數(shù)字孿生城市白皮書(shū)（2023年）

No.202326

數(shù)字孿生城市白皮書(shū)

(2023年)

中國(guó)信息通信研究院

中國(guó)互聯(lián)網(wǎng)協(xié)會(huì)

中國(guó)通信標(biāo)準(zhǔn)化協(xié)會(huì)

2023年12月

前言

2017年“數(shù)字孿生城市”概念被首次提出，2021年我國(guó)“十四

五”規(guī)劃綱要明確“探索建設(shè)數(shù)字孿生城市”，2023年《數(shù)字中國(guó)

建設(shè)整體布局規(guī)劃》再次提出“全面提升數(shù)字中國(guó)建設(shè)的整體性、系

統(tǒng)性、協(xié)同性”以及“探索建設(shè)數(shù)字孿生城市”等要求。數(shù)字孿生城

市建設(shè)已進(jìn)入快車(chē)道，成為實(shí)現(xiàn)城市治理現(xiàn)代化、培育新興產(chǎn)業(yè)集群、

促進(jìn)數(shù)據(jù)要素價(jià)值化的重要抓手。經(jīng)過(guò)五六年探索，數(shù)字孿生城市相

關(guān)技術(shù)、應(yīng)用、產(chǎn)業(yè)、標(biāo)準(zhǔn)、機(jī)制等不斷發(fā)展完善。深圳、上海、蘇

州等發(fā)達(dá)地區(qū)率先啟動(dòng)城市級(jí)數(shù)字孿生底座的整體性建設(shè)。全國(guó)多地

加快數(shù)字孿生應(yīng)用場(chǎng)景創(chuàng)新實(shí)踐，數(shù)字孿生相關(guān)產(chǎn)業(yè)成為新增長(zhǎng)極。

業(yè)界對(duì)數(shù)字孿生城市的價(jià)值認(rèn)知發(fā)生轉(zhuǎn)變，紛紛入局推進(jìn)建設(shè)。

中國(guó)信息通信研究院已連續(xù)5年發(fā)布數(shù)字孿生城市白皮書(shū)，先后

闡述了數(shù)字孿生城市的概念框架、技術(shù)平臺(tái)架構(gòu)、核心能力要素、標(biāo)

準(zhǔn)與應(yīng)用、實(shí)施路徑等內(nèi)容。近年來(lái)，實(shí)踐發(fā)現(xiàn)數(shù)字孿生城市在全要

素表達(dá)、決策仿真、以虛預(yù)實(shí)等方面的價(jià)值仍未顯現(xiàn)，中國(guó)信息通信

研究院聯(lián)合業(yè)內(nèi)企業(yè)，充分借鑒既有科研成果和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，提出城市

數(shù)字孿生體、對(duì)象語(yǔ)義化和場(chǎng)景語(yǔ)義化模型、數(shù)字孿生新引擎等數(shù)字

孿生城市建設(shè)的新路徑新方法，以期突破多元異構(gòu)數(shù)據(jù)難融合、技術(shù)

互操作有壁壘、場(chǎng)景價(jià)值難顯現(xiàn)等發(fā)展瓶頸，推動(dòng)數(shù)字孿生城市真正

落地。

今年白皮書(shū)共分為六章，第一章從政產(chǎn)學(xué)研用多視角系統(tǒng)分析數(shù)

字孿生城市總體態(tài)勢(shì)；第二至第五章從數(shù)據(jù)資源、能力平臺(tái)、應(yīng)用場(chǎng)

景、制度保障等維度，闡述城市數(shù)字孿生體、數(shù)字孿生底座平臺(tái)、業(yè)

務(wù)場(chǎng)景建模等研究進(jìn)展、推進(jìn)思路與演進(jìn)方向；第六章面向未來(lái)展望

了數(shù)字孿生城市發(fā)展趨勢(shì)。內(nèi)容可總結(jié)為以下三個(gè)點(diǎn)：

一是數(shù)字孿生城市呈現(xiàn)良好發(fā)展態(tài)勢(shì)。全球政策從戰(zhàn)略框架向系

統(tǒng)性落地推進(jìn)，市場(chǎng)規(guī)模呈現(xiàn)平穩(wěn)增長(zhǎng)，學(xué)術(shù)科研持續(xù)活躍，數(shù)據(jù)重

構(gòu)、技術(shù)引擎開(kāi)放融合發(fā)展趨勢(shì)明顯，標(biāo)準(zhǔn)化工作加速推進(jìn)，產(chǎn)業(yè)界

“組團(tuán)式”共創(chuàng)合作生態(tài)，各地區(qū)高度重視城市數(shù)字孿生底座建設(shè)。

二是數(shù)據(jù)、平臺(tái)、應(yīng)用、制度四大核心要素加快重構(gòu)與創(chuàng)新發(fā)展。

數(shù)據(jù)資源方面，以城市對(duì)象建模為核心，建立全面反映城市對(duì)象狀態(tài)

的“數(shù)字孿生體”，關(guān)聯(lián)掛接與其相關(guān)的各類(lèi)屬性，同時(shí)將屬性標(biāo)簽

化，為數(shù)據(jù)資產(chǎn)化、業(yè)務(wù)仿真推演等奠定基礎(chǔ)。能力平臺(tái)方面，將對(duì)

象建模和場(chǎng)景建模形成的標(biāo)簽轉(zhuǎn)化為能力組件，依托城市已建功能性

平臺(tái)，融合打造能力集成、生態(tài)開(kāi)放的一體化數(shù)字孿生底座平臺(tái)將成

為地方政府未來(lái)建設(shè)選擇。應(yīng)用場(chǎng)景方面，以“業(yè)務(wù)仿真建?！崩碚?/p>

為依據(jù)，以流程和規(guī)則解構(gòu)復(fù)雜場(chǎng)景，同時(shí)將流程和規(guī)則標(biāo)簽化，釋

放數(shù)字孿生體、能力平臺(tái)價(jià)值，最終推動(dòng)業(yè)務(wù)流程優(yōu)化與再造。體制

保障方面，地方政府的認(rèn)知發(fā)生轉(zhuǎn)變，正形成總體性設(shè)計(jì)、生態(tài)化建

設(shè)、場(chǎng)景需求牽引的發(fā)展思路。

三是AI大模型、復(fù)雜系統(tǒng)研究、高階數(shù)字孿生將為數(shù)字孿生城

市發(fā)展帶來(lái)新未來(lái)。在AI大模型加持、復(fù)雜系統(tǒng)的運(yùn)行規(guī)則被全面

數(shù)字化、人文屬性增強(qiáng)等條件下，數(shù)字孿生城市自主性、智能化、自

適應(yīng)將極大增強(qiáng)，逐漸達(dá)到機(jī)器智能和人的智慧高度協(xié)同發(fā)展?fàn)顟B(tài)。

數(shù)字孿生城市白皮書(shū)（2023年）

一、數(shù)字孿生城市建設(shè)取得新進(jìn)展

近兩年，全球政策從整體戰(zhàn)略框架向系統(tǒng)性落地推進(jìn)，數(shù)字孿生

城市相關(guān)市場(chǎng)、科研、技術(shù)、標(biāo)準(zhǔn)、產(chǎn)業(yè)等取得長(zhǎng)足發(fā)展，地方政府

加速一體化數(shù)字底座建設(shè)，呈現(xiàn)諸多亮點(diǎn)，我國(guó)數(shù)字孿生城市建設(shè)正

處于快速落地期。

（一）全球政策：數(shù)字孿生技術(shù)應(yīng)用從整體戰(zhàn)略框架向

系統(tǒng)落地推進(jìn)

全球主要經(jīng)濟(jì)體加快數(shù)字孿生技術(shù)應(yīng)用的系統(tǒng)性落地。近兩年來(lái)，

數(shù)字孿生應(yīng)用系統(tǒng)建設(shè)落地更受全球關(guān)注，英國(guó)、歐盟、日本、美國(guó)

等全球主要經(jīng)濟(jì)體從政策推動(dòng)轉(zhuǎn)向整體性布局和系統(tǒng)性落地。英國(guó)于

2020年重磅發(fā)布《英國(guó)國(guó)家數(shù)字孿生體原則》，提出國(guó)家級(jí)數(shù)字孿

生體價(jià)值、標(biāo)準(zhǔn)、原則等框架，2023年發(fā)布2035年交通數(shù)字孿生愿

景和路線圖，明確具體任務(wù)、建設(shè)主體及時(shí)序等。歐盟于今年在“數(shù)

字歐洲計(jì)劃”里支持“數(shù)字孿生地球”項(xiàng)目，建立綠色協(xié)議數(shù)據(jù)空間

和數(shù)字產(chǎn)品護(hù)照，應(yīng)對(duì)氣候和環(huán)境保護(hù)挑戰(zhàn)，由法國(guó)氣象局率領(lǐng)22

個(gè)歐洲國(guó)家相關(guān)機(jī)構(gòu)共同實(shí)施“極端天氣事件數(shù)字孿生系統(tǒng)”項(xiàng)目。

日本于2021年啟動(dòng)了ProjectPLATEAU計(jì)劃，旨在為各大都市創(chuàng)建

1:1的數(shù)字孿生，截至今年，該項(xiàng)目已完成56座城市完整3D模型建

設(shè)，并上線SDK以幫助開(kāi)發(fā)者構(gòu)建場(chǎng)景。

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數(shù)字孿生城市白皮書(shū)（2023年）

來(lái)源：中國(guó)信息通信研究院

圖1國(guó)外主要經(jīng)濟(jì)體數(shù)字孿生相關(guān)政策變化趨勢(shì)

我國(guó)數(shù)字孿生城市相關(guān)政策部署范圍更廣、內(nèi)容更深、力度更大。

自2021年國(guó)家“十四五”規(guī)劃綱要提出“探索建設(shè)數(shù)字孿生城市”

以來(lái)，數(shù)字孿生技術(shù)向城市各行業(yè)應(yīng)用滲透，發(fā)改委、工信部、自然

資源部、住建部、水利部、交通部、農(nóng)業(yè)農(nóng)村部、能源局等部門(mén)紛紛

出臺(tái)政策，大力推動(dòng)落地指引。一是政策范圍更廣，城市基礎(chǔ)設(shè)施成

為發(fā)展重點(diǎn)。水利領(lǐng)域由“數(shù)字孿生流域”向“數(shù)字孿生流域、數(shù)字

孿生水網(wǎng)、數(shù)字孿生供水、數(shù)字孿生河流”等全方位擴(kuò)展。交通領(lǐng)域

提出“建設(shè)數(shù)字孿生公路體系”，民用航空局提出“建立基于數(shù)字孿

生的規(guī)劃建設(shè)運(yùn)營(yíng)一體化模式”。能源領(lǐng)域提出“推動(dòng)面向能源制造

和系統(tǒng)的數(shù)字孿生模型，提高能源系統(tǒng)仿真分析的規(guī)模與精度”。二

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數(shù)字孿生城市白皮書(shū)（2023年）

是政策內(nèi)容與力度更大。水利部發(fā)布數(shù)字孿生相關(guān)工程建設(shè)技術(shù)指南、

管理辦法等，為數(shù)字孿生水利建設(shè)提供支持。交通運(yùn)輸部發(fā)布關(guān)于智

慧公路標(biāo)準(zhǔn)體系的指導(dǎo)意見(jiàn)，推進(jìn)公路數(shù)字模型和數(shù)字孿生應(yīng)用。能

源部發(fā)布關(guān)于可靠性數(shù)據(jù)治理應(yīng)用的通知，加快數(shù)字孿生在電力可靠

性領(lǐng)域以及電網(wǎng)智能輔助決策和調(diào)控方面的應(yīng)用。

來(lái)源：中國(guó)信息通信研究院

圖2國(guó)內(nèi)數(shù)字孿生政策變化趨勢(shì)

（二）市場(chǎng)進(jìn)展：市場(chǎng)規(guī)模呈現(xiàn)平穩(wěn)增長(zhǎng)，實(shí)施內(nèi)容進(jìn)

一步走深拓廣

數(shù)字孿生相關(guān)公開(kāi)市場(chǎng)招投標(biāo)數(shù)量仍保持增長(zhǎng)態(tài)勢(shì)。僅2023年

（截至11月底）招投標(biāo)項(xiàng)目數(shù)量已達(dá)493項(xiàng)，與2022年全年項(xiàng)目數(shù)

