2023年中国数字孪生城市行业研究报告.docx

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1、拉齐共识么蔑字挛生城市?数字学生，从何而来现处于行业应用探索期,数字挛生城市具有规模应用潜力数字学生这一概念发源于NASA,广泛应用于工业，并迅速成为了各地政府城市运营和管理的抓手。随着数字学生技术完善和行业渗透，李生对象从微观的资本密集型产品/设备向宏观的大型复杂城市空间拓展，数字李生城市市场机遇与挑战数字李生的前世今生：发展历程与应用领域探索起源于：航天航空领域率先商用三NASAf；MichaeIGrievesfKA-CC-八C一1960s构建多个地面半物理模拟器，用于宇航员和任务控制人员的操作培训和故障处理2002年发表“P1M”概念设想，并先后提出镜像空间模型、信息镜像模型”概念,对数

2、字挛生的基本框架做出了清晰的表达和高度的归纳CAD/CAE系列软件等预先技术为ZD1k+数字挛生奠定了技术基础Tw40、TO耳联网、智能制造战略提供了创新发展的机遇国;扩展应用于：城市AFR1,机身数字李生(ADT)2009&201：1年发起AD项目并做出DigitaITwin”这一表述。机身生命周期健康管理，致力于提升运维效率和使用寿命。于2011年发表相关文献NASAt52010在技术路线图TeChnOIOgyArea1I中首次提出DigitaITwin这一概念并作出定义GR西门子、谢等2015年工业软件巨头陆续发布数字享生产品及解决方案覆盖电力、能源制造业、汽车等细分行业j5?,Virt

3、uaISingapore2015年三维动侬和办作平台，用于姗规划、部门协调、公共服务等2023年&2023年在全国各级城市全面推进数字挛生建设，探索建设数字挛生城市2023年发布英国国家数字挛生体原则，指导国家数字李生发展建设，设定国家级标准2023年建立一个全面和高精度的数学李生地球，监测用膜拟气候康、人娄励和麒事件等注释：1、P1M,Product1ifecycIeManagement,产品生命周期管理；2、AFR1AirForCeReSearCh1abOratOry,美国空军研究实验室.来源：公开资料，艾瑞咨询研究院自主研究及绘制.如何理解数字挛生城市数字挛生概念在城市空间的应用,服务于

4、城市全生命周期无论是数字学生还是数字李生城市，其定义都在专家、学者和相关从业人员的研究与实践中不断的优化调整。相较于数字挛生,数字学生城市圈定了城市这一地理空间范围，内涵定义脱离了抽象理念，扎根于“智慧城市这一优渥土壤，数字学生城市的原理、功能、预期用途和受益方也更为清晰明朗。通过融合、提炼现有报告内容成果，解构数字李生城市的内涵特征，艾瑞认为数衿生城市字世界中创建一个同物理实体城市外观T、行动T、思想T的数字虚拟城市，实现对现实世界的监测、诊断、回溯、预测和决策控制，用于实体城市的规划、建设、治理和优脩全生命周期管理，提高城市运行效市民居住体验。佐治亚理工学院,数字李生城市的定义梳理中国信通

5、院，数字李生城市研!告(2018)数字挛生城市基于数字化标识、自动化麟口、网络化连接、普惠化计算、智能化控制、平台化服务的信息技术体系和城市信息空间模型，在数字空间再造一个与物理城市匹配对应的数字城市，全息模拟、动态监控、实时诊断、精准预测城市物理实体在现实环境中的状态，推动城市全要素数字化和虚拟化、全状态实时化和可视化、城市运行管理协同化智能化，实现物理城市与数字城市协同交互、平行运转(Smartcitydigita1twins智慧城市的数字享生是T智能的、支持物联网(IoT)的、数据丰富的城市虚拟平台，可用于复制和模拟变化发生在真实城市中，以提高城市的复原力、可持续性和宜居性世界经济论坛&

6、信通院，数字李生城市:框架和全球实践数字挛生城市是数字李生概念在智慧城市建设中的新应用模式一即辘字空间中重建Y复杂的、巨大的系统，与现实世界进行映射和交互，实现城市物理维度和数字维度之间的交互全国信标委智慧城市标准工作组，城市数字孳生标准化白皮书城市数字李生是利用数字挛生技术，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又搀以及关系、活动等在数字空间的多维映射和连接数字挛生城市和智慧城市的关系智慧城市的新高度，新型智慧城市建设的最佳助力二十余年来,我国

7、城市信息化发展经历了数字城市、智慧城市到新型智慧城市三个阶段,城市信息化也从数字化向网络化、智能化发展。新型智慧城市总结了前期建设中存在的问题（烟囱等），强调以人为本，以数字李生城市为核心理念,以城市信息模型为新型智慧城市建设的核心支撑，以智慧空间治理、解决城市病为核心应用，赋蹒型城镇化发展。简单的说，新型智慧城市包含了数字李生城市，数字挛生城市崎型智慧城市建设的组成部分和当前最优解决方案，是数字城市、智慧城市乃至城市信息化的高级阶段，是未来新型城镇化建设的工作重点。城市信息化发展阶段I以人为本I智能感知）全面互联k深度融合资源共享（协同运作I卜智能服务k激励创新I借由数字孳生技术，实现全量信

8、息的汇聚和管理，城市全生命周期的科学管理-全面的、双向的、实时的豆杂巨系统通过物联网实现对物理城市的全面感知，以解决各方面的智能化决策支掾问题局部的、双向的、动态的智能系统城市信息化第二阶段智慧城市2012城市信息化第一阶段数字城市单纯将城市各部门、各行业信息的传统物理媒介（纸质文件资料等）转变成可计算存储的数字系统零散的、单向的、睁态的电子副本加深理解数字挛生城市如何实现？数字挛生城市的技术体系总览具有多学科交叉会聚、多技术跨界融合的典型特征数字李生城市不是单一技术，而是以积木式组辎合了物联网、檄据、BIM.GIS,人工智能等多项前沿技术的“巨技1目前前端传感器设备产业链相术复杂性和建设难度

