城市数字孪生标准化白皮书（2022版）全国信标委智慧城市标准工作组2022年1月 指导委员会：戴 红 孙文龙 范科峰 钱 恒 荣文戈 尹洪涛 黄湘岳 张 军编写组成员：张 群 张红卫 陈亚军 朱伟佳 李 赟陈 才 张育雄 柏 翔 李洪飞 陆一昕 张焜棋 姚俊华 郑文龙 彭革非 金 程 崔 昊 刘俊伟 冯晓蒙 李君兰 周 波 安小米 梁永增 田 晶 雒冬梅 王 佳 姚新新 孙国刚 董 南 郑庆国 王树东李 腾 刘 文 徐博雅 于 浩 周微茹 谢芳荻 牟 蕾 何望君 蒋波涛 王佳裕 李 巍 何转琴 庄广新 王 妍 张 程 宋剑锋 何洪路 傅 蕾 陈 武 梅一多 刘 佳 杨 钰 张佳宁 章建兵 梁昌征 尹培培 郭兴海 赵 伟 杨广贺 王 潇 周 刚 刘 莎 倪宏玉 鲁 静 编写单位：中国电子技术标准化研究院腾讯云计算 ( 北京 ) 有限责任公司深圳市南山区政务服务数据管理局北京五一视界数字孪生科技股份有限公司华为技术有限公司太极智慧城市运营服务（天津）有限公司北京市建筑设计研究院有限公司中国人民大学建设综合勘察研究设计院有限公司中国测绘科学研究院智慧神州（北京）科技有限公司杭州数梦工场科技有限公司山东省计算中心（国家超级计算济南中心）上海商汤智能科技有限公司杭州海康威视数字技术股份有限公司北京睿呈时代信息科技有限公司中国城市规划设计研究院上海仪电（集团）有限公司阿里云计算有限公司成都四方伟业软件股份有限公司上海逸迅信息科技有限公司中国信息通信研究院软通智慧科技有限公司盈嘉互联（北京）科技有限公司中国联合网络通信有限公司智能城市研究院泰瑞数创科技（北京）有限公司中睿信数字技术有限公司中移雄安信息通信科技有限公司成都秦川物联网科技股份有限公司山东浪潮新基建科技有限公司京东城市（北京）数字科技有限公司国网上海市电力公司浦东供电公司建信金融科技有限责任公司云从科技集团股份有限公司上海数字产业发展有限公司中关村科学城城市大脑股份有限公司特斯联科技集团有限公司中电莱斯信息系统有限公司北京电信规划设计院有限公司上海数据交易中心有限公司成都市标准化研究院深圳消安科技有限公司本白皮书版权属于全国信标委智慧城市标准工作组。使用说明：未经全国信标委智慧城市标准工作组事先的书面授权，不得以任何方式复制、抄袭、影印、翻译本文档的任何部分。凡转载或引用本文的观点、数据，请注明“来源：全国信标委智慧城市标准工作组”。版权声明 目录前 言 ...................................................................................................11.城市数字孪生概述 ........................................................................31.1 城市数字孪生内涵及概念模型 ...................................................31.2 城市数字孪生典型特征 ............................................................51.3 城市数字孪生相关方 ...............................................................71.4 城市数字孪生技术参考架构 ......................................................81.5 城市数字孪生关键技术 ............................................................101.6 城市数字孪生典型应用场景 ......................................................162.城市数字孪生发展现状 ...............................................................212.1 政策引导现状 ........................................................................212.2 产业生态现状 ........................................................................262.3 总体发展趋势 ........................................................................292.4 面临的问题与挑战 ..................................................................313.城市数字孪生标准化现状 ............................................................353.1 国际标准化现状 .....................................................................353.2 国内标准化现状 .....................................................................364.