量基本一致。從中標(biāo)項(xiàng)目類(lèi)型來(lái)看，數(shù)字孿生項(xiàng)目類(lèi)型有較大增長(zhǎng)趨

勢(shì)，首次實(shí)現(xiàn)數(shù)字孿生項(xiàng)目數(shù)量超過(guò)CIM數(shù)量。從2019年到2022

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數(shù)字孿生城市白皮書(shū)（2023年）

年，CIM的項(xiàng)目金額投入增長(zhǎng)幅度保持不斷增長(zhǎng)趨勢(shì)，截至2023年

11月底，CIM項(xiàng)目金額有明顯下降趨勢(shì)，而數(shù)字孿生項(xiàng)目金額較2022

年增加4倍以上，相對(duì)于CIM的項(xiàng)目金額增加2倍以上。由此可見(jiàn)，

不同企業(yè)對(duì)數(shù)字孿生相關(guān)招投標(biāo)的關(guān)注點(diǎn)由CIM轉(zhuǎn)向數(shù)字孿生。BIM

相關(guān)項(xiàng)目金額投入保持穩(wěn)定。據(jù)統(tǒng)計(jì)，全國(guó)半數(shù)以上地級(jí)行政區(qū)已開(kāi)

展數(shù)字孿生城市相關(guān)建設(shè)。全國(guó)數(shù)字孿生規(guī)模累計(jì)已達(dá)近600億元，

2023年新增項(xiàng)目金額達(dá)140億元以上，較2022年有所下滑。其中，

廣東省一直名列前茅，相關(guān)項(xiàng)目數(shù)量累計(jì)達(dá)200項(xiàng)以上。山東省和浙

江省的項(xiàng)目數(shù)量累計(jì)達(dá)100項(xiàng)以上，北京、四川、河北、湖北從2020

年起每年都有較大數(shù)量增長(zhǎng)，累計(jì)項(xiàng)目總數(shù)居于全國(guó)前列。

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圖3每年新增數(shù)字孿生相關(guān)招投標(biāo)項(xiàng)目數(shù)量和金額

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來(lái)源：中國(guó)信息通信研究院

圖4數(shù)字孿生、CIM、BIM中標(biāo)項(xiàng)目數(shù)量情況

數(shù)字孿生城市相關(guān)項(xiàng)目的實(shí)施內(nèi)容范圍拓廣。數(shù)字孿生城市相關(guān)

項(xiàng)目數(shù)量從2019年開(kāi)始呈上升趨勢(shì)。據(jù)招標(biāo)網(wǎng)公開(kāi)數(shù)據(jù)顯示，2023

年，水利水務(wù)類(lèi)和數(shù)據(jù)中心類(lèi)的項(xiàng)目情況增長(zhǎng)較大。其中，水利水務(wù)

類(lèi)部門(mén)從2022年起開(kāi)始布局建設(shè)，2022年有10個(gè)項(xiàng)目，到2023年

已經(jīng)升為58個(gè)項(xiàng)目，落地項(xiàng)目大幅增加。2022年住建類(lèi)部門(mén)在數(shù)字

孿生城市方面投入最多，2023年項(xiàng)目數(shù)量明顯降低，但近幾年項(xiàng)目

合計(jì)總量仍居首位。受財(cái)政資金影響，住建類(lèi)、平臺(tái)公司類(lèi)、交通運(yùn)

輸類(lèi)和應(yīng)急類(lèi)在2022年有較大項(xiàng)目數(shù)量增長(zhǎng)，但在2023年有明顯下

滑。

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來(lái)源：中國(guó)信息通信研究院

圖5主導(dǎo)部門(mén)項(xiàng)目數(shù)量變化情況

（三）科研突破：學(xué)術(shù)研究持續(xù)活躍，城市領(lǐng)域更關(guān)注

復(fù)雜系統(tǒng)研究

全球數(shù)字孿生學(xué)術(shù)研究持續(xù)活躍，我國(guó)論文研究數(shù)量保持領(lǐng)先。

根據(jù)中國(guó)信息通信研究院整理統(tǒng)計(jì)1，2010年至2023年11月底，全

球數(shù)字孿生領(lǐng)域發(fā)文總量為8430篇，2023年相關(guān)論文量為2281篇，

自2016年，數(shù)字孿生的研究開(kāi)始引起學(xué)術(shù)界的關(guān)注以來(lái)，研究熱度

不斷上升。尤其是2018年以后，發(fā)文量增速不斷加快，逐漸呈現(xiàn)指

數(shù)增長(zhǎng)態(tài)勢(shì)。從區(qū)域分布上看，中國(guó)、德國(guó)、美國(guó)、英國(guó)、意大利等

國(guó)家是全球數(shù)字孿生領(lǐng)域論文產(chǎn)出前五的國(guó)家。我國(guó)仍舊保持領(lǐng)先，

占總發(fā)文量的25.1％，其次是美國(guó)和德國(guó)發(fā)文量占比13.9%與13.2%，

成為全球?qū)W術(shù)研究的重要部分，推動(dòng)數(shù)字孿生技術(shù)創(chuàng)新與發(fā)展。

1基于Webofscience核心合集，選取范圍包括SCI-EXPANDED和CPCI-S數(shù)據(jù)庫(kù)（SCI論文及會(huì)議論文），

檢索2010-2023年關(guān)于數(shù)字孿生及數(shù)字孿生城市的學(xué)術(shù)論文。截止時(shí)間2023年11月30日.，以“發(fā)表時(shí)間”

為準(zhǔn)。

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來(lái)源：基于Webofscience數(shù)據(jù)庫(kù)檢索，中國(guó)信息通信研究院整理

圖6數(shù)字孿生發(fā)文量時(shí)間分布情況（截至2023年11月）

來(lái)源：基于Webofscience數(shù)據(jù)庫(kù)檢索，中國(guó)信息通信研究院整理

圖7各國(guó)數(shù)字孿生領(lǐng)域發(fā)表論文數(shù)量

科研機(jī)構(gòu)強(qiáng)化政產(chǎn)學(xué)研用協(xié)同，解決當(dāng)前發(fā)展瓶頸問(wèn)題。中國(guó)信

息通信研究院聯(lián)合蘇州工業(yè)園區(qū)管理委員會(huì)、中國(guó)互聯(lián)網(wǎng)協(xié)會(huì)數(shù)字孿

生技術(shù)應(yīng)用工作委員會(huì)等機(jī)構(gòu)，針對(duì)應(yīng)用價(jià)值淺化、技術(shù)產(chǎn)品壁壘、

數(shù)據(jù)難以融合等行業(yè)痛點(diǎn)，研究提出數(shù)字孿生城市建設(shè)新路徑和新方

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數(shù)字孿生城市白皮書(shū)（2023年）

法。政府發(fā)揮需求牽引作用，明確和開(kāi)放示范應(yīng)用場(chǎng)景，科研機(jī)構(gòu)發(fā)

揮總體設(shè)計(jì)、技術(shù)論證驗(yàn)證優(yōu)勢(shì)，產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟各企業(yè)發(fā)揮技術(shù)產(chǎn)品互補(bǔ)

優(yōu)勢(shì)，開(kāi)展集智創(chuàng)新，構(gòu)建自主可控、眾創(chuàng)擴(kuò)展的開(kāi)放集成架構(gòu)。城

市數(shù)字孿生體、數(shù)字孿生新引擎、業(yè)務(wù)數(shù)字孿生建模等成為主要研究

熱點(diǎn)，數(shù)字孿生體以對(duì)象語(yǔ)義化進(jìn)行多元異構(gòu)數(shù)據(jù)融合實(shí)現(xiàn)全要素?cái)?shù)

字化表達(dá)和虛實(shí)精準(zhǔn)映射，以孿生體屬性標(biāo)簽化直接促進(jìn)數(shù)據(jù)的資產(chǎn)

化價(jià)值化，帶動(dòng)區(qū)域數(shù)字經(jīng)濟(jì)發(fā)展，培育數(shù)字產(chǎn)業(yè)化。

學(xué)術(shù)領(lǐng)域關(guān)注五大重點(diǎn)方向，數(shù)字孿生城市論文比重提升，城市

復(fù)雜系統(tǒng)研究得到重點(diǎn)關(guān)注。2023年數(shù)字孿生學(xué)術(shù)研究主要聚集在

五大主題，分別是制造業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型、信息物理系統(tǒng)研究、數(shù)字孿生

AI智能化發(fā)展、數(shù)字孿生機(jī)理模型應(yīng)用、虛擬與增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)應(yīng)用。

數(shù)字孿生城市論文量占數(shù)字孿生論文量比重逐年提升，2022年占比

9.2%，比2021年提高近三個(gè)百分點(diǎn)。數(shù)字孿生城市論文更加關(guān)注實(shí)

時(shí)系統(tǒng)、模擬仿真、預(yù)測(cè)模型以及城市規(guī)劃、氣候改變等方向。近日，

發(fā)表于NatureComputationalScience的一篇觀點(diǎn)論文《Theroleof

complexityfordigitaltwinsofcities》2認(rèn)為，城市復(fù)雜系統(tǒng)將是數(shù)字孿

生城市建設(shè)重點(diǎn)、難點(diǎn)，亟需復(fù)雜性科學(xué)（complexityscience）的理

論和方法。

2/articles/s43588-023-00431-4

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數(shù)字孿生城市白皮書(shū)（2023年）

來(lái)源：基于Webofscience數(shù)據(jù)庫(kù)檢索，中國(guó)信息通信研究院整理

圖8全球數(shù)字孿生、數(shù)字孿生城市論文量

（四）技術(shù)熱點(diǎn)：城市孿生體推動(dòng)數(shù)據(jù)重構(gòu)，多引擎融

合集成趨勢(shì)明顯

城市實(shí)體對(duì)象的統(tǒng)一語(yǔ)義化表達(dá)與增強(qiáng)取得新進(jìn)展。數(shù)字孿生體

是現(xiàn)實(shí)城市實(shí)體對(duì)象在數(shù)字空間的映射，是數(shù)字孿生系統(tǒng)工程建設(shè)的

基礎(chǔ)，數(shù)字孿生體的構(gòu)建涉及實(shí)體的屬性、關(guān)系、方法、行為等。今

年以來(lái)，數(shù)字孿生體語(yǔ)義化表達(dá)呈現(xiàn)出三大發(fā)展趨勢(shì)，一是依托現(xiàn)有

開(kāi)源數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)實(shí)現(xiàn)互認(rèn)共享。如OGC（OpenGeospatialConsortium，

開(kāi)放地理空間協(xié)會(huì)）發(fā)布的CityGML（CityGeographyMarkup

Language，城市地理標(biāo)識(shí)語(yǔ)言），NVIDIA等發(fā)布的能夠表述精準(zhǔn)物

理模型的通用標(biāo)準(zhǔn)——USD（通用場(chǎng)景描述）等，日本國(guó)土交通省啟

動(dòng)的3D城市模型項(xiàng)目“PLATEAU”即依托CityGML3.0標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行開(kāi)

放。二是多方聯(lián)合重構(gòu)統(tǒng)一數(shù)字孿生體標(biāo)準(zhǔn)，定義城市實(shí)體對(duì)象的標(biāo)

識(shí)、幾何、狀態(tài)、能力、關(guān)系等屬性。如中國(guó)互聯(lián)網(wǎng)協(xié)會(huì)數(shù)字孿生技

術(shù)應(yīng)用工作委員會(huì)牽頭制定“數(shù)字孿生體元數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)”，明確城市八

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數(shù)字孿生城市白皮書(shū)（2023年）

大類(lèi)實(shí)體多維度的屬性定義，促進(jìn)統(tǒng)一表達(dá)與共享流通，該標(biāo)準(zhǔn)已在

蘇州等地開(kāi)展落地建設(shè)。三是AI或AI大模型與數(shù)字孿生體結(jié)合，增

強(qiáng)對(duì)象專(zhuān)業(yè)知識(shí)語(yǔ)義屬性，支撐系統(tǒng)的仿真推演。如美國(guó)國(guó)防部2023

年初宣布建設(shè)基于數(shù)字孿生體的戰(zhàn)斗實(shí)驗(yàn)室，提出“數(shù)字孿生體構(gòu)建

與AI大模型相結(jié)合”，以加強(qiáng)系統(tǒng)建模仿真能力。

來(lái)源：中國(guó)信息通信研究院

圖9數(shù)字孿生體數(shù)據(jù)融合三大趨勢(shì)

