进度可视化管控，提升施工效率与质量。
• 城市常态管理：形成“一盘棋”治理模式，实现城市运行状态的实时监测和智能干预。
• 交通信号仿真：通过模拟交通流量和信号变化，实现道路通行效能最大化。
• 应急演练仿真：提升应急预案的实战化水平，增强城市应急响应能力。
• 公共服务升级：通过三维交互式体验，优化教育、医疗等服务方式，实现个性化服务。
• 智慧园区管理：通过数字孪生技术，实现园区的全维度可视化、智能化运营。

产业发展与市场前景

• 数字孪生城市推动了ICT产业链的激活，吸引大量企业参与，包括传统智慧城市厂商、空间信息企业、虚拟现实公司等。
• 资本市场对数字孪生城市概念高度认可，相关企业获得大量融资，推动技术发展和商业化落地。
• 数字孪生技术已初见成效，应用于城市规划、交通、能源、医疗、教育等多个领域，提升管理效率和服务质量。
• 未来数字孪生城市将全面激活智慧城市产业，重塑城市治理结构，推动城市向“超级智能”时代迈进。

未来展望

数字孪生城市未来有望实现以下目标：

1. 全面激活智慧城市产业，带动技术研发、数据服务、平台建设等多个环节的发展。
2. 重塑城市治理结构和规则，推动从传统管理模式向数据驱动、智能决策的模式转变。
3. 推动技术与产业融合创新，形成新的商业模式和产业生态，催生更多“独角兽”企业。
4. 提升城市运行效率与服务质量，实现城市治理的精细化、智能化和全域协同。

附：主要支持单位与编写团队

• 牵头单位：中国信息通信研究院
• 支持单位：泰瑞数创、51VR、超图公司、中电海康集团研究院、中科院地理科学与资源研究所、国家互联网应急中心、中国电信、中国移动、中国联通、腾讯等
• 编写指导：何桂立、胡坚波、王爱华、陈金桥、徐志发
• 编写小组：高艳丽、陈才、张育雄、崔颖、刘小林、夏磊、张竞涛、张东、黄栋、刘晓伦、石伟伟、陈正、马亮、刘笑寒、王蕊、陈守双、王瑜、周旗、肖丽、熊锐、李翀、陈婉玲、王潇、孙旭、李文卿、刘中金、周玉科等

图表与数据支持

• 图1：数字孪生智慧园区
• 图2：数字孪生城市总体架构
• 图3：数字孪生城市核心平台与传统智慧城市平台关系
• 图4：泛在感知与智能设施管理平台功能架构
• 图5：城市大数据平台功能架构
• 图6：城市信息模型平台的三层架构
• 图7：共性技术赋能与应用支撑平台功能架构
• 图8：百度智能云+应用支撑赋能平台架构
• 图9：L1-L5场景渲染标准
• 图10：城市语义化建模表达

本报告为数字孪生城市的研究和建设提供了全面的指导，是推动智慧城市向更高级形态演进的重要参考。