数字孪生城市白皮书(2022 年).docx

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1、数字李生城市白皮书（2022年）一、发展综述篇：数字挛生城市发展逐步进入深水区1（一）技术体系：数字挛生城市的技术构成逐渐清晰1（二）内涵认识：城市数字化转型进入挛生驱动阶段5（三）政策环境：政策部署与地方落地实践明显提速7（四）供给主体：企业数量增加，发展战略调整聚焦9（五）产业布局：服务能力深化，服务对象内容扩展11（六）合作生态：引擎融合加速，互补产品集成开拓12（七）技术能力：应用门槛降低，模型供给能力提升13（八）学术科研：学术研究活跃，仿真决策颇受关注16（九）标准专利：行业领域发力，专利申请快速增长18（十）数字挛生城市前期探索已遇建设瓶颈20二、实施建议篇：基于挛生体理念推进学

2、生城市建设22（一）更新城市总体架构，建设城市数字挛生底座22（二）应用总体设计方法论，推进底座平台体系设计26（三）坚持高价值场景驱动，筛选并解剖具体场景28（四）重构数字挛生体属性，开展数据融合治理30（五）集成融合成熟引擎，形成全能力服务型平台35（六）构建多方协同机制，助力可持续建设运营37（七）建立成熟度评估模型，推动以评促建迭代发展40三、建设展望篇：数字挛生城市建设助力中国式现代化43（一）“多源”挛生体数据深度融合，数据组织应用将发生较大调整.43（二）“多能”数字挛生引擎或出现，推动技术产业及城市建设模式变化44（三）“多跨”应用场景将加速推进，有力支撑中国式现代化发展模式.

3、46图1数字挛生技术集成发展历程2图2数字挛生城市涉及核心技术构成4图3我国城市数字化转型发展阶段6图4全国数字挛生企业增长趋势10图5GIS/BIM与视频引擎融合示例13图6数字挛生低代码平台功能框架14图7基于NeRF的城市级自动化建模15图8全球/全国数字李生相关论文发布情况17图9各国数字挛生相关领域发表论文数量17图10全球数字挛生专利数量占比情况19图11我国数字挛生专利新增数量变化情况20图12数字挛生城市总体架构23图13城市数字挛生底座平台与城市大脑、现有系统的关系26图14总体设计在数字挛生城市建设中的定位27图15数字挛生城市总体设计任务框架28图16数字挛生场景价值判别

4、方法29图17数字挛生体数据融合思路31图18数字挛生底座平台应用架构35图19数字挛生底座平台运营架构40图20数字挛生城市成熟度模型构成41图21数字挛生城市成熟度模型“三阶段”应用42一、发展综述篇：数字李生城市发展逐步进入深水区“数字挛生城市”自提出以来已有五个年头，在政产学研用合力推进下，2022年呈现出技术体系逐渐“清晰”、城市转型进入“挛生驱动”新阶段、政策全面“有力”支持、市场项目持续“增长”、企业供给能力持续“深化”、产业服务全面“扩展”、技术产品加快“融合”、应用门槛逐步“降低”、学术研究较为“活跃”、行业领域标准“发力”等发展态势。同时，数字李生城市前期探索也浮现出一些瓶

5、颈问题，数字李生城市发展进入深水区。（一）技术体系：数字挛生城市的技术构成逐渐清晰数字挛生技术发展历程是新一代信息技术不断集成融合的过程。回顾数字挛生技术发展历程，大致可以分四个阶段，数字挛生萌芽期，以模型仿真驱动为特征；数字季生概念期，以模型与感知控制驱动为特征；数字季生推广期，以模型、感知、空间位置等多技术融合驱动为特征；数字挛生壮大期，以模型、位置、感知、交互、AI等技术全面融合驱动为特征。可以看出，每个阶段均呈现出，更多技术的一次集成与融合，并形成一种综合性更强的技术。4G等移动通信技术发展柳觉感知交互技术发展资产管融合小场审仿技木友履建模向SBlM技术发履7jfUE、UnitV工H发