數(shù)字孿生相關(guān)技術(shù)引擎加速融合。數(shù)字孿生城市建設(shè)需要集成模

型構(gòu)建、渲染呈現(xiàn)、分析計(jì)算、模擬仿真等多項(xiàng)技術(shù)能力，涉及業(yè)界

多種類(lèi)型的引擎產(chǎn)品，如GIS類(lèi)引擎、BIM類(lèi)引擎、游戲類(lèi)引擎、

WebGL類(lèi)引擎、仿真類(lèi)引擎、IOT類(lèi)引擎等。為了更好支撐城市規(guī)

劃、建設(shè)、管理、應(yīng)急、交通、能源等各類(lèi)需求，地方政府項(xiàng)目和企

業(yè)產(chǎn)品加快推進(jìn)多引擎融合進(jìn)程，實(shí)現(xiàn)引擎各取所長(zhǎng)、優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)、相

互兼容等目標(biāo)。蘇州工業(yè)園區(qū)、雄安新區(qū)、上海臨港、深圳等數(shù)字孿

生先行區(qū)，均啟動(dòng)一體化數(shù)字孿生底座平臺(tái)建設(shè)，實(shí)現(xiàn)多類(lèi)型引擎的

融合集成。蘇州工業(yè)園區(qū)聯(lián)合十余家企業(yè)，共同打造能力集成、生態(tài)

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數(shù)字孿生城市白皮書(shū)（2023年）

開(kāi)放的數(shù)字孿生底座平臺(tái)。企業(yè)加快多元技術(shù)引擎集成，優(yōu)化數(shù)字孿

生城市創(chuàng)新方案。騰訊在數(shù)字孿生底座基礎(chǔ)上搭建了可視化平臺(tái)、空

間實(shí)時(shí)計(jì)算平臺(tái)、實(shí)時(shí)仿真平臺(tái)，與人工智能、實(shí)時(shí)計(jì)算、仿真推演、

數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)等技術(shù)引擎進(jìn)行深度融合。超圖CIM平臺(tái)新增了IoT設(shè)備

接入組件能力，可直接對(duì)接各大廠商如電信、華為的物聯(lián)網(wǎng)引擎。易

智瑞新一代GIS平臺(tái)GeoScene4.0融合大數(shù)據(jù)能力引擎、多源影像引

擎與AI能力引擎，賦能數(shù)字孿生城市建設(shè)。

來(lái)源：中國(guó)信息通信研究院

圖10數(shù)字孿生融合引擎發(fā)展趨勢(shì)

（五）標(biāo)準(zhǔn)制定：團(tuán)標(biāo)行標(biāo)加快推進(jìn)，孿生對(duì)象與業(yè)務(wù)

場(chǎng)景成突破重點(diǎn)

標(biāo)準(zhǔn)化工作有序推進(jìn)，行標(biāo)、團(tuán)體發(fā)力明顯。截至2023年10月

底，我國(guó)現(xiàn)行數(shù)字孿生相關(guān)技術(shù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)1項(xiàng)、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)10余項(xiàng)、

團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)44項(xiàng)，標(biāo)準(zhǔn)化推進(jìn)工作成效逐漸顯現(xiàn)。一是國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)制定

工作有序推進(jìn)。已有一項(xiàng)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)于2022年正式發(fā)布并于2023年5

月1日實(shí)施，且有五項(xiàng)國(guó)標(biāo)列入制定計(jì)劃。二是行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)加緊研制。

中國(guó)通信標(biāo)準(zhǔn)化協(xié)會(huì)數(shù)字孿生城市特設(shè)組制定了完備的數(shù)字孿生城

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數(shù)字孿生城市白皮書(shū)（2023年）

市標(biāo)準(zhǔn)體系，并開(kāi)展總體、數(shù)據(jù)、能力、場(chǎng)景等標(biāo)準(zhǔn)編制工作。三是

團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)制定步伐加速。根據(jù)全國(guó)團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)信息平臺(tái)數(shù)據(jù)顯示，當(dāng)前

標(biāo)準(zhǔn)涵蓋了17種國(guó)民經(jīng)濟(jì)分類(lèi)，參與的團(tuán)體機(jī)構(gòu)共23所，國(guó)家級(jí)團(tuán)

體占半數(shù)以上，市級(jí)團(tuán)體、內(nèi)陸區(qū)域團(tuán)體數(shù)量逐年上漲，有團(tuán)體多樣

化、地域拓展化的趨勢(shì)。

來(lái)源：中國(guó)信息通信研究院

圖11標(biāo)準(zhǔn)涉及領(lǐng)域變化情況

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數(shù)字孿生城市白皮書(shū)（2023年）

來(lái)源：中國(guó)信息通信研究院

圖12團(tuán)體數(shù)量及團(tuán)體性質(zhì)變化情況

數(shù)字孿生體對(duì)象與業(yè)務(wù)場(chǎng)景孿生成突破重點(diǎn)。在孿生體對(duì)象方面，

中國(guó)通信標(biāo)準(zhǔn)化協(xié)會(huì)數(shù)字孿生城市特設(shè)組已開(kāi)展了《數(shù)字孿生城市數(shù)

字實(shí)體分類(lèi)和統(tǒng)一標(biāo)識(shí)編碼體系》《數(shù)字孿生城市數(shù)字實(shí)體元數(shù)據(jù)》

等多項(xiàng)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)研制。其中，《數(shù)字孿生城市數(shù)字實(shí)體分類(lèi)和統(tǒng)一標(biāo)

識(shí)編碼體系》行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)將城市對(duì)象實(shí)體分為八大類(lèi)并對(duì)每個(gè)實(shí)體進(jìn)行

統(tǒng)一身份標(biāo)識(shí)，《數(shù)字孿生城市數(shù)字實(shí)體元數(shù)據(jù)》行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范了數(shù)

字實(shí)體的元數(shù)據(jù)及表達(dá)方法，規(guī)定了八大類(lèi)數(shù)字實(shí)體的元數(shù)據(jù)屬性及

表達(dá)規(guī)則，兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)將成為數(shù)字孿生城市建設(shè)的重要基礎(chǔ)性標(biāo)準(zhǔn)。在

業(yè)務(wù)場(chǎng)景方面，ITU-TSG20發(fā)布了《智慧城市和社區(qū)數(shù)字孿生聯(lián)合

要求》標(biāo)準(zhǔn)，正在制定《基于數(shù)字孿生的智慧交通系統(tǒng)需求和能力框

架》《基于數(shù)字孿生的智慧水利系統(tǒng)需求和能力框架》等多項(xiàng)面向垂

直行業(yè)的數(shù)字孿生標(biāo)準(zhǔn)；ISO/IECJTC1/SC41聚焦在應(yīng)用場(chǎng)景及概

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數(shù)字孿生城市白皮書(shū)（2023年）

念術(shù)語(yǔ)方面，正在制定《DigitalTwin-Usecases》《DigitalTwin-

Conceptsandterminology》等標(biāo)準(zhǔn)；中國(guó)通信標(biāo)準(zhǔn)化協(xié)會(huì)數(shù)字孿生城

市特設(shè)組正在制定《面向道路的數(shù)字孿生場(chǎng)景》《面向園區(qū)的數(shù)字孿

生場(chǎng)景》等場(chǎng)景孿生的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。

（六）產(chǎn)業(yè)動(dòng)態(tài)：產(chǎn)業(yè)界組團(tuán)式共創(chuàng)合作生態(tài)，行業(yè)巨

頭開(kāi)放技術(shù)生態(tài)

“組團(tuán)式、生態(tài)化”合作推進(jìn)成為數(shù)字孿生城市長(zhǎng)期迭代建設(shè)的

重要路徑選擇。數(shù)字孿生城市相關(guān)技術(shù)協(xié)會(huì)、產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟積極為政府、

企業(yè)“搭臺(tái)唱戲”，牽頭推進(jìn)標(biāo)準(zhǔn)制定、技術(shù)合作等，形成組團(tuán)式、

生態(tài)化推進(jìn)模式?？傮w來(lái)看，國(guó)外多針對(duì)某一技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)組建聯(lián)盟生態(tài)，

如OpenUSD聯(lián)盟（AOUSD）由美國(guó)3D內(nèi)容行業(yè)的5家主要公司蘋(píng)

果、英偉達(dá)、皮克斯、Adobe和Autodesk聯(lián)合成立，以實(shí)現(xiàn)3D生態(tài)

系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)化。國(guó)內(nèi)聯(lián)盟偏向生態(tài)合作和交流，如中國(guó)互聯(lián)網(wǎng)協(xié)會(huì)數(shù)

字孿生技術(shù)應(yīng)用工作委員會(huì)已匯集近200家數(shù)字孿生優(yōu)秀企業(yè)，共同

推進(jìn)數(shù)字孿生成熟度、數(shù)字孿生體等標(biāo)準(zhǔn)。廣東、蘇州等地組建產(chǎn)業(yè)

聯(lián)盟，發(fā)揮橋梁紐帶作用，帶動(dòng)數(shù)字孿生產(chǎn)業(yè)發(fā)展。如蘇州工業(yè)園區(qū)

成立“數(shù)字孿生創(chuàng)新坊”，首批12家行業(yè)優(yōu)秀典型企業(yè)事業(yè)單位作

為共建單位，共同打造數(shù)字孿生園區(qū)。中國(guó)互聯(lián)網(wǎng)協(xié)會(huì)聯(lián)合廣州智慧

城市研究院共同發(fā)起成立“廣東數(shù)字孿生技術(shù)應(yīng)用工作組”，首批納

入十余家企業(yè)，共同為廣東地區(qū)的數(shù)字孿生技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用注入新

的活力。上海發(fā)起“數(shù)字孿生戰(zhàn)略合作特設(shè)組”，首批邀請(qǐng)了8家戰(zhàn)

略合作伙伴加入，打造泛長(zhǎng)三角區(qū)域智慧交通數(shù)字孿生產(chǎn)業(yè)生態(tài)圈。

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數(shù)字孿生城市白皮書(shū)（2023年）

行業(yè)巨頭積極構(gòu)建數(shù)字孿生技術(shù)開(kāi)放生態(tài)。各大ICT企業(yè)及互聯(lián)

網(wǎng)巨頭借助資源優(yōu)勢(shì)，堅(jiān)持合作共創(chuàng)原則，積極打造數(shù)字孿生開(kāi)放生

態(tài)體系，促進(jìn)數(shù)字孿生核心技術(shù)能力、產(chǎn)品矩陣升級(jí)、落地實(shí)踐及生

態(tài)合作。谷歌2022年發(fā)布了街景地圖的3D模式ImmersiveView，該

模式允許用戶從多個(gè)角度查看真實(shí)場(chǎng)景的3D模型，2023年繼續(xù)開(kāi)放

3DTiles格式的實(shí)景三維數(shù)據(jù)服務(wù)，可用于創(chuàng)作3D、AR應(yīng)用或快速

構(gòu)建數(shù)字孿生模擬場(chǎng)景。阿里巴巴聯(lián)合數(shù)字孿生產(chǎn)業(yè)鏈伙伴共同編制

發(fā)布《城市數(shù)字孿生能力平臺(tái)總體技術(shù)要求》，促進(jìn)數(shù)字孿生建設(shè)互

聯(lián)互通。騰訊云發(fā)布數(shù)字孿生“1+3”產(chǎn)品矩陣，與超過(guò)300家行業(yè)

伙伴形成良好的合作關(guān)系。中國(guó)移動(dòng)與合作伙伴共同啟動(dòng)“數(shù)字孿生

網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)框架”開(kāi)源（Open-DTN）合作計(jì)劃，促進(jìn)數(shù)字孿生網(wǎng)絡(luò)走

深向?qū)?。浪潮新基建以銀河聯(lián)盟為載體，與產(chǎn)業(yè)上下游生態(tài)伙伴協(xié)同

合作，打造數(shù)字孿生城市整體解決方案。

（七）實(shí)踐認(rèn)知：城市一體化數(shù)字底座建設(shè)加速，數(shù)據(jù)

