2022年數(shù)字孿生城市白皮書

2022年數(shù)字孿生城市白皮書近日，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(huì)、中國通信標(biāo)準(zhǔn)化協(xié)會(huì)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(shì)，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(shí)施路徑，最后，展望了數(shù)字孿生城市建設(shè)與發(fā)展趨勢(shì)。01發(fā)展綜述篇2022年以來，數(shù)字孿生城市進(jìn)程明顯加快，逐步進(jìn)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(jìn)”，政策措施“全面”，供給主體“豐富”、產(chǎn)業(yè)賽道“擴(kuò)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(shì)。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(dòng)”以及供給側(cè)同質(zhì)化低質(zhì)化、整體設(shè)計(jì)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?；仡檾?shù)字孿生技術(shù)發(fā)展歷程，大致可以分為四個(gè)階段：數(shù)字孿生萌芽期：以模擬仿真驅(qū)動(dòng)為特征；數(shù)字孿生概念期：以模型與感知控制驅(qū)動(dòng)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(dòng)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(gè)行業(yè)、單個(gè)環(huán)節(jié)、單項(xiàng)技術(shù)、靜態(tài)為主的點(diǎn)狀數(shù)字化轉(zhuǎn)型，到技術(shù)、數(shù)據(jù)、模型共同驅(qū)動(dòng)的跨行業(yè)、全環(huán)節(jié)、融合技術(shù)、時(shí)空連續(xù)的全面數(shù)字化轉(zhuǎn)型轉(zhuǎn)變的階段。通過推進(jìn)空間孿生、單體孿生、關(guān)系孿生、流程孿生等，帶動(dòng)城市物理空間、數(shù)字空間的深度融合，促進(jìn)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(dòng)”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(gè)階段：表單數(shù)字化（2008-2012年）：以行業(yè)應(yīng)用驅(qū)動(dòng)為主，各部門各自推進(jìn)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(dòng)為主，通過移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)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(jìn)“互聯(lián)網(wǎng)+”行動(dòng)。決策數(shù)字化（2016-2020年）：以數(shù)據(jù)分析驅(qū)動(dòng)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(dòng)決策從經(jīng)驗(yàn)化向自動(dòng)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(dòng)為主，在“十三五”時(shí)期單行業(yè)數(shù)字化水平較高、單項(xiàng)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(shí)空化、技術(shù)集成化、數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)化發(fā)展。城市數(shù)字孿生底座平臺(tái)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(shì)，市場主體持續(xù)壯大。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，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(gè)左右。2015年至2018年，保持50至60個(gè)的幅度快速增長。2019年至2021年，企業(yè)增長數(shù)量高達(dá)100余個(gè)，漲幅達(dá)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(jī)會(huì)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(jìn)入。02實(shí)施建議篇白皮書首次深入分析數(shù)字孿生城市實(shí)施路徑，重點(diǎn)圍繞總體架構(gòu)更新演進(jìn)、總體設(shè)計(jì)統(tǒng)籌推進(jìn)、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(yùn)營、成熟度評(píng)估等七個(gè)方面內(nèi)容展開。提出以“對(duì)象實(shí)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(shí)現(xiàn)物聯(lián)感知、全要素表達(dá)、可視化呈現(xiàn)、數(shù)據(jù)融合供給、空間分析計(jì)算、模擬仿真推演、虛實(shí)交互、自學(xué)習(xí)自優(yōu)化、眾創(chuàng)擴(kuò)展等九大能力目標(biāo)，構(gòu)建城市級(jí)數(shù)字孿生新引擎以及底座平臺(tái)。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（二）應(yīng)用總體設(shè)計(jì)方法論，推進(jìn)底座平臺(tái)體系設(shè)計(jì)（三）堅(jiān)持高價(jià)值場景驅(qū)動(dòng)，篩選并解刨具體場景（四）重構(gòu)數(shù)字孿生體屬性，開展數(shù)據(jù)融合治理（五）集成融合成熟引擎，形成全能力服務(wù)型平臺(tái)（六）構(gòu)建多方協(xié)同機(jī)制，助力可持續(xù)建設(shè)運(yùn)營（七）建立成熟評(píng)估模型，推動(dòng)以評(píng)促建迭代發(fā)展03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(shí)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(shí)現(xiàn)將是近期發(fā)展重點(diǎn)。中長期看，數(shù)字孿生體有望突破數(shù)字資產(chǎn)運(yùn)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(shí)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(shí)體對(duì)象分級(jí)分類方案需城市級(jí)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(yùn)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(jià)值屬性；二是數(shù)字孿生體的分級(jí)分類精細(xì)化管理有利于數(shù)據(jù)合規(guī)運(yùn)營；三是數(shù)字孿生單體的加密探索，促進(jìn)數(shù)據(jù)高效運(yùn)營。（二）“多能”數(shù)字孿生引擎或出現(xiàn)，推動(dòng)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(dá)，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(dá)模型進(jìn)行升級(jí)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(dòng)并激活條線技術(shù)產(chǎn)業(yè)。一是帶動(dòng)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(jìn)入城市計(jì)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(tái)將成為新型基礎(chǔ)設(shè)施，并推動(dòng)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(tái)基礎(chǔ)設(shè)施化趨勢(shì)明顯。二是基于PaaS平臺(tái)，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(jìn)，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(shí)現(xiàn)。一是跨部門跨行業(yè)跨系統(tǒng)跨平臺(tái)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(jìn)城市各條業(yè)務(wù)整體智治。系統(tǒng)迭代式的總體設(shè)計(jì)模式將推動(dòng)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(jìn)需求迫切；二是數(shù)字孿生城市進(jìn)入實(shí)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、