9、不言而喻，但与此同时具有一定的历史积累和产业S点主要g焦在嘘管理、信息崛和仿真分析三个环节，本章后续页面将针对其中的重点内容展开分析。对完善，稳定高速的通信随着5G普及有望实现，在技术进步及利好政策驱动下云服务的应用逐渐深入，数字李生城市亟多技术融合，自下而上、由实入虚再入实，形成了支嬲字李生城市技术理念的、运行机制闭环的技术堆栈.数字挛生城市的技术堆栈应用层场景应用空间规划城区交通地下管廊安全应急环保水务园区社区仿真层仿真分析城市交通仿真I排水防涝仿真I城市宜居环境仿真I能耗仿真I消防仿真I风环境仿真IIT基础设施城市信息模型C1M场景建模3DGISIIBIMII语义模型WebG1渲染UE/

10、Unity氐代码引擎数据层感知层数据管理数据标准与接入I数据融合与治理I数据存储与计算I数据挖掘与分析I数据安全与开放数据通信WiFiIZigbee|蓝牙|4G5GNBIoT物联采集传感器IRFIDI视频监控I智能化设备I1BS与高精度定位物理对象道路环境事件其恸沛韶牛关键技术环节关键技术环节重点解析I数据层物联网平台设备接入能力是挛生城市建设的基础广泛布设的传感器设备和全面连接的智能化设备是数字挛生城市建设的基础和前提条件，也是学生城市动态数据养分的来源。设备的接入、通信、控制和联动是物联网的基本功，但在学生全面感知需求下,百分之百的存量/新增设备与平台双向通信使得建设难度大幅提升。面对多源

11、异构通信协议，厂商物联网平台主要通过设备直连、网关接入和云云对接三种方式建立高并发、稳定、可靠、安全的设备通信，以求消除海量终端通信协议的差异、统一标准，但网关接入设备类型受限、设备接口不标准/被占用/无法新增等难题仍存在，依靠平台侧软件集成的方式解决问题不可避免的造成了项目建设进度的璃筑，国家/行业层面亟需出台相关标准，在下TiSS更新周期中实现物联网通信协议的统一。数字挛生城市设备接入方案过窗直至用于具备蜂窝模组、WiFi模组及有线网卡的直连设备，如物联网电表（3G/4G）等mqIP设备HTTP(S)标准协议，直连上云，双向交互已接入第三方平台的设备和数据已上传本地IT系统的设备CoAPA

12、MQP第三方异构平台/内部系统串口、网口专用接口网入适用于局域网设备或出于网络安全考虑不能直接接入互联网的设备，工业和楼宇自动化领域的行标设备接入为典型应用。此勺卜，1oRa设备需经由1oRa网关接入。网关/边缘设备云云对接标准协议代理交互关键技术环节重点解析I数据层GarbageIn,GarbageOut,时空数据的高效管理至关重要城市是自然与社会深度耦合的复杂系统，包含了自然资源和人造实体的动态、静态要素,要素的数字化、集约化管理形成了城市时空大数据资产。下表中,时空基础数据和相关业务专题数据支撑着真实、精准的城市信息模型构建,物联感知数据沿分布式算力网络流动革新，从蹴据经清洗、加工、标签

13、化逐步蜕变为专题数据以供上层BI分析调用。低质的数据来源输入必然导致低质的输出（GIGO）,时空大数据的高效管理对李生系统的价值释放至关重要，是使能北向应用的数字底座。此外，海工多维、实时、m睛化的E数字Z控雌累积将对里生城市时空数未来城市基础设施建设提出新要求0据的构成与特点时空基础数据资源调查数据规划管理数据工程建设项目数据公共专题数据物联感知数据数据内容黠器-重要控制线行政区爵船麋-国土空间规划测绘遥感数据梨蒙留-专项规划三维模型;食露筑普查已有相关规划-市政设施普查- 立项用地规划许可数据- 建筑工程规划许可数据- 施工许可数据- 竣工验收数据- 社会数据- 法人数据- 人口数据- 兴

14、趣点数据- 地址数据- 宏观经济数据-建筑检测数据-市政设施检测数据-气象监测数据- 交通监测数据- 生态环境监测数据- 城市安防数据据型数类矢量/露J像/信矢量/文档矢量/信息模型矢量/结构化数据/文档/信息模型矢量/结构化数据/非结构化数据非结构化数据新次更频16个月不超过实时调用，无更新频次概念一牛根据数据采集频率实时自动更新，毫秒小时静态动态静态动态宏观微观宏观中观微观测绘采集相关业务系统数据一般直接接入、实时查询调用，用于训练的数据需拷贝至本地端侧设备采集接入关键技术环节重点解析I模型层可视化交互具有必要性,服务于机器学习是建模的根本目的提到信息建模，有人将其与可视化大屏划上等号，这无疑是管中窥豹,关注了数字李生的表象与形式，忽视了其本质与内涵数字李生城市信息模型（简称CIM）由实景三维模型和语义模型共同构成。空间几何建模是对物理世界三维立体结构和外观的数字表达,是服务于人类浏颜口理解的人机交互界面，更注重模型的精度、还原度和准确性。语义模型是在三维模型基础上对物理世界的深度理解，提炼信息、总结规律、构建时空知识图谱,满足A1算法开发和信息检索。实景三维模型是QM的空间基底，语义模型是QM建设的根本目的，服务于高阶的机器学习算法训练。几何建