資源成統(tǒng)籌焦點(diǎn)

發(fā)達(dá)地區(qū)率先啟動(dòng)城市級(jí)數(shù)字孿生底座的整體性建設(shè)。經(jīng)過(guò)近年

來(lái)各地?cái)?shù)字孿生城市探索實(shí)踐，業(yè)界對(duì)數(shù)字孿生城市的價(jià)值認(rèn)知發(fā)生

重大轉(zhuǎn)變，從注重對(duì)城市實(shí)景的三維建模、實(shí)時(shí)呈現(xiàn)到推進(jìn)實(shí)體建模、

業(yè)務(wù)建模的一體化數(shù)據(jù)底座。發(fā)達(dá)地區(qū)已經(jīng)認(rèn)識(shí)到數(shù)字孿生城市建設(shè)

系統(tǒng)性、整體性、協(xié)同性的重要性，并陸續(xù)開(kāi)展了城市級(jí)數(shù)字孿生底

座的建設(shè)工作。蘇州工業(yè)園區(qū)率先啟動(dòng)數(shù)字孿生底座平臺(tái)與數(shù)字孿生

公共服務(wù)平臺(tái)建設(shè)，目標(biāo)打造數(shù)字孿生“應(yīng)用場(chǎng)景示范區(qū)、產(chǎn)業(yè)生態(tài)

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數(shù)字孿生城市白皮書(shū)（2023年）

集聚區(qū)、技術(shù)創(chuàng)新策源地”。雄安新區(qū)持續(xù)“堅(jiān)持?jǐn)?shù)字城市與現(xiàn)實(shí)城

市同步規(guī)劃、同步建設(shè)”的數(shù)字孿生城市建設(shè)理念，打造“一中心四

平臺(tái)”數(shù)字底座，初步形成“云上一座城”。深圳打造“數(shù)實(shí)融合、

同生共長(zhǎng)、實(shí)時(shí)交互、秒級(jí)響應(yīng)”數(shù)字孿生先鋒城市，啟動(dòng)建設(shè)一個(gè)

一體協(xié)同的數(shù)字孿生底座、構(gòu)建不少于十類(lèi)數(shù)據(jù)相融合的孿生數(shù)據(jù)底

板。上海臨港按照整體性轉(zhuǎn)變、全方位賦能、革命性重塑的城市數(shù)字

化轉(zhuǎn)型總體要求，重點(diǎn)打造數(shù)字孿生城市底座。

來(lái)源：中國(guó)信息通信研究院

圖13數(shù)字孿生城市各地實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)

諸多城市加快統(tǒng)籌建設(shè)一體化數(shù)據(jù)底座?！稊?shù)字中國(guó)建設(shè)整體布

局規(guī)劃》《關(guān)于加強(qiáng)數(shù)字政府建設(shè)的指導(dǎo)意見(jiàn)》等文件都對(duì)“一體化

建設(shè)”提出意見(jiàn)。隨著“數(shù)據(jù)”被列為新型生產(chǎn)要素，全國(guó)各地高度

重視數(shù)據(jù)統(tǒng)籌建設(shè)與流通開(kāi)發(fā)。今年10月，國(guó)家數(shù)據(jù)局正式掛牌成

立，并將“推進(jìn)數(shù)據(jù)基礎(chǔ)制度建設(shè)，統(tǒng)籌數(shù)據(jù)資源整合共享和開(kāi)發(fā)利

用”列為重點(diǎn)工作，推動(dòng)數(shù)據(jù)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)。為促進(jìn)數(shù)據(jù)要素開(kāi)發(fā)利

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數(shù)字孿生城市白皮書(shū)（2023年）

用和有效治理，浙江、重慶等地建設(shè)了“一體化數(shù)字資源系統(tǒng)”

（IntegratedResourcesSystem，簡(jiǎn)稱(chēng)IRS），通過(guò)數(shù)字化改革，突破

數(shù)據(jù)資源“家底”不清、應(yīng)用水平低、重復(fù)建設(shè)、資源流通不暢、配

置效率不高以及應(yīng)用績(jī)效指標(biāo)難量化等突出問(wèn)題。城市數(shù)據(jù)底座建設(shè)

大致分為三個(gè)階段：第一階段“摸清家底，強(qiáng)化資源統(tǒng)籌”，通過(guò)編

制統(tǒng)一的資源目錄，構(gòu)建政務(wù)數(shù)據(jù)資源“超市”，實(shí)現(xiàn)一站式的數(shù)據(jù)

資源獲取服務(wù)；第二階段“優(yōu)化資源配置，強(qiáng)化應(yīng)用集成”，通過(guò)提

供“組件+低代碼工具”開(kāi)發(fā)平臺(tái)，支持各部門(mén)進(jìn)行簡(jiǎn)易開(kāi)發(fā)應(yīng)用；

第三階段“建立運(yùn)營(yíng)體系，強(qiáng)化集約建設(shè)”，通過(guò)構(gòu)建應(yīng)用評(píng)價(jià)模型，

實(shí)現(xiàn)對(duì)所有數(shù)字化改革應(yīng)用運(yùn)行狀態(tài)和使用情況的動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)，并推動(dòng)

優(yōu)秀應(yīng)用的快速?gòu)?fù)制推廣。

來(lái)源：中國(guó)信息通信研究院

圖14城市數(shù)據(jù)底座建設(shè)階段

二、城市數(shù)據(jù)資源：以對(duì)象建模重組數(shù)據(jù)，為資產(chǎn)化和

業(yè)務(wù)仿真奠定基礎(chǔ)

數(shù)字孿生體是指以“實(shí)體對(duì)象”為核心，在數(shù)字空間構(gòu)建的與現(xiàn)

實(shí)世界實(shí)體對(duì)象相互映射的數(shù)字模型。數(shù)字孿生體為城市多元異構(gòu)數(shù)

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數(shù)字孿生城市白皮書(shū)（2023年）

據(jù)融合提供了有效方法，即以城市對(duì)象數(shù)字化表達(dá)為核心進(jìn)行數(shù)據(jù)重

組，關(guān)聯(lián)掛接與其相關(guān)的各類(lèi)屬性數(shù)據(jù)，反映實(shí)體對(duì)象及其運(yùn)行狀態(tài)，

不僅契合城市治理面向?qū)ο蟮奶卣?，而且滿足應(yīng)用對(duì)數(shù)據(jù)的多樣化調(diào)

用需求。數(shù)字孿生體打破了原有分行業(yè)、分圖層的數(shù)據(jù)組織方式，圍

繞實(shí)體對(duì)象的全生命周期進(jìn)行數(shù)據(jù)組織，形成了原始數(shù)據(jù)向數(shù)據(jù)資產(chǎn)

化轉(zhuǎn)變的有效路徑，為數(shù)據(jù)資產(chǎn)化價(jià)值化運(yùn)營(yíng)打開(kāi)想象空間。

（一）城市數(shù)據(jù)資源按照對(duì)象“數(shù)字孿生體”進(jìn)行重組

數(shù)字孿生體為城市多元異構(gòu)數(shù)據(jù)融合利用提供新思路新方法。城

市治理的本質(zhì)是面向?qū)ο蟮墓芾砗头?wù)。城市實(shí)體對(duì)象可分為自然人、

法人、自然實(shí)體、管理實(shí)體、建筑與人工構(gòu)筑物、物品與設(shè)備、運(yùn)載

工具以及其他八大類(lèi)。數(shù)字孿生體將實(shí)體對(duì)象離散的全生命周期數(shù)據(jù)

進(jìn)行邏輯聚合，通過(guò)數(shù)據(jù)虛擬化、主動(dòng)元數(shù)據(jù)管理、自動(dòng)化數(shù)據(jù)平臺(tái)、

數(shù)據(jù)知識(shí)圖譜等技術(shù)，實(shí)現(xiàn)同一實(shí)體的幾何模型數(shù)據(jù)、時(shí)空數(shù)據(jù)、感

知狀態(tài)數(shù)據(jù)以及業(yè)務(wù)運(yùn)行數(shù)據(jù)等多源異構(gòu)數(shù)據(jù)在同一數(shù)字孿生體上

融合，從而實(shí)現(xiàn)城市實(shí)體對(duì)象全要素?cái)?shù)字化和語(yǔ)義化表達(dá)?；跀?shù)字

孿生體可以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)編織，能夠進(jìn)行跨數(shù)據(jù)源的數(shù)據(jù)集成，將數(shù)字孿

生體及其屬性數(shù)據(jù)進(jìn)行自由編織與動(dòng)態(tài)整合，還能實(shí)現(xiàn)服務(wù)的編織，

將數(shù)據(jù)服務(wù)與數(shù)據(jù)分析能力原子化，基于這些原子化的能力，可提供

自助式的數(shù)據(jù)服務(wù)與分析服務(wù)的構(gòu)建，使數(shù)字孿生體可以按需組裝。

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數(shù)字孿生城市白皮書(shū)（2023年）

來(lái)源：中國(guó)信息通信研究院

圖15數(shù)字孿生體按需組裝

統(tǒng)一數(shù)字孿生體數(shù)據(jù)格式有利于提升數(shù)據(jù)互操作性。當(dāng)前市場(chǎng)主

流三維模型數(shù)據(jù)格式都是基于某些特定應(yīng)用場(chǎng)景定制的，在復(fù)雜應(yīng)用

場(chǎng)景支撐方面都存在一定的局限性，如3DTiles主要用于解決海量三

維數(shù)據(jù)在線加載和瀏覽，有較強(qiáng)的可交互性，但是可擴(kuò)展性較弱；IFC

用于解決BIM數(shù)據(jù)豐富的語(yǔ)義存儲(chǔ)以及數(shù)據(jù)交換共享難題，但是IFC

主要針對(duì)的是BIM，對(duì)于其他領(lǐng)域的數(shù)據(jù)模型并不完全適用；USD

偏重模型可視化渲染，場(chǎng)景載入效率高，可以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)輕量化存儲(chǔ)，

但是USD沒(méi)有實(shí)體對(duì)象的概念，也缺少相關(guān)語(yǔ)義屬性和關(guān)系信息；

CityGML定義了一整套城市對(duì)象，具有豐富的語(yǔ)義信息并且具有多

LOD層級(jí)，適用于城市三維應(yīng)用場(chǎng)景，但是CityGML文件讀寫(xiě)性能

低，存儲(chǔ)空間大，也無(wú)法表達(dá)與城市無(wú)關(guān)的其他實(shí)體對(duì)象?？傮w來(lái)看，

現(xiàn)有三維模型數(shù)據(jù)格式均無(wú)法滿足多樣化數(shù)字孿生應(yīng)用場(chǎng)景開(kāi)發(fā)的

數(shù)據(jù)需求，未來(lái)基于數(shù)字孿生體將形成統(tǒng)一的數(shù)據(jù)格式，它將融合各

類(lèi)數(shù)據(jù)格式的優(yōu)點(diǎn)，具備靈活的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和高效的編碼方式，能夠以

較小的文件大小存儲(chǔ)大量的數(shù)據(jù)，同時(shí)具備強(qiáng)大的語(yǔ)義表達(dá)能力和良

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數(shù)字孿生城市白皮書(shū)（2023年）

好的可擴(kuò)展性。統(tǒng)一的數(shù)字孿生體數(shù)據(jù)格式將能更好地應(yīng)對(duì)不斷變化

的應(yīng)用場(chǎng)景和技術(shù)環(huán)境，實(shí)現(xiàn)更加靈活、高效和可靠的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、傳

輸和處理。

表1幾類(lèi)數(shù)據(jù)格式的對(duì)比分析

3DTilesCityGMLUSDIFC

樹(shù)狀分層級(jí)描述

開(kāi)放式的數(shù)據(jù)定義一整套城市

整個(gè)場(chǎng)景數(shù)據(jù)，面向建筑工程

規(guī)范；對(duì)象；

結(jié)構(gòu)清晰，管理數(shù)據(jù)對(duì)象的、規(guī)

支持不同類(lèi)型具有完整的地理

數(shù)據(jù)自由靈活；范化的數(shù)據(jù)描

的三維模型數(shù)坐標(biāo)，可支持拓

特點(diǎn)分層組織數(shù)據(jù)，述語(yǔ)言存儲(chǔ)建

據(jù)；撲計(jì)算；

強(qiáng)大的數(shù)據(jù)合成筑生命全周期

有較強(qiáng)的可交具有多層

LOD機(jī)制，實(shí)現(xiàn)非破數(shù)據(jù)