6、展全生全生命周期曾触数据旗技术发展GlS开源，地图快速发展数据科学技术（数据分析、统计等发展）管理软件技术 （MRP. ERP等工具快速发展）信息通信技术（互联网、电话等快速发展）地理信息技术 （GIS等工具快速发展）计仃机建模伤门技术.CAE等工具快速发展）模型仿真驱动域却传模型+感知IEa自动化控制技术发展实景三维倾到摄影等3DhdClM技术发屈*驱动，而 融合 Al等技术发展模型+感知+位置+算法+仿真驱动AR/VR技术发展元宇宙发展于AI的趣景” 实时仿IK推演发展模型+K数字李生技术2002年左右2012年左右2017年左右当刖来源：中国信息通信研究院图1数字挛生技术集成发展历程数字

7、挛生萌芽期：以模型仿真驱动为特征。20世纪80年代以来，CAD.CAECAM等计算机建模、模拟仿真技术迅猛发展，并在制造业领域开始广泛应用，从产品设计发展到工程设计和工艺设计等，通过建模软件来设计产品外观、仿真软件来模拟产品性能，成为该时期发展的主要目的及形态。数字事生概念期：以模型与感知控制驱动为特征。2002年迈克尔格里夫教授首次提出“镜像空间模型I成为数字李生概念的起源，并将该理念应用于产品全生命周期管理之中。与此同时，21世纪初“物联网”技术快速推广应用，通过感知通信获取产品实时运行数据成为可能。2010年NASA将数字李生应用于航天航空领域，随后通用电气、达索、西门子等制造业龙头企业

8、广泛开展数字挛生应用，推动了物联感知技术与建模仿真技术的集成融合。数字挛生推广期：以模型、感知、空间位置等多技术融合驱动为特征。随着物联网、BlM技术的成熟普及，二维GIS技术走向三维化实体化语义化，数字挛生技术应用逐渐从封闭空间小微场景，向开放空间大中型场景转变，从数字挛生零件、产品、车间，走向数字李生楼宇、园区、城市等大尺度范围。2015年新加坡提出“虚拟新加坡”建设计划2,2017年雄安新区提出“数字挛生城市”建设理念并落地实施，数字李生技术开始着力解决城市规划、能耗管理、废物处理、交通规划等社会运行发展问题。数字事生壮大期：以模型、感知、位置、交互、AI等技术全面融合为特征。随着大数据

9、、AL区块链等技术进入大规模应用，行业知识图谱、行业算法与空间分析计算开始融合，VR/AR等交互技术兴起，UE、Unity等高逼真可视化渲染引擎广泛应用，GIS、IOT、BIMAkVR/AR等企业纷纷开展合作，并参与到城市大脑、数字李生城市、数字李生流域建设中来，构建全时空、全要素、全能力的数字李生空间成为可能。近两年元宇宙概念兴起、AR/VR发展提速，加速推动数字空间与现实空间深度融合，数字空间赋能现实空间运行，数字李生进入大集成大融合新阶段。数字挛生城市技术集成性高，核心板块日渐清晰。随着近年来数字李生技术在城市各领域广泛应用，建模仿真、物联感知、地理信息、大数据与人工智能、虚拟现实等各领

10、域头部企业纷纷开展技术合作和集成创新，加速进入数字李生城市建设新赛道，数字挛生城市的技术体系总体构成逐渐清晰，其核心技术至少包含六大板块。地理信息领域通信领域和自动化与控制领域物体标识制造业计算机辅助设计领域空间标识挛生体模型骨传导交互数字挛生城市语音交互点云数据渲染机理仿真大数据等算法领域来源：中国信息通信研究院图2数字挛生城市涉及核心技术构成标识感知技术，来源于通信领域和自动化与控制领域，是连接物理世界的入口和反馈物理世界的出口，具备标识解析和感知两大功GIS与新型测绘技术，来源于地理信息领域，通过定位与空间导航、空间分析等技术，为数字李生提供基础地理信息、遥感影像等城市底板数据。挛生建模