城市数字孪生标准体系 ...............................................................394.1 标准体系总体框架 ..................................................................394.2 标准分体系描述 .....................................................................404.3 标准明细表 ...........................................................................435.城市数字孪生标准化建议 ............................................................51 城市数字孪生标准化白皮书（2022版）1当前，城市数字孪生已经发展成为支撑智慧城市的重要技术手段。城市数字孪生通过在数字空间对城市物理空间和社会空间进行全要素表达、全过程呈现、全周期可溯，实现城市全面感知、虚实交互、智能决策、精准控制，推动城市智能化、智慧化发展。2021 年 3 月，《中华人民共和国国民经济和社会发展第十四个五年规划和 2035年远景目标纲要》（简称“十四五”规划纲要）发布，明确指出“完善城市信息模型平台和运行管理服务平台，构建城市数据资源体系，推进城市数据大脑建设”“探索建设数字孪生城市”，为城市数字孪生营造了良好的发展环境。标准是促进技术和应用创新发展的重要抓手。2021 年 12 月，国家标准化管理委员会、网信办、科技部、工信部等十部门联合印发《“十四五”推动高质量发展的国家标准体系建设规划》。该规划明确指出“围绕智慧城市分级分类建设、基础设施智能化改造、城市数字资源利用、城市数据大脑、人工智能创新应用、城市数字孪生等方面完善标准体系建设”，明确将城市数字孪生纳入智慧城市标准体系的重要组成部分。但是，城市数字孪生领域国际国内标准化工作仍处于起步阶段，亟待整体规划、加速推进。为做好城市数字孪生标准化工作整体规划，有序推动相关标准制定与应用实施工作，全国信标委智慧城市标准工作组组建了城市数字孪生专题组，并联合相关单位编制了《城市数字孪生标准化白皮书（2022 版）》（简称“本白皮书”）。本白皮书在系统研究城市数字孪生内涵、典型特征、相关方等基础上，构建了城市数字孪生技术参考架构，并梳理了城市数字孪生关键技术和典型应用场景。同时，总结了城市数字孪生发展现状、发展趋势、面临的问题与挑战及国际国内标准化现状。在此基础上，本白皮书探索形成了“城市数字孪生标准体系总体框架（1.0 版）”，并提出了拟研制标准建议和标准化工作建议。本白皮书构建了城市数字孪生标准化路线图，为后续相关标准研制、应用实施指明了方向。前 言 2城市数字孪生概述01 城市数字孪生标准化白皮书（2022版）31.城市数字孪生概述数字孪生技术与各产业的深入融合能够有力推动各产业智能化发展进程，成为信息化时代产业变革的强大助力。近年来，数字孪生技术在城市领域的应用进入了探索实践阶段。随着智慧城市发展理念不断变革和数字孪生相关技术不断发展，城市数字孪生的理念孕育而生。城市数字孪生契合了当前为产业转型升级赋能的战略需求，是城市在物理空间、社会空间、数字空间融合发展的基础技术手段。城市数字孪生是智慧城市建设新的创新源和发力点，将成为智慧城市发展新阶段的核心底座。1.1 城市数字孪生内涵及概念模型城市数字孪生是利用数字孪生技术，以数字化方式创建城市物理实体的虚拟映射，借助历史数据、实时数据、空间数据以及算法模型等，仿真、预测、交互、控制城市物理实体全生命周期过程的技术手段，可以实现城市物理空间和社会空间中物理实体对象以及关系、活动等在数字空间的多维映射和连接。图1 城市数字孪生概念模型 4城市数字孪生的概念模型如图 1 所示。城市数字孪生概念模型包括物理空间、社会空间、数字空间三个部分。分别描述如下：物理空间：物理空间包含城市时空位置、城市要素和城市生态环境。其中，时空位置是城市地理时间空间信息，包含城市各实体和实体间的时间、坐标信息和高程信息等；城市要素是构成城市的各类物理实体的总称，包含城市道路交通设施、能源设施、信息设施等；城市生态环境是构成城市自然环境的要素，包含土壤、植被、大气、水资源、物候、天气等。城市数字孪生物理空间是保障城市经济社会发展的重要支撑。社会空间：社会空间包含城市中的组织、活动、关系以及逻辑，用于描述城市社会中个体与个体、个体与群体、群体与群体等关系和活动的总和。其中，城市发展和社会治理中多元参与主体构成组织要素；多元参与主体围绕城市生活、生产和生态所开展的各类政治、经济、文化等活动构成活动要素；多元参与主体间相互作用并产生多维层次关系构成关系要素；社会关系变化和迁移过程所遵循的规律构成逻辑要素。数字空间：数字空间是与物理空间和社会空间映射连接形成的第三个关键空间。数字空间是城市数字孪生的载体。通过对城市物理空间和社会空间所包含城市要素实体的全域历史及实时数据的采集、汇聚、建模、分析以及反馈，数字空间完成对城市要素及活动的全周期可溯、动态迭代以及实时反馈，实现城市多维仿真、智能预测、虚实交互、精准控制。城市数字孪生为智慧城市深入建设、迭代升级提供支撑能力。城市数字孪生通过应用数字孪生技术实现城市物理空间、社会空间以及数字空间在时间维度和空间维度更加精准的映射、更加紧密的联接和更加多维的联动，通过物联网、人工智能、区块链等新一代信息技术实现三元空间的协同演进和共生共智，进一步满足“人”在城市生活、生产、生态的各类需求，服务“以人为本”的智慧城市建设初心。 城市数字孪生标准化白皮书（2022版）51.2 城市数字孪生典型特征（1）全面感知城市数字孪生以全面感知为前提。城市是一个复杂巨系统，时刻处于发展变化中