互性級(jí)

壞性編輯

支撐

元宇宙、電影、輔助設(shè)計(jì)，

場(chǎng)景城市應(yīng)用場(chǎng)景BIM

GIS游戲場(chǎng)景渲染審查

類(lèi)型BIM

表達(dá)形式為文本IFC格式是表達(dá)

文件，讀寫(xiě)性能及應(yīng)用在“工程

主要用于三維無(wú)地理空間對(duì)象

存在低，存儲(chǔ)空間大；項(xiàng)目”粒度以下

場(chǎng)景中模型的概念

的問(wèn)僅定義城市對(duì)的，使用范圍有

加載和渲染沒(méi)有語(yǔ)義屬性和

題象，無(wú)法對(duì)地址、限，無(wú)法表達(dá)空

可擴(kuò)展性弱關(guān)系信息

管線等實(shí)體進(jìn)行間關(guān)系，拓?fù)溥B

表達(dá)通關(guān)系等

來(lái)源：中國(guó)信息通信研究院

數(shù)字孿生體元數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定對(duì)象標(biāo)識(shí)、狀態(tài)、能力等屬性特征。

數(shù)字孿生體元數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)全面呈現(xiàn)實(shí)體對(duì)象特征，包括共有屬性、專(zhuān)有

屬性和擴(kuò)展屬性。面向應(yīng)用仿真場(chǎng)景抽象出實(shí)體對(duì)象的共有屬性，包

括標(biāo)識(shí)、時(shí)空、幾何、狀態(tài)、能力、關(guān)系，如下圖所示。標(biāo)識(shí)屬性是

唯一識(shí)別實(shí)體對(duì)象的身份符號(hào)，通過(guò)標(biāo)識(shí)可以將同一實(shí)體對(duì)象分散的

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數(shù)字孿生城市白皮書(shū)（2023年）

信息關(guān)聯(lián)起來(lái)。時(shí)空屬性記錄實(shí)體對(duì)象的時(shí)間信息與空間信息，它包

含了實(shí)體對(duì)象和與之相關(guān)的事件在時(shí)間、空間等方面的關(guān)聯(lián)關(guān)系，通

過(guò)時(shí)空數(shù)據(jù)分析可以揭示事物的時(shí)空分布特征、內(nèi)在聯(lián)系和規(guī)律。幾

何屬性是對(duì)實(shí)體對(duì)象形狀、尺寸和外觀的描述，它提供了構(gòu)建實(shí)體對(duì)

象三維模型的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，是實(shí)體對(duì)象可視化的關(guān)鍵。狀態(tài)屬性以多維

指標(biāo)描述實(shí)體對(duì)象的實(shí)時(shí)運(yùn)行情況，實(shí)現(xiàn)對(duì)實(shí)體對(duì)象的實(shí)時(shí)監(jiān)控和預(yù)

測(cè)。能力屬性用于描述實(shí)體對(duì)象的價(jià)值作用，是對(duì)世界探索、感知、

認(rèn)知、賦能等水平的度量，通過(guò)將能力封裝成可重復(fù)調(diào)用的接口，可

以實(shí)現(xiàn)對(duì)實(shí)體對(duì)象的靈活擴(kuò)展和定制，為應(yīng)用場(chǎng)景提供更廣泛的支持。

關(guān)系屬性是對(duì)實(shí)體之間相互作用和聯(lián)系的描述，表達(dá)實(shí)體之間的時(shí)間、

空間或邏輯關(guān)聯(lián)。專(zhuān)有屬性是指對(duì)象所具有的行業(yè)屬性或社會(huì)屬性，

如建筑物的建造年代、結(jié)構(gòu)類(lèi)型，山體所屬的行政區(qū)域等，擴(kuò)展屬性

是根據(jù)數(shù)字孿生體行業(yè)特征和應(yīng)用需求自行擴(kuò)展的屬性，這些屬性為

精準(zhǔn)描述實(shí)體對(duì)象提供了更加詳細(xì)的數(shù)據(jù)支持。

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圖16數(shù)字孿生體對(duì)象及業(yè)務(wù)元數(shù)據(jù)

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數(shù)字孿生城市白皮書(shū)（2023年）

（二）堅(jiān)持需求導(dǎo)向、持續(xù)優(yōu)化原則，構(gòu)建數(shù)字孿生體

根據(jù)業(yè)務(wù)需求，梳理需要構(gòu)建數(shù)字孿生體的對(duì)象及其數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。

在場(chǎng)景構(gòu)建中，需要根據(jù)業(yè)務(wù)需求，結(jié)合管理情境的分析，明確需要

進(jìn)行管理和服務(wù)的實(shí)體對(duì)象。數(shù)字孿生體構(gòu)建的質(zhì)量依賴(lài)于實(shí)體對(duì)象

現(xiàn)有的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)，需要系統(tǒng)梳理與該實(shí)體對(duì)象相關(guān)的信息系統(tǒng)，分析

各個(gè)系統(tǒng)能夠提供的數(shù)據(jù)。相關(guān)數(shù)據(jù)大致可分為靜態(tài)和動(dòng)態(tài)兩類(lèi)，靜

態(tài)數(shù)據(jù)多反映實(shí)體對(duì)象本身的行業(yè)屬性和社會(huì)屬性，可從各業(yè)務(wù)文件

表格中獲取和整理，動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)多反映實(shí)體對(duì)象的共有屬性，一般從相

關(guān)系統(tǒng)提供的接口中獲取。對(duì)孿生體不同屬性的數(shù)據(jù)來(lái)源、更新頻率、

訪問(wèn)權(quán)限、數(shù)據(jù)質(zhì)量、安全級(jí)別等操作規(guī)范，都有明確的要求。

依據(jù)數(shù)字孿生體標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，構(gòu)建對(duì)象數(shù)據(jù)模型和數(shù)據(jù)庫(kù)。在獲取

相關(guān)數(shù)據(jù)基礎(chǔ)上，按照標(biāo)識(shí)、時(shí)空、幾何、狀態(tài)、能力、關(guān)系、專(zhuān)有

屬性、擴(kuò)展屬性的孿生體描述框架，進(jìn)行實(shí)體對(duì)象各維度屬性的組裝。

首先，按照數(shù)字孿生體八種類(lèi)型的劃分，確定實(shí)體對(duì)象屬于哪個(gè)類(lèi)別。

參考元數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)，確定該對(duì)象的共有屬性和專(zhuān)有屬性，并根據(jù)業(yè)務(wù)場(chǎng)

景要求，確定其擴(kuò)展屬性。其次，針對(duì)幾何屬性，應(yīng)構(gòu)建或獲取所需

精度的幾何表達(dá)模型。針對(duì)狀態(tài)、能力，著重獲取可供調(diào)用的接口。

針對(duì)時(shí)空屬性，確定其時(shí)空位置信息。針對(duì)標(biāo)識(shí)屬性，參考統(tǒng)一標(biāo)識(shí)

編碼標(biāo)準(zhǔn)，確定其標(biāo)識(shí)信息。在數(shù)字孿生體數(shù)據(jù)庫(kù)的基礎(chǔ)上，不斷更

新和擴(kuò)展對(duì)象語(yǔ)義屬性，實(shí)現(xiàn)對(duì)象數(shù)據(jù)的全生命周期統(tǒng)一管理。

識(shí)別業(yè)務(wù)需求，定位與聚焦數(shù)字孿生技術(shù)應(yīng)用核心特征。分析場(chǎng)

景應(yīng)用需求，了解其整體運(yùn)作過(guò)程、管理要求，明確通過(guò)數(shù)字孿生技

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數(shù)字孿生城市白皮書(shū)（2023年）

術(shù)能夠解決的管理難點(diǎn)和業(yè)務(wù)痛點(diǎn)。數(shù)字孿生具有“精準(zhǔn)映射、虛實(shí)

交互、仿真模擬、智能干預(yù)”的技術(shù)特性。在映射方面，數(shù)字孿生能

夠?qū)崿F(xiàn)數(shù)據(jù)的時(shí)空化，將管理對(duì)象相關(guān)的數(shù)據(jù)在三維空間進(jìn)行統(tǒng)一呈

現(xiàn)，幫助用戶獲得整體視角。在交互方面，數(shù)字孿生提供更豐富的交

互特性和生動(dòng)逼真的視覺(jué)效果，能夠根據(jù)管理對(duì)象的運(yùn)行狀態(tài)將最關(guān)

鍵的信息及時(shí)推送給用戶，方便用戶做出響應(yīng)。在仿真方面，數(shù)字孿

生能夠?qū)崿F(xiàn)管理對(duì)象在不同情境下演變過(guò)程的模擬，在應(yīng)急、安全、

調(diào)優(yōu)方面提供支撐。在智能干預(yù)方面，數(shù)字孿生技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)狀態(tài)數(shù)

據(jù)與監(jiān)控手段、控制設(shè)備的聯(lián)動(dòng)，支持問(wèn)題的快速處置。用戶可根據(jù)

數(shù)字孿生技術(shù)擁有的上述技術(shù)特性，嘗試將數(shù)字孿生技術(shù)應(yīng)用于具體

的業(yè)務(wù)場(chǎng)景，實(shí)現(xiàn)提質(zhì)降本增效的目標(biāo)。

（三）數(shù)字孿生體有力推進(jìn)城市數(shù)據(jù)資產(chǎn)化、價(jià)值化

數(shù)字孿生體有力推動(dòng)數(shù)據(jù)要素資產(chǎn)化、價(jià)值化進(jìn)程。數(shù)字資產(chǎn)是

指企業(yè)或個(gè)人擁有或控制的，能夠?yàn)榻M織帶來(lái)經(jīng)濟(jì)和社會(huì)價(jià)值的數(shù)據(jù)

資源。海量數(shù)字孿生體形成新型數(shù)字資產(chǎn)，數(shù)據(jù)難運(yùn)營(yíng)困境將得以改

善。這是因?yàn)閿?shù)字孿生體融合跨行業(yè)數(shù)據(jù)，具有流通高價(jià)值屬性，數(shù)

字孿生體的分級(jí)分類(lèi)精細(xì)化管理有利于數(shù)據(jù)合規(guī)運(yùn)營(yíng)，數(shù)字孿生體加

密促進(jìn)數(shù)據(jù)高效運(yùn)營(yíng)和交易。實(shí)體對(duì)象的數(shù)字孿生體，抽取部分屬性

字段或?qū)⒉煌瑢?shí)體的部分字段進(jìn)行組合，即形成多種多樣的數(shù)字資產(chǎn)，

如城市地下管網(wǎng)的拓?fù)浜烷L(zhǎng)度，城市公共停車(chē)場(chǎng)車(chē)位數(shù)和分布，全市

中小學(xué)建筑樓宇材料和構(gòu)造等。這些數(shù)字資產(chǎn)如能為各級(jí)政府和行業(yè)

所用，將大大激活數(shù)據(jù)要素價(jià)值。

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數(shù)字孿生城市白皮書(shū)（2023年）

國(guó)內(nèi)外加快空間數(shù)據(jù)交易流通，為數(shù)字孿生體資產(chǎn)化提供有力借

鑒。2023年6月，GoogleMaps采用云服務(wù)收費(fèi)方式，面向公眾開(kāi)放

3DTiles格式的實(shí)景三維數(shù)據(jù)服務(wù)，有利于形成高質(zhì)量、低成本的三

維數(shù)據(jù)資產(chǎn)，有效促進(jìn)了數(shù)據(jù)的開(kāi)發(fā)利用。北京市測(cè)繪設(shè)計(jì)研究院通

過(guò)北京國(guó)際大數(shù)據(jù)交易所成功完成了全國(guó)第一筆空間數(shù)據(jù)交易服務(wù)，

具有非常重要的示范意義。蘇州工業(yè)園區(qū)、北京通州區(qū)、上海東方樞

紐等地紛紛探索建設(shè)城市級(jí)數(shù)字孿生體，與城市空間關(guān)聯(lián)緊密的數(shù)字

孿生體引發(fā)行業(yè)關(guān)注。

技術(shù)與機(jī)制多措并舉推動(dòng)數(shù)字孿生體數(shù)字資產(chǎn)有序流通。技術(shù)方

面，構(gòu)建城市可信數(shù)據(jù)空間，為孿生體流通提供可行方案?；诔鞘?/p>

新城新區(qū)或數(shù)據(jù)基礎(chǔ)較好的區(qū)域，結(jié)合城市公共數(shù)據(jù)授權(quán)運(yùn)營(yíng)與開(kāi)放

