什么是数字孪生

数字孪生是指通过对物理世界的人、物、事件等所有要素数字化，在网络空间再造一个与之对应的“虚拟世界”，形成物理维度上的实体世界和信息维度上的数字世界同生共存、虚实交融的格局。

为什么会出现数字孪生城市

信息通信技术（ICT）在城市中成熟应用

近年来，云计算平台已成城市重要基础设施，政府、企业乃至个人广泛使用；大数据成为城市重要资产、战略资源，基于大数据分析的智能决策应用不断涌现；物联网推动万物互联成为现实，广泛应用于城市治理领域的感知监测、数据采集等；（移动）互联网成为公众获取城市生活服务的重要优先渠道，也是延伸服务的重要手段；基于深度学习的人工智能应用可精准预测城市问题，极大提升市民体验。

数字孪生（DT）技术应用向城市广泛渗透

数字孪生技术应用最早起源于工业领域，尤其飞机、火车发动机等高端制造领域，对产品、生产线和工艺等进行数字仿真、实时跟踪，研发周期大幅缩减，生产成本大幅降低，形成多设备互联、协同和优化的建设模式。当前，数字孪生技术应用已逐步向建筑、医疗、城市管理等领域渗透，依托BIM模型完成建筑物的龙骨、结构以及风水电等设计，实现建筑物各类资源的优化、应急方案预演以及建筑群间资源优化配置；达索公司开发3DEXPERIENCity平台实现城市规划布局、管网以及气象的数字孪生，使得城市应急处置效率提升30%，城市拥堵率降低25%。

技术融合与数据积淀不断推动城市创新发展

分布式计算、4G/5G通信、大规模数据并行处理、深度学习等技术与3D建模、高精度地图、模拟仿真、虚拟现实、智能控制等数字孪生相关技术有机耦合加快集成，推动在数字空间中建设同步运行的数字孪生城市成为可能。此外，经过近十年智慧城市建设，城市传感器随处可见，城市智能终端广泛部署，城市体征运行数据大量汇聚积淀，城市画像日益清晰，跨层级、跨地域、跨系统、跨部门、跨业务的数据资源加速有序融合，基于海量多维数据分析的智能应用不断涌现，智慧城市建设正处于量变到质变关键时期。

数字孪生城市技术体系架构

如何才能实现数字孪生城市

精准映射-建设高精度城市信息模型

数字孪生城市可一定程度上对城市的人事物进行前瞻性预判，进而通过智能交互，实现城市内各类主体的适应性变化和城市的最优化运作。其核心是高精度、多耦合的城市信息模型。通过加载其上的全量全域数据，在城市系统内汇集交融，产生新的涌现，实现对城市规律的识别，为改善和优化城市系统提供有效的指引。

全面感知-全域布局的智慧设施

当前城市在感知业务领域，处于各自为政、条块分割、烟囱林立、 信息孤岛的状态，数字孪生城市将针对不同的应用场景，统筹感知体系建设，统一采集汇聚，实现城市动态数据整合与共享，形成全域覆盖、动静结合、三维立体的规范化、智能化、全联接的感知布局，实现物理城市在数字城市的精准映射。

海量、安全、高效-智能专网

为支撑数字孪生城市的高效运行，满足城市各类智能化运行场景需求，保障城市全域空间布局的智能化设施感知信息流动，须建设地上地下全通达、 有线无线全接入、万物互联全感知的城市智能专网，才能满足数字城市与物理城市虚实融合孪生并行的运行模式需求。

智慧城市-智能操控的城市大脑

数字孪生城市通过城市大脑，汇聚与交融不同来源的数据，如实记录呈现城市动态，尽可能预见到政策干预对各个子系统的影响，充分考虑各种规避行为、时间延迟和信息损失等问题，将“自学习、自优化”功能融入城市管理过程之中，最终达到增加城市系统整体福利的理想效果。

面临哪些问题

数字孪生城市尚缺乏系统的基础理论研究， 缺乏系统的建设方案，通过孪生城市对物理城市的模拟、监控、诊断、预测和控制等五大环节融合创新 亟待深入探索。
基于云计算和互联网的聚合式的模式创新比较成功，而基于物联网、大数据、人工智能、区块链、量子通信等技术的原始创新极度缺乏，未出现杀手级应用，各功能模块有机融合的ONE ICT 架构未能实现，造成创新只停留在表面，城市运行和治理的水平有量的提升，但没有质的改变。
智慧城市建设所需的庞大资金问题一直没有找到解决之道，政府和市场边界不好划分，工程周期长投入大充满变数，企业盈利和资本回报前景模糊，观望踯躅之下，推进效果可想而知。此外，彰显智慧所必须的资源共享与业务协同机制也一直没有建立起来，信息打通仍困难，协同共治难实现。两大瓶颈悬而未决导致智慧城市疲态尽显停滞不前，现有的建设发展模式亟待突破。

城市大脑有哪些

阿里巴巴-ET城市大脑

ET城市大脑利用实时全量的城市数据资源全局优化城市公共资源，即时修正城市运行缺陷，
实现城市治理模式、服务模式和产业发展的三重突破。

京东-京东城市

通过把时空数据标准化、智能算法模块化，高效支撑涵盖交通、规划、环境、能耗、政务、公共和商业等领域的垂直应用，提供点、线、面结合的智能城市整体解决方案，为城市打造从合理规划、到高效运维、再到精准预测的闭环、可持续发展生态。

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