11、技术，来源于制造业计算机辅助设计领域，通过几何建模和物理建模实现对物理实体形状、已知（或经验）的物理规律以及未知的物理规律的模拟。可视化渲染技术，来源于计算机图形学和图像处理技术理论，通过WebGL或游戏引擎工具将3D模型生成图像、视觉效果的过程，能够真实展现物理世界全貌。仿真推演技术，来源于大数据分析、AI分析、视频分析等算法领域，通过机理仿真、大数据或AI驱动仿真对物理世界及其运行发展全过程进行仿真模型构建、模拟分析和实时智能推演。交互控制技术，来源于类脑视觉、AR/VR、三维视觉、模式识别等图形图像领域，将人的因素通过手势、视觉、语音、脑波等融入数字挛生系统，使用者可以通过友好的人机操作

12、方式将控制指令反馈给物理世界，实现数字挛生全闭环优化。（二）内涵认识：城市数字化转型进入挛生驱动阶段数字李生城市有力支撑城市数字化转型。全球主要经济体如英国、新加坡等提出“数字挛生国家”“数字挛生城市”等推进计划，国民经济和社会发展“十四五”规划纲要明确提出“探索建设数字李生城市”，标志着城市数字化转型向“数字李生城市”方向探索迈进。从发展历程看，城市数字化转型正在经历从单个行业、单个环节、单项技术、静态为主的点状数字化转型，到技术、数据、模型共同驱动的跨行业、全环节、融合技术、时空连续的全面数字化转型转变的阶段，通过推进空间季生、单体季生、关系李生、流程享生等，带动城市物理空间、数字空间的深

13、度融合，促进了业务、数据、技术的全面融合,逐步显现出“数字季生驱动城市数字化转型的新特征。表单数字化业务流程数字化决策数字化全面数字化各行业的业务为壬数字技术驱动痴例飕类Ik为为主技术 拄主管 部门3 La数字挛生顺厂|政务服务学产 协同依场景化业务瞬忌和大数据分析驱动通信技术为主通信技术+各系航雌共享交换平台 te发改委推进互联网/行动;地方成立大数据醐筹;通信技术+互联网云计算+大数 据&AZ雕数字李生技术政企合作、本地运营;20082012 年20122016 年2016 年-2020年2020年之后来源：中国信息通信研究院图3我国城市数字化转型发展阶段我国城市数字化转型大致经历四个阶段

14、：表单数字化（20082012年），以行业应用驱动为主，各部门各自推进本行业网络化、数字化，如住建部牵头“智慧城管”。业务流程数字化（20122016年），以数字技术驱动为主，通过移动互联网、物联网、云计算等数字技术与业务流程融合加速数字技术全面应用，如发改委牵头推进“互联网+”行动。决策数字化（20162020年）,以数据分析驱动为主，通过大数据、人工智能等技术挖掘数据背后的复杂规则，推动决策从经验化向自动化、智能化转变，如全国各地建设“城市大脑”。全面数字化（2020年之后），以数字李生驱动为主，在“十三五”时期单行业数字化水平较高、单项技术应用较深、静态数据汇聚较全的基础上，逐步向业务时空化、技术集成化、数据实时化发展。（三）政策环境：政策部署与地方落地实践明显提速数字率生城市相关支持政策相继出台。继2021年国家“十四五”规划纲要明确提出“探索建设数字学生城市”以来，发改委、工信部、住建部、人社部、水利部、国家能源局等相关部委对数字季生产业、人才、技术、应用等政策支持力度更大。国务院印发“十四五”数字经济发展规划，提出“因地制宜构建数字李生城市”。工信部联合五部门印发虚拟现实与行业应用融合发展行动计划（20222026年），提出强化虚拟现实与数字挛生等技术相结合，在工业生产、文化旅游、融合媒体、教育培训、体育健康、商贸创意、演艺娱乐、安全应急、残障辅助、智