利用，打造一批基于數(shù)字孿生體的城市可信數(shù)據(jù)空間，解決數(shù)據(jù)流通

主體間的安全和信任問(wèn)題，率先推動(dòng)城市金融、醫(yī)保、交通、園區(qū)產(chǎn)

業(yè)經(jīng)濟(jì)等數(shù)據(jù)匯聚與流通。建設(shè)城市可信數(shù)據(jù)空間生態(tài)，促進(jìn)可信數(shù)

據(jù)空間與現(xiàn)有數(shù)據(jù)交易所、數(shù)據(jù)經(jīng)紀(jì)商等合作，將促進(jìn)孿生體數(shù)字資

產(chǎn)市場(chǎng)化流通交易。機(jī)制方面，構(gòu)建孿生體數(shù)字資產(chǎn)管理機(jī)制，促進(jìn)

孿生資產(chǎn)全生命周期有序管理。按照數(shù)字資產(chǎn)管理機(jī)制，建立數(shù)字孿

生體“五大環(huán)節(jié)”管理機(jī)制，包含數(shù)字資產(chǎn)目錄管理、數(shù)字資產(chǎn)導(dǎo)入、

數(shù)字資產(chǎn)授權(quán)使用、數(shù)字資產(chǎn)盤(pán)點(diǎn)和資產(chǎn)統(tǒng)計(jì)分析，涵蓋數(shù)字資產(chǎn)“生

成－應(yīng)用－盤(pán)點(diǎn)－分析”全過(guò)程，從而促進(jìn)數(shù)字資產(chǎn)全生命周期管理

和可持續(xù)發(fā)展。

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數(shù)字孿生城市白皮書(shū)（2023年）

來(lái)源：中國(guó)信息通信研究院

圖17數(shù)字孿生體數(shù)字資產(chǎn)管理機(jī)制

數(shù)字孿生體資產(chǎn)運(yùn)營(yíng)增值將呈現(xiàn)產(chǎn)品、工具、服務(wù)等多種模式。

當(dāng)前國(guó)內(nèi)數(shù)據(jù)交易主要呈現(xiàn)三種形態(tài)，即數(shù)據(jù)產(chǎn)品、數(shù)據(jù)工具、數(shù)據(jù)

服務(wù)。數(shù)字孿生體資產(chǎn)作為數(shù)據(jù)交易對(duì)象，也將形成三大運(yùn)營(yíng)模式。

一是基于三維模型共享的數(shù)據(jù)產(chǎn)品模式。如Sketchfab、CGtrader等

國(guó)際三維模型共享平臺(tái)，為平臺(tái)用戶提供模型下載、定制化設(shè)計(jì)等服

務(wù)，形成內(nèi)容付費(fèi)、網(wǎng)站套餐等商業(yè)模式。二是基于數(shù)字孿生SaaS

服務(wù)平臺(tái)的數(shù)據(jù)工具模式。如BIMface、物聯(lián)森友會(huì)等數(shù)據(jù)工具平臺(tái)，

為公眾、企業(yè)提供一站式數(shù)字孿生開(kāi)發(fā)環(huán)境，實(shí)現(xiàn)搭建場(chǎng)景、模型素

材下載和示例文件等服務(wù)，形成購(gòu)買(mǎi)云服務(wù)、定制化部署等商業(yè)模式。

三是基于場(chǎng)景化應(yīng)用的數(shù)據(jù)服務(wù)模式。基于數(shù)字孿生體數(shù)據(jù)服務(wù)，為

智慧交通、沉浸式文旅等場(chǎng)景提供有效數(shù)據(jù)支撐。如GoogleMap提

供3DTiles格式的實(shí)景三維數(shù)據(jù)購(gòu)買(mǎi)服務(wù)，賦能交通路線優(yōu)化、智慧

旅游等場(chǎng)景開(kāi)發(fā)；北京首筆交易的空間數(shù)據(jù)作為空間定位依據(jù)，用于

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數(shù)字孿生城市白皮書(shū)（2023年）

“京彩中軸”場(chǎng)景開(kāi)發(fā)，融合AR技術(shù)為公眾提供虛實(shí)互動(dòng)的沉浸式

體驗(yàn)。

來(lái)源：中國(guó)信息通信研究院

圖18孿生體數(shù)字資產(chǎn)運(yùn)營(yíng)模式

三、城市能力平臺(tái)：已建功能性平臺(tái)加速融合，底座平

臺(tái)重構(gòu)能力服務(wù)方式

在國(guó)家政策推進(jìn)下，各地城市物聯(lián)感知、視頻一體化、算力一體

化、CIM三維模型一體化、數(shù)字資源等已建功能性平臺(tái)趨于完備，已

經(jīng)完成條線層面的統(tǒng)籌集約建設(shè)。與此同時(shí)，在數(shù)字化改革、數(shù)字化

整體轉(zhuǎn)型要求下，一網(wǎng)統(tǒng)管、一網(wǎng)通辦等需求推動(dòng)下，各類(lèi)平臺(tái)正加

速融合性發(fā)展，形成城市級(jí)數(shù)字孿生底座平臺(tái)。部分地區(qū)先行先試，

已采取規(guī)建模式、大數(shù)據(jù)模式、新城新區(qū)模式等牽頭機(jī)制開(kāi)展數(shù)字孿

生底座平臺(tái)建設(shè)，但仍面臨只能看不能用的問(wèn)題，急需打造能力集成、

生態(tài)開(kāi)放的數(shù)字孿生底座平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)可擴(kuò)展、低代碼、積木式的服務(wù)

化供給方式。

（一）城市已建功能性平臺(tái)加速開(kāi)展“平臺(tái)級(jí)融合”

城市各類(lèi)功能性平臺(tái)初步實(shí)現(xiàn)統(tǒng)籌一體化建設(shè)。近年來(lái)，各級(jí)政

府部門(mén)圍繞物聯(lián)感知、視頻、CIM、數(shù)據(jù)資源、算力、政務(wù)服務(wù)事項(xiàng)、

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數(shù)字孿生城市白皮書(shū)（2023年）

一網(wǎng)統(tǒng)管等主題，明確牽頭責(zé)任主體，開(kāi)展統(tǒng)籌一體化建設(shè)，取得顯

著成效。物聯(lián)感知平臺(tái)為城市全要素?cái)?shù)字化虛擬化夯實(shí)基礎(chǔ)，截至

2023年10月，我國(guó)已經(jīng)有超過(guò)100個(gè)地級(jí)市發(fā)布城市級(jí)物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)

建設(shè)任務(wù)，其中北京、上海、廣州、深圳等特大城市較早開(kāi)展該項(xiàng)工

作。視頻一體化平臺(tái)為實(shí)景孿生、智能發(fā)現(xiàn)奠定基礎(chǔ)，在“雪亮工程”

推動(dòng)下，全國(guó)45個(gè)示范城市（區(qū)）重點(diǎn)公共區(qū)域視頻覆蓋率達(dá)到96%，

基本達(dá)到“全域覆蓋、全網(wǎng)共享、全時(shí)可用、全程可控”的“視頻感

知一張網(wǎng)”。CIM平臺(tái)與實(shí)景三維平臺(tái)成效顯著，有力支撐數(shù)字孿生

可視呈現(xiàn)，據(jù)全國(guó)招投標(biāo)統(tǒng)計(jì)，從2018年至2022年CIM平臺(tái)相關(guān)

招標(biāo)量增長(zhǎng)率超過(guò)了200%。數(shù)據(jù)資源開(kāi)放共享需求推動(dòng)下，數(shù)據(jù)資

源一體化建設(shè)形成普遍共識(shí)，截至2023年初，國(guó)務(wù)院所屬53個(gè)委部

局、31個(gè)?。ㄗ灾螀^(qū)、直轄市）和新疆生產(chǎn)建設(shè)兵團(tuán)均建設(shè)一體化

數(shù)據(jù)資源平臺(tái)。算力一體化平臺(tái)推動(dòng)算力資源從分散建設(shè)到統(tǒng)一管理，

截至2022年底，全國(guó)超過(guò)70%的地級(jí)市建設(shè)了政務(wù)云平臺(tái)。城市一

網(wǎng)通辦、一網(wǎng)統(tǒng)管等治理平臺(tái)創(chuàng)新實(shí)踐逐步深化。截至2022年底，

全國(guó)一體化政務(wù)服務(wù)平臺(tái)實(shí)名注冊(cè)用戶超過(guò)10億人。

現(xiàn)有平臺(tái)功能單一，難以支撐跨部門(mén)復(fù)雜業(yè)務(wù)，平臺(tái)趨向融合發(fā)

展。隨著智慧城市、數(shù)字孿生城市建設(shè)深入，城市業(yè)務(wù)需求復(fù)雜多變，

城市現(xiàn)有功能性平臺(tái)瓶頸日趨明顯。物聯(lián)感知、視頻資源等平臺(tái)為數(shù)

字孿生城市提供實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，但數(shù)據(jù)供給仍以“流數(shù)據(jù)”形式服務(wù)，數(shù)

據(jù)二次加工、智能分析等能力還未釋放。CIM平臺(tái)、實(shí)景三維平臺(tái)等

逐漸構(gòu)建起城市數(shù)字底板，提供統(tǒng)一的空間定位框架，但由于缺乏動(dòng)

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數(shù)字孿生城市白皮書(shū)（2023年）

態(tài)數(shù)據(jù)融合，“CIM+應(yīng)用”主要集中在城市規(guī)劃、建設(shè)、對(duì)象管理

等領(lǐng)域，實(shí)景三維平臺(tái)應(yīng)用主要集中自然資源管理，城市復(fù)雜系統(tǒng)分

析、仿真推演等深層次應(yīng)用需求難以滿足。城市大數(shù)據(jù)中臺(tái)實(shí)現(xiàn)對(duì)城

市數(shù)據(jù)資源統(tǒng)一歸集、統(tǒng)一治理、統(tǒng)一服務(wù)，但平臺(tái)功能主要聚焦在

結(jié)構(gòu)化政務(wù)運(yùn)行數(shù)據(jù)上，數(shù)據(jù)融合不夠，數(shù)據(jù)類(lèi)型不多?；谝陨显?/p>

因，地方政府加快開(kāi)展平臺(tái)融合互通，打造數(shù)字孿生底座平臺(tái)，滿足

兩大需求，一是統(tǒng)一共性數(shù)據(jù)來(lái)源，解決不同平臺(tái)數(shù)據(jù)一致性問(wèn)題，

如城市三維數(shù)據(jù)底板使用哪個(gè)平臺(tái)為基準(zhǔn)；二是了解全維度數(shù)據(jù)，支

撐全面性分析，如針對(duì)交通路口，既要了解實(shí)時(shí)流量，也要了解路口

三維框架，還要了解信號(hào)燈調(diào)控情況等，有利于實(shí)現(xiàn)交通綜合決策。

來(lái)源：中國(guó)信息通信研究院

圖19城市已建功能性平臺(tái)關(guān)系

一網(wǎng)統(tǒng)管、城市級(jí)仿真推演對(duì)城市數(shù)字底座平臺(tái)提出新需求。近

年來(lái)，發(fā)達(dá)地區(qū)開(kāi)展了大規(guī)模的中臺(tái)建設(shè)，但中臺(tái)偏技術(shù)組件的簡(jiǎn)單

堆砌，支撐業(yè)務(wù)場(chǎng)景創(chuàng)新價(jià)值仍未顯現(xiàn)。首先，伴隨著整體智治、數(shù)

