2019-2020数字孪生城市研究报告

2019-2020数字孪生城市研

究报告

2019年10月

目录

一、数字孪生城市发展概况 (1)

（一）理念引领，各地纷纷提出建设数字孪生城市 (1)

（二）产业响应，各类企业抢抓商机激活ICT 产业链 (2)

（三）资本助力，数字孪生城市板块崛起倍受市场关注 (4)

（四）场景先行，数字孪生部分应用先行先试初显成效 (4)

二、数字孪生城市总体架构与核心平台 (8)

（一）三横两纵总体架构 (8)

（二）泛在感知与智能设施管理平台 (11)

（三）城市大数据平台 (13)

（四）城市信息模型平台 (16)

（五）共性技术赋能与应用支撑平台 (18)

三、数字孪生城市关键技术要素 (21)

（一）新型测绘：快速采集地理信息 (21)

（二）标识感知：实时“读写”真实城市 (27)

（三）协同计算：高效处理海量数据 (33)

（四）全要素表达：精准“描绘”城市前世今生 (36)

（五）模拟仿真：在数字世界推演城市运行态势 (44)

（六）深度学习：推动城市自我学习智慧成长 (48)

四、数字孪生城市典型应用场景 (53)

（一）城市规划仿真：形成全局最优决策 (53)

（二）城市建设管理：项目进度可视化管控 (55)

（三）城市常态管理：“一盘棋”综合治理 (59)

（四）交通信号仿真：最大化道路通行效能 (62)

（五）应急演练仿真：应急预案更加贴近实战 (67)

（六）公共安全防范：让“雪亮”更“明亮” (70)

（七）公共服务升级：感同身受的体验 (72)

五、数字孪生城市未来发展展望 (74)

（一）有望全面激活智慧城市产业 (74)

（二）有望重塑城市治理结构和规则 (75)

（三）数字孪生城市的推进实施建议 (76)

前言

数字孪生城市理念自提出以来不断升温，已成为新型智慧城市建设的热点，受到政府和产业界的高度关注和认同。当前，各地对数字孪生城市规划和建设的需求非常强烈，但数字孪生城市究竟如何建设，各方仍是感到非常困惑，技术方案和实施路径亟待规范和明晰。本报告通过对数字孪生城市所涉及的关键技术以及技术之间的集成关系、所包含的核心平台以及平台之间的协同性，以及体现数字孪生特色的典型应用场景进行深入剖析，力图对数字孪生城市的建设方案进行通用化提炼抽取，并对国内外相关产业和服务供给进行梳理，从而为各地建设实施数字孪生城市提供帮助和引导。

从关键技术看，与传统智慧城市相比，数字孪生城市技术要素更复杂，不仅覆盖新型测绘、地理信息、语义建模、模拟仿真、智能控制、深度学习、协同计算、虚拟现实等多技术门类，而且对物联网、人工智能、边缘计算等技术赋予新的要求，多技术集成创新需求更加旺盛。其中，新型测绘技术可快速采集地理信息进行城市建模，标识感知技术实现实时“读写”真实物理城市，协同计算技术高效处理城市海量运行数据，全要素数字表达技术精准“描绘” 城市前世今生，模拟仿真技术助力在数字空间刻画和推演城市运行态势，深度学习技术使得城市具备自我学习智慧生长能力。

从核心平台看，数字孪生城市在传统智慧城市建设所必须的物联网平台、大数据平台、共性技术赋能与应用支撑平台基础上，增加了城市信息模型平台，该平台不仅具有城市时空大数据平台的基本功能，更重要的是成为在数字空间刻画城市细节、呈现城市体征、推演未来趋势的综合信息载体。此外，在数字孪生理念加持下，传统的物联网平台、大数据平台和共性技术赋能与应用支撑平台的深

度和广度全面拓展，功能、数据量和实时性大大增强，如与数字孪生相关的场景服务、仿真推演、深度学习等能力将着重体现。

从应用场景看，数字孪生城市的全局视野、精准映射、模拟仿真、虚实交互、智能干预等典型特性正加速推动城市治理和各行业领域应用创新发展。尤其在城市治理领域，将形成若干全域视角的超级应用，如城市规划的空间分析和效果仿真，城市建设项目的交互设计与模拟施工，城市常态运行监测下的城市特征画像，依托城市发展时空轨迹推演未来的演进趋势，洞察城市发展规律支撑政府精准施策，城市交通流量和信号仿真使道路通行能力最大化，城市应急方案的仿真演练使应急预案更贴近实战等。在公共服务领域，数字孪生模拟仿真和三维交互式体验，将重新定义教育、医疗等服务内涵和服务手段。同时，基于个体在数字空间的孪生体，城市将开启个性化服务新时代。

从未来发展看，随着数字孪生城市建设持续深入和功能的不断完善，未来生活场景将发生深刻改变，超级智能时代即将到来。同时，技术加速集成创新将打破智慧城市现有产业格局，促使产业重新洗牌，新的独角兽可能出现。此外，技术的变革将倒逼管理模式的变革，正如生产力进步引发生产关系的变化，数字孪生城市的建设和运行，将推动现有城市治理结构和治理规则重塑调整。