数字孪生城市白皮书（2023年）

中 国 信 息 通 信 研 究院中国互联网协会中国通信标准化协会2023年12月 版权声明 本白皮书版权属于中国信息通信研究院、中国互联网协会和中国通信标准化协会，并受法律保护。转载、摘编或利用其它方式使用本白皮书文字或者观点的，应注明“来源：中国信息通信研究院、中国互联网协会和中国通信标准化协会”。违反上述声明者，编者将追究其相关法律责任。 前言 2017年“数字孪生城市”概念被首次提出，2021年我国“十四五”规划纲要明确“探索建设数字孪生城市”，2023年《数字中国建设整体布局规划》再次提出“全面提升数字中国建设的整体性、系统性、协同性”以及“探索建设数字孪生城市”等要求。数字孪生城市建设已进入快车道，成为实现城市治理现代化、培育新兴产业集群、促进数据要素价值化的重要抓手。经过五六年探索，数字孪生城市相关技术、应用、产业、标准、机制等不断发展完善。深圳、上海、苏州等发达地区率先启动城市级数字孪生底座的整体性建设。全国多地加快数字孪生应用场景创新实践，数字孪生相关产业成为新增长极。业界对数字孪生城市的价值认知发生转变，纷纷入局推进建设。 中国信息通信研究院已连续5年发布数字孪生城市白皮书，先后阐述了数字孪生城市的概念框架、技术平台架构、核心能力要素、标准与应用、实施路径等内容。近年来，实践发现数字孪生城市在全要素表达、决策仿真、以虚预实等方面的价值仍未显现，中国信息通信研究院联合业内企业，充分借鉴既有科研成果和实践经验，提出城市数字孪生体、对象语义化和场景语义化模型、数字孪生新引擎等数字孪生城市建设的新路径新方法，以期突破多元异构数据难融合、技术互操作有壁垒、场景价值难显现等发展瓶颈，推动数字孪生城市真正落地。 今年白皮书共分为六章，第一章从政产学研用多视角系统分析数字孪生城市总体态势；第二至第五章从数据资源、能力平台、应用场 景、制度保障等维度，阐述城市数字孪生体、数字孪生底座平台、业务场景建模等研究进展、推进思路与演进方向；第六章面向未来展望了数字孪生城市发展趋势。内容可总结为以下三个点： 一是数字孪生城市呈现良好发展态势。全球政策从战略框架向系统性落地推进，市场规模呈现平稳增长，学术科研持续活跃，数据重构、技术引擎开放融合发展趋势明显，标准化工作加速推进，产业界“组团式”共创合作生态，各地区高度重视城市数字孪生底座建设。 二是数据、平台、应用、制度四大核心要素加快重构与创新发展。数据资源方面，以城市对象建模为核心，建立全面反映城市对象状态的“数字孪生体”，关联挂接与其相关的各类属性，同时将属性标签化，为数据资产化、业务仿真推演等奠定基础。能力平台方面，将对象建模和场景建模形成的标签转化为能力组件，依托城市已建功能性平台，融合打造能力集成、生态开放的一体化数字孪生底座平台将成为地方政府未来建设选择。应用场景方面，以“业务仿真建模”理论为依据，以流程和规则解构复杂场景，同时将流程和规则标签化，释放数字孪生体、能力平台价值，最终推动业务流程优化与再造。体制保障方面，地方政府的认知发生转变，正形成总体性设计、生态化建设、场景需求牵引的发展思路。 三是AI大模型、复杂系统研究、高阶数字孪生将为数字孪生城市发展带来新未来。在AI大模型加持、复杂系统的运行规则被全面数字化、人文属性增强等条件下，数字孪生城市自主性、智能化、自适应将极大增强，逐渐达到机器智能和人的智慧高度协同发展状态。 目录 一、 数字孪生城市建设取得新进展......................................................................... 1 （一）全球政策：数字孪生技术应用从整体战略框架向系统落地推进....... 1（二）市场进展：市场规模呈现平稳增长，实施内容进一步走深拓广....... 3（三）科研突破：学术研究持续活跃，城市领域更关注复杂系统研究....... 6（四）技术热点：城市孪生体推动数据重构，多引擎融合集成趋势明显... 9（五）标准制定：团标行标加快推进，孪生对象与业务场景成突破重点..11（六）产业动态：产业界组团式共创合作生态，行业巨头开放技术生态. 14（七）实践认知：城市一体化数字底座建设加速，数据资源成统筹焦点. 15二、 城市数据资源：以对象建模重组数据，为资产化和业务仿真奠定基础... 17（一）城市数据资源按照对象“数字孪生体”进行重组............................. 18（二）坚持需求导向、持续优化原则，构建数字孪生体............................. 22（三）数字孪生体有力推进城市数据资产化、价值化................................. 23三、 城市能力平台：已建功能性平台加速融合，底座平台重构能力服务方式26（一）城市已建功能性平台加速开展“平台级融合”................................. 26（二）数字孪生底座平台建设探索初步形成四种模式................................. 29（三）数字孪生新引擎重塑底座能力服务化供给方式................................. 32四、 城市应用场景：以业务流程规则建模为手段，实现仿真推演深度应用... 36（一）数字孪生技术应用向城市多个行业渗透拓展..................................... 37（二）数字孪生技术应用从可视向可算可用可控深化................................. 41（三）系统分析、场景模型有助于业务变革、流程重塑............................. 42五、 城市制度保障：加快认知转变和机制创新，保障数字孪生城市落地....... 44（一）数字孪生城市有力促进治理与产业双升级，政府认知加快转变..... 44（二）建立与复杂系统相适应的统筹机制，加强多方合作与协同推进..... 46六、 数字孪生城市建设与发展展望....................................................................... 48（一）AI大模型赋能数字孪生体，自主性、自适应城市将成为可能........ 48（二）城市运行规则机理建模加快，复杂系统数字孪生将成建设重点..... 49（三）数字孪生城市将增强人文、社会等属性，达到更高阶智慧状态..... 50 图 目 录 图1国外主要经济体数字孪生相关政策变化趋势................................................. 2图2国内数字孪生政策变化趋势............................................................................. 3图3每年新增数字孪生相关招投标项目数量和金额............................................. 4图4数字孪生、CIM、BIM中标项目数量情况..................................................... 5图5主导部门项目数量变化情况............................................................................. 6图6数字孪生发文量时间分布情况（截至2023年11月）..................................7图7各国数字孪生领域发表论文数量..................................................................... 7图8全球数字孪生、数字孪生城市论文量............................................................. 9图9数字孪生体数据融合三大趋势....................................................................... 10图10数字孪生融合引擎发展趋势..........................................................................11图11标准涉及领域变化情况..................................................................................12图12团体数量及团体性质变化情况..................................................................... 13图13数字孪生城市各地实践经验......................................................................... 16图14城市数据底座建设阶段................................................................................. 17图15数字孪生体按需组装..................................................................................... 19图16数字孪生体对象及业务元数据..................................................................... 21图17数字孪生体数字资产管理机制..................................................................... 25图18孪生体数字资产运营模式............................................................................. 26图19城市已建功能性平台关系............................................................................. 28图20已有引擎数据格式与代表厂商..................................................................... 33图21数字孪生新引擎融合路径............................................................................. 34图22数字孪生新引擎能力域构建方式................................................................. 35图23数字孪生新引擎能力域与接口服务............................................................. 36图24基于数字孪生的城市安全风险综合监测预警平台..................................... 38图25数字孪生车路协同示意图............................................................................. 39图26数字孪生水利应用示意图.........................................................................