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數(shù)字孿生城市白皮書(shū)（2023年）

字改革等工作推進(jìn)，“一網(wǎng)統(tǒng)管”成為解決部門(mén)協(xié)同，實(shí)現(xiàn)現(xiàn)代化治

理的重要手段，但“一網(wǎng)統(tǒng)管”涉及領(lǐng)域多、需求變化快、業(yè)務(wù)場(chǎng)景

邏輯復(fù)雜，需要底座平臺(tái)具備抽象業(yè)務(wù)組件、解耦業(yè)務(wù)組件、靈活配

置業(yè)務(wù)場(chǎng)景等綜合能力。其次，數(shù)字孿生城市的重點(diǎn)是復(fù)雜場(chǎng)景決策

仿真與推演，對(duì)數(shù)據(jù)全面性、算法準(zhǔn)確性、訓(xùn)練數(shù)據(jù)質(zhì)量等提出諸多

要求，如城市交通仿真需要獲取全對(duì)象的全維度全過(guò)程數(shù)據(jù)，底座平

臺(tái)需要提供仿真對(duì)象（數(shù)字孿生體）全要素?cái)?shù)據(jù)。最后，數(shù)字孿生城

市建設(shè)除了三維呈現(xiàn)、實(shí)時(shí)感知能力外，更重要的是行業(yè)機(jī)理、知識(shí)

圖譜、業(yè)務(wù)規(guī)則等數(shù)字化建模工作，目前業(yè)務(wù)規(guī)則數(shù)字化與城市三維

數(shù)字化脫節(jié)，難以實(shí)現(xiàn)真正的智能互動(dòng)、虛實(shí)融合，單體智能、系統(tǒng)

智能遠(yuǎn)未實(shí)現(xiàn)。

（二）數(shù)字孿生底座平臺(tái)建設(shè)探索初步形成四種模式

“規(guī)建模式”的數(shù)字孿生底座平臺(tái)向開(kāi)放式架構(gòu)轉(zhuǎn)變。自2020

年國(guó)家提出“探索建設(shè)數(shù)字孿生城市”以來(lái)，城市信息模型、實(shí)景三

維作為數(shù)字孿生城市建設(shè)的先行基礎(chǔ)，在全國(guó)鋪開(kāi)建設(shè)。各地自然資

源與規(guī)劃部門(mén)、住建部門(mén)為主要牽頭方，啟動(dòng)城市CIM平臺(tái)建設(shè)，

形成底座平臺(tái)的“規(guī)建模式”。規(guī)建模式在國(guó)土空間基礎(chǔ)信息平臺(tái)、

“多規(guī)合一”管理平臺(tái)、BIM平臺(tái)等基礎(chǔ)上，升級(jí)為城市數(shù)字底板平

臺(tái)。在數(shù)據(jù)層面，規(guī)建模式底座平臺(tái)的數(shù)據(jù)類(lèi)型主要以時(shí)空基礎(chǔ)數(shù)據(jù)、

資源調(diào)查數(shù)據(jù)、規(guī)劃管控?cái)?shù)據(jù)為主，數(shù)據(jù)組織主要以住建部BIM類(lèi)

1-7級(jí)數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)開(kāi)展，并以圖層形式發(fā)布數(shù)據(jù)服務(wù)。在應(yīng)用層面，底

座平臺(tái)以支撐規(guī)劃審查、用地監(jiān)管、建筑設(shè)計(jì)方案審查、施工圖審查、

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數(shù)字孿生城市白皮書(shū)（2023年）

竣工驗(yàn)收備案等資規(guī)部門(mén)和住建部門(mén)業(yè)務(wù)為主。規(guī)建模式底座平臺(tái)與

規(guī)建業(yè)務(wù)強(qiáng)相關(guān)，平臺(tái)數(shù)據(jù)、孿生能力與規(guī)建業(yè)務(wù)強(qiáng)耦合，存在數(shù)據(jù)

缺乏延展性、能力缺乏復(fù)用性等短板。2022年以來(lái)，為了進(jìn)一步加

強(qiáng)平臺(tái)開(kāi)放性、擴(kuò)展性，規(guī)建模式底座平臺(tái)逐漸轉(zhuǎn)變成以大數(shù)據(jù)局牽

頭或者“大數(shù)據(jù)+規(guī)建”聯(lián)合推進(jìn)的方式。

“大數(shù)據(jù)模式”的數(shù)字孿生底座平臺(tái)需加強(qiáng)應(yīng)用落地。部分地區(qū)

重視城市數(shù)據(jù)建設(shè)工作，在2017年前后成立大數(shù)據(jù)局，該類(lèi)地區(qū)成

為數(shù)字孿生底座平臺(tái)“大數(shù)據(jù)模式”的主力軍。與規(guī)建模式相比，大

數(shù)據(jù)模式特點(diǎn)是，在數(shù)據(jù)層面，具有較強(qiáng)的匯聚能力，結(jié)合政務(wù)數(shù)據(jù)

匯聚與交換管理平臺(tái)，以“多規(guī)合一”綜合管理平臺(tái)、國(guó)土空間基礎(chǔ)

信息平臺(tái)等空間信息資源為基礎(chǔ)，整合其他部門(mén)的空間數(shù)據(jù)、業(yè)務(wù)數(shù)

據(jù)和物聯(lián)感知數(shù)據(jù)等。在平臺(tái)層面，更關(guān)注物聯(lián)感知平臺(tái)、視頻平臺(tái)、

委辦局業(yè)務(wù)系統(tǒng)的互聯(lián)互通，提供開(kāi)放式接口供給數(shù)據(jù)服務(wù)、應(yīng)用服

務(wù)。在應(yīng)用層面，除原來(lái)自然資源與規(guī)劃、住建部門(mén)業(yè)務(wù)應(yīng)用支撐外，

還支撐城市整體運(yùn)行態(tài)勢(shì)分析，如城市駕駛艙等。但大數(shù)據(jù)模式仍存

在諸多問(wèn)題，一是數(shù)據(jù)異構(gòu)多源，跨部門(mén)數(shù)據(jù)融合不足；二是對(duì)城市

各部門(mén)業(yè)務(wù)了解不深，缺乏粘性應(yīng)用、“殺手锏”級(jí)應(yīng)用，目前仍以

可視化、動(dòng)態(tài)化展示為主；三是數(shù)據(jù)服務(wù)、能力服務(wù)供給方式不通暢，

行業(yè)部門(mén)與大數(shù)據(jù)部門(mén)未形成“依存關(guān)系”。

“新城新區(qū)模式”的數(shù)字孿生底座平臺(tái)注重加強(qiáng)孿生標(biāo)準(zhǔn)建設(shè)。

不同于大范圍的城市級(jí)數(shù)字孿生底座平臺(tái)建設(shè)模式，新城新區(qū)模式主

要針對(duì)新開(kāi)發(fā)片區(qū)，具備“一張白紙”、同步規(guī)劃同步建設(shè)、“運(yùn)行

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數(shù)字孿生城市白皮書(shū)（2023年）

機(jī)構(gòu)集約化”等明顯優(yōu)勢(shì)。新城新區(qū)模式由管委會(huì)或建設(shè)指揮部牽頭，

整體性推進(jìn)底座平臺(tái)建設(shè)，數(shù)據(jù)部門(mén)從技術(shù)層面提供支撐，業(yè)務(wù)部門(mén)

從應(yīng)用層面提出建設(shè)需求。在數(shù)據(jù)層面，伴隨新城新區(qū)建筑工程的實(shí)

施，數(shù)字孿生底座平臺(tái)能夠采集更高質(zhì)量的BIM類(lèi)數(shù)據(jù)，特別是難

以采集的地下管道、管廊等數(shù)據(jù)。在應(yīng)用方面，基于BIM的規(guī)建管

全流程閉環(huán)管理是新城新區(qū)數(shù)字孿生的重點(diǎn)應(yīng)用，契合新區(qū)工程建筑

建設(shè)需求，實(shí)現(xiàn)一張藍(lán)圖繪到底。隨著重點(diǎn)工作從城市規(guī)劃建設(shè)轉(zhuǎn)向

城市治理，新城新區(qū)普遍更加關(guān)注數(shù)字孿生對(duì)象標(biāo)準(zhǔn)建設(shè)，如探索建

立數(shù)字孿生模型分級(jí)分類(lèi)標(biāo)準(zhǔn)，各類(lèi)設(shè)施數(shù)字化交付標(biāo)準(zhǔn)，數(shù)字孿生

體數(shù)據(jù)歸集、共享、管理標(biāo)準(zhǔn)等，實(shí)現(xiàn)與國(guó)家和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范的銜接。

“市區(qū)統(tǒng)分模式”的數(shù)字孿生底座平臺(tái)加快探索，強(qiáng)化一體化銜

接。為了加強(qiáng)集約利用水平，部分地區(qū)探索“市區(qū)統(tǒng)分模式”，即按

照“市區(qū)協(xié)同、統(tǒng)分結(jié)合、兩級(jí)平臺(tái)、多級(jí)應(yīng)用”的方式，市級(jí)層面

建立一個(gè)統(tǒng)一的市級(jí)數(shù)字孿生平臺(tái)，各區(qū)、各部門(mén)、各行業(yè)根據(jù)自身

應(yīng)用需求，在市級(jí)平臺(tái)基礎(chǔ)上建設(shè)區(qū)級(jí)、部門(mén)級(jí)、行業(yè)級(jí)數(shù)字孿生平

臺(tái)；市級(jí)平臺(tái)提供基礎(chǔ)能力、基礎(chǔ)數(shù)據(jù)、共性應(yīng)用和標(biāo)準(zhǔn)化、可擴(kuò)展

的開(kāi)發(fā)環(huán)境，實(shí)現(xiàn)能力統(tǒng)一供給、應(yīng)用多級(jí)建設(shè)的目標(biāo)。市級(jí)數(shù)字孿

生平臺(tái)更注重基礎(chǔ)數(shù)據(jù)與基本功能，數(shù)據(jù)方面，構(gòu)建全市統(tǒng)一的城市

空間底座，明確孿生體模型標(biāo)準(zhǔn)格式，提供孿生體標(biāo)準(zhǔn)格式檢驗(yàn)和轉(zhuǎn)

換服務(wù)；能力方面，建設(shè)全市統(tǒng)一的能力平臺(tái)、公共算法庫(kù)、公共模

型庫(kù)，接入工具、應(yīng)用和服務(wù)，實(shí)現(xiàn)算法、模型、應(yīng)用資源統(tǒng)一管理、

能力共享，一次投入、全市使用。區(qū)級(jí)平臺(tái)更關(guān)注特色能力與應(yīng)用場(chǎng)

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數(shù)字孿生城市白皮書(shū)（2023年）

景建設(shè)，拓展專(zhuān)題空間分析、專(zhuān)業(yè)算法模型等特色能力。市區(qū)統(tǒng)分模

式能更好釋放業(yè)務(wù)部門(mén)需求意向，實(shí)現(xiàn)數(shù)字孿生應(yīng)用落地，但需要更

大的成本投入，更多的管理協(xié)調(diào)以及標(biāo)準(zhǔn)、制度等保障。

（三）數(shù)字孿生新引擎重塑底座能力服務(wù)化供給方式

由于數(shù)字孿生涉及技術(shù)較多，集成關(guān)系復(fù)雜，一方面存在規(guī)建模

式、大數(shù)據(jù)模式、新區(qū)模式等多種牽頭推進(jìn)方式，統(tǒng)籌建設(shè)難等體制

機(jī)制問(wèn)題，另一方面也存在相關(guān)引擎與數(shù)據(jù)綁定嚴(yán)重、未來(lái)能力擴(kuò)展

難等技術(shù)問(wèn)題，急需打造能力集成、生態(tài)開(kāi)放的數(shù)字孿生底座平臺(tái)，

通過(guò)將現(xiàn)有能力引擎充分解耦，與數(shù)字孿生體數(shù)據(jù)格式適配性改造，

以“服務(wù)發(fā)布器”“組件化”為上層應(yīng)用場(chǎng)景提供數(shù)據(jù)與功能服務(wù)，

實(shí)現(xiàn)主流技術(shù)廠商的能力兼容和能力開(kāi)放。

傳統(tǒng)技術(shù)引擎先解耦、后融合，打造數(shù)字孿生新引擎。雖然數(shù)字

孿生城市建設(shè)項(xiàng)目數(shù)量逐年遞增，但是高價(jià)值場(chǎng)景較少，多數(shù)項(xiàng)目只

能看不能用，主要原因在于多數(shù)“數(shù)字孿生平臺(tái)”僅是GIS引擎、

BIM引擎、渲染引擎的表面融合。這類(lèi)傳統(tǒng)技術(shù)引擎與數(shù)據(jù)綁定嚴(yán)重，

難以支撐上層應(yīng)用，可擴(kuò)展性差，需要重構(gòu)多能力集成且生態(tài)開(kāi)放的

數(shù)字孿生新引擎?，F(xiàn)有GIS引擎、BIM引擎、渲染引擎、仿真引擎、

IOT引擎等使用不同的數(shù)據(jù)格式和結(jié)構(gòu)進(jìn)行數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和管理，這些引

擎設(shè)計(jì)之初都是為了滿足專(zhuān)有功能而存在的。如BIM引擎用于BIM

模型的開(kāi)發(fā)和設(shè)計(jì)，使用的IFC、OSGB格式；GIS引擎是為GIS開(kāi)

發(fā)而設(shè)計(jì)的軟件框架。引擎與數(shù)據(jù)綁定嚴(yán)重，一方面使得各種引擎不

能真正融合，不能真正支撐場(chǎng)景建設(shè)，另一方面由于獨(dú)有數(shù)據(jù)格式的

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數(shù)字孿生城市白皮書(shū)（2023年）

限制，容易被某一類(lèi)型的技術(shù)和產(chǎn)品綁定，擴(kuò)展功能難，也將導(dǎo)致與

其他系統(tǒng)的互操作性問(wèn)題。

來(lái)源：中國(guó)信息通信研究院

圖20已有引擎數(shù)據(jù)格式與代表廠商

能力解耦與模塊化設(shè)計(jì)是數(shù)字孿生新引擎建設(shè)的必由之路。數(shù)字

孿生要實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)映射、虛實(shí)互動(dòng)、軟件定義、智能干預(yù)四大特征，需

要集成多引擎的技術(shù)能力。組件化是一種可選擇的軟件開(kāi)發(fā)模式，可

將現(xiàn)有GIS、BIM、可視化渲染、仿真、IOT等基礎(chǔ)引擎，以及AI、

仿真、大模型等能力，在城市統(tǒng)一的數(shù)字孿生體數(shù)據(jù)格式、實(shí)體數(shù)據(jù)

表達(dá)結(jié)構(gòu)上，拆解為不同功能或模塊劃分為獨(dú)立的組件，通過(guò)API

等接口進(jìn)行連接，形成一個(gè)靈活、可擴(kuò)展的“功能組件”庫(kù)，為上層

應(yīng)用按需調(diào)用。這些組件還可以分別進(jìn)行開(kāi)發(fā)、測(cè)試和維護(hù)，從而提

高整個(gè)平臺(tái)的可維護(hù)性、可擴(kuò)展性、開(kāi)發(fā)效率和靈活性。隨著技術(shù)升

級(jí)和行業(yè)需求爆發(fā)增長(zhǎng)，未來(lái)還將涌現(xiàn)出能力更強(qiáng)的引擎廠商，這些

廠商也可以以組件化形式接入數(shù)字孿生新引擎，擴(kuò)展數(shù)字孿生能力。

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數(shù)字孿生城市白皮書(shū)（2023年）

來(lái)源：中國(guó)信息通信研究院

圖21數(shù)字孿生新引擎融合路徑

根據(jù)數(shù)字孿生體、業(yè)務(wù)模型特征，構(gòu)建“組件式”數(shù)字孿生能力

域。一方面，基于數(shù)字孿生體基礎(chǔ)屬性、通用業(yè)務(wù)規(guī)則，打造數(shù)字孿

生新引擎“通用共性能力”。如基于標(biāo)識(shí)屬性建設(shè)數(shù)字資產(chǎn)管理能力

組件；基于幾何屬性構(gòu)建孿生體幾何模型能力組件；基于時(shí)空屬性構(gòu)

建時(shí)空分析能力組件；基于狀態(tài)屬性構(gòu)建IOT物聯(lián)能力組件，此外還

有視頻分析能力、物聯(lián)仿真能力、虛實(shí)交互功能等。另一方面，根據(jù)

具體業(yè)務(wù)場(chǎng)景不斷沉淀行業(yè)能力，形成數(shù)字孿生新引擎“行業(yè)個(gè)性能

力”。如水環(huán)境仿真能力、交通車(chē)流仿真能力、人流仿真能力、應(yīng)急

安防仿真能力等。

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數(shù)字孿生城市白皮書(shū)（2023年）

來(lái)源：中國(guó)信息通信研究院

圖22數(shù)字孿生新引擎能力域構(gòu)建方式

將“能力組件”進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化封裝，對(duì)外提供能力接口服務(wù)。按照

行業(yè)經(jīng)驗(yàn)以及考慮到未來(lái)平臺(tái)的使用需求，需要對(duì)每個(gè)能力域的具體

能力進(jìn)行拆分，形成標(biāo)準(zhǔn)化能力組件。如圖像渲染可視化包括解析渲

染、場(chǎng)景構(gòu)建、相機(jī)管理等API；時(shí)空分析包括二維空間分析、三維

空間分析、單點(diǎn)時(shí)空分析和多點(diǎn)時(shí)空分析等API。根據(jù)調(diào)用頻度、調(diào)

用數(shù)據(jù)規(guī)模等，設(shè)計(jì)各個(gè)組件服務(wù)接口。一般來(lái)說(shuō)平臺(tái)API集成方式

分為兩種方式，一種是針對(duì)后端分析計(jì)算類(lèi)API，主要形式為RESTful

API，通過(guò)智能網(wǎng)關(guān)可以集成該類(lèi)型的API接口服務(wù)；另一種是針對(duì)

前端渲染、交互操作類(lèi)API，主要是為開(kāi)發(fā)API或SDK。未來(lái)，通

過(guò)數(shù)據(jù)適配器的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化方式，可實(shí)現(xiàn)主流廠家API的兼容集成。

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數(shù)字孿生城市白皮書(shū)（2023年）

來(lái)源：中國(guó)信息通信研究院

圖23數(shù)字孿生新引擎能力域與接口服務(wù)

數(shù)字孿生新引擎將使低代碼、積木式搭建應(yīng)用場(chǎng)景成為可能?；?/p>

于底座平臺(tái)能力，構(gòu)建數(shù)字孿生低代碼開(kāi)發(fā)中心，以組件化、低代碼、

配置式支持應(yīng)用場(chǎng)景建設(shè)。面向政府或企業(yè)內(nèi)部的數(shù)字孿生底座平臺(tái)，

可在平臺(tái)里建立低代碼開(kāi)發(fā)中心，提供數(shù)字孿生體資產(chǎn)的自由編排、

數(shù)據(jù)自動(dòng)導(dǎo)入、實(shí)體關(guān)系關(guān)聯(lián)以及業(yè)務(wù)掛接等低代碼服務(wù)能力，支持

開(kāi)發(fā)者快速配置定制簡(jiǎn)單業(yè)務(wù)場(chǎng)景。面向外部企業(yè)和個(gè)人，可在公共

開(kāi)放平臺(tái)中建設(shè)數(shù)字孿生低代碼開(kāi)發(fā)中心，對(duì)外開(kāi)放脫敏的數(shù)據(jù)服務(wù)、

組件服務(wù)。開(kāi)發(fā)者中心將整合豐富的開(kāi)發(fā)接口或開(kāi)發(fā)工具包及開(kāi)發(fā)指

南等說(shuō)明文檔，提供WEB開(kāi)發(fā)、APP開(kāi)發(fā)、各類(lèi)API服務(wù)、文檔參

考、開(kāi)發(fā)工具下載等功能，支撐應(yīng)用場(chǎng)景的開(kāi)發(fā)和建設(shè)使用。

四、城市應(yīng)用場(chǎng)景：以業(yè)務(wù)流程規(guī)則建模為手段，實(shí)現(xiàn)

仿真推演深度應(yīng)用

當(dāng)前，大多數(shù)地區(qū)的數(shù)字孿生城市應(yīng)用水平還停留在較低水平，

即視頻采集分析、物聯(lián)感知報(bào)警、場(chǎng)景三維可視、人工派單調(diào)度、系

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數(shù)字孿生城市白皮書(shū)（2023年）

統(tǒng)通信指揮、結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)分析、信息發(fā)布等，缺乏對(duì)城市運(yùn)行業(yè)務(wù)規(guī)

則全面刻畫(huà)、分析呈現(xiàn)能力，以及復(fù)雜運(yùn)行機(jī)理仿真推演支撐智能決

策的能力，難以實(shí)現(xiàn)“數(shù)字世界仿真、物理世界執(zhí)行”的目標(biāo)。隨著

業(yè)界對(duì)運(yùn)行仿真推演等深層次應(yīng)用需求增加，開(kāi)展業(yè)務(wù)流程的細(xì)化分

解和業(yè)務(wù)規(guī)則的機(jī)理建模，并沉淀形成一系列業(yè)務(wù)組件，成為應(yīng)用走

深拓廣的重要方向。

（一）數(shù)字孿生技術(shù)應(yīng)用向城市多個(gè)行業(yè)滲透拓展

城市治理領(lǐng)域，重在精細(xì)管控，減少公共損失。面向城市生命線

綜合態(tài)勢(shì)感知、降雨排水仿真推演預(yù)警、大型活動(dòng)安保、城市建筑消

防模擬演練、自然災(zāi)害應(yīng)急指揮調(diào)度等重點(diǎn)應(yīng)用場(chǎng)景，數(shù)字孿生城市

具有全維度多尺度空間數(shù)據(jù)和物聯(lián)感知數(shù)據(jù)，可實(shí)時(shí)在線呈現(xiàn)與推演

此類(lèi)場(chǎng)景。圍繞致災(zāi)因子、承載體運(yùn)行狀態(tài)和隱患特征等海量監(jiān)測(cè)數(shù)

據(jù)，通過(guò)數(shù)字孿生城市基礎(chǔ)平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)了“能監(jiān)測(cè)、會(huì)預(yù)警、快決策、

同響應(yīng)、精處置”的預(yù)警響應(yīng)重塑性轉(zhuǎn)變，有助于解決“隱患發(fā)現(xiàn)難、

人工探測(cè)難、預(yù)警效率低、響應(yīng)處置慢、管理?xiàng)l塊亂”等問(wèn)題，將安

全事故苗頭扼殺于搖籃中，為行業(yè)主管部門(mén)面向突發(fā)事件的預(yù)測(cè)預(yù)警、

決策調(diào)度和應(yīng)急處置提供強(qiáng)大的決策支持，在減少企業(yè)和政府的經(jīng)濟(jì)

損失、避免人民群眾傷亡等方面發(fā)揮重要作用。

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數(shù)字孿生城市白皮書(shū)（2023年）

來(lái)源：中國(guó)互聯(lián)網(wǎng)協(xié)會(huì)數(shù)字孿生技術(shù)應(yīng)用工作委員會(huì)

圖24基于數(shù)字孿生的城市安全風(fēng)險(xiǎn)綜合監(jiān)測(cè)預(yù)警平臺(tái)

城市交通領(lǐng)域，重在模擬推演，促進(jìn)高效通行。當(dāng)前，數(shù)字孿生

城市交通應(yīng)用以高速公路安全控制、營(yíng)運(yùn)車(chē)輛運(yùn)行安全、城市道路交

通誘導(dǎo)、智慧停車(chē)等場(chǎng)景為代表，數(shù)字孿生技術(shù)在數(shù)據(jù)匯聚、數(shù)據(jù)可

視化、模型推演、數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)決策、動(dòng)態(tài)管控方面的應(yīng)用效果顯著，通

過(guò)系統(tǒng)收集交通實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)，運(yùn)用在線仿真、大規(guī)模網(wǎng)絡(luò)拓?fù)溆?jì)算、

交通流分析等創(chuàng)新技術(shù)模擬、預(yù)測(cè)交通運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)對(duì)交通運(yùn)行監(jiān)測(cè)、

動(dòng)態(tài)建模、管控評(píng)價(jià)、決策支持的四位一體的現(xiàn)代化智慧交通管理。

如以交通信號(hào)燈為載體，通過(guò)前端在交通流量較大的關(guān)鍵路段、橋梁

或者隧道做交通數(shù)據(jù)分析，用于精準(zhǔn)的疏導(dǎo)和事故預(yù)防，在一定程度

上推動(dòng)了城市交