引言
在国家政策推进下，各地城市物联感知、视频一体化、算力一体化、CIM三维模型一体化、数字资源等已建功能性平台趋于完备，已经完成条线层面的统筹集约建设。与此同时，在数字化改革、数字化整体转型要求下，一网统管、一网通办等需求推动下，各类平台正加速融合性发展，形成城市级数字孪生底座平台。部分地区先行先试，已采取规建模式、大数据模式、新城新区模式等牵头机制开展城市数字孪生底座平台建设，但仍面临只能看不能用的问题，急需打造能力集成、生态开放的城市数字孪生底座平台，实现可扩展、低代码、积木式的服务化供给方式。
城市数字孪生底座平台建设现状
城市各类功能性平台初步实现统筹一体化建设。近年来，各级政府部门围绕物联感知、视频、CIM、数据资源、算力、政务服务事项、一网统管等主题，明确牵头责任主体，开展统筹一体化建设，取得显著成效。
物联感知平台为城市全要素数字化虚拟化夯实基础，截至2023年10月，我国已经有超过100个地级市发布城市级物联网平台建设任务，其中北京、上海、广州、深圳等特大城市较早开展该项工作。视频一体化平台为实景孪生、智能发现奠定基础，在“雪亮工程“推动下，全国45个示范城市（区）重点公共区域视频覆盖率达到96%，基本达到“全域覆盖、全网共享、全时可用、全程可控”的“视频感知一张网”。
CIM平台与实景三维平台成效显著，有力支撑数字孪生可视呈现，据全国招投标统计，从2018年至2022年CIM平台相关招标量增长率超过了200%。数据资源开放共享需求推动下，数据资源一体化建设形成普遍共识，截至2023年初，国务院所属53个委部局、31个省（自治区、直辖市）和新疆生产建设兵团均建设一体化数据资源平台。
算力一体化平台推动算力资源从分散建设到统一管理，截至2022年底，全国超过70%的地级市建设了政务云平台。城市一网通办、一网统管等治理平台创新实践逐步深化。
城市数字孪生底座平台建设存在的不足
现有平台功能单一，难以支撑跨部门复杂业务，平台趋向融合发展。随着智慧城市、数字孪生城市建设深入，城市业务需求复杂多变，城市现有功能性平台瓶颈日趋明显。
物联感知、视频资源等平台为数字孪生城市提供实时数据，但数据供给仍以“流数据”形式服务，数据二次加工、智能分析等能力还未释放。
CIM平台、实景三维平台等逐渐构建起城市数字底板，提供统一的空间定位框架，但由于缺乏动态数据融合，“CIM+应用”主要集中在城市规划、建设、对象管理等领域，实景三维平台应用主要集中自然资源管理，城市复杂系统分析、仿真推演等深层次应用需求难以满足。
城市大数据中台实现对城市数据资源统一归集、统一治理、统一服务，但平台功能主要聚焦在结构化政务运行数据上，数据融合不够，数据类型不多。
基于以上原因，地方政府加快开展平台融合互通，打造城市数字孪生底座平台，满足两大需求：
一是统一共性数据来源，解决不同平台数据一致性问题，如城市三维数据底板使用哪个平台为基准。
二是了解全维度数据，支撑全面性分析，如针对交通路口，既要了解实时流量，也要了解路口三维框架，还要了解信号灯调控情况等，有利于实现交通综合决策。
城市数字孪生底座平台建设趋势
重构多能力集成且生态开放的数字孪生新引擎。由于多数“数字孪生平台”仅是GIS引擎、 BIM引擎、渲染引擎的表面融合，这类传统技术引擎与数据绑定严重，难以支撑上层应用，可扩展性差。数字孪生要实现精准映射、虚实互动、软件定义、智能干预四大特征，需要集成多引擎的技术能力，重构多能力集成且生态开放的数字孪生新引擎，打造能力集成、生态开放的城市数字孪生底座平台。
数字孪生新引擎融合路径
模块化设计，构建“功能组件库”。组件化是一种可选择的软件开发模式，可将现有GIS、BM、可视化渲染、仿真、IOT等基础引擎，以及AI、仿真、大模型等能力，在城市统一的数字孪生体数据格式、实体数据表达结构上，拆解为不同功能或模块划分为独立的组件，通过API等接口进行连接，形成一个灵活、可扩展的“功能组件”库，为上层应用按需调用。
这些组件还可以分别进行开发、测试和维护，从而提高整个平台的可维护性、可扩展性、开发效率和灵活性。组件类型包括基于标识属性建设数字资产管理能力组件；基于几何属性构建孪生体几何模型能力组件；基于时空属性构建时空分析能力组件；基于状态属性构建IOT物联能力组件等。
低代码、积木式搭建城市数字孪生应用场景成为可能。基于底座平台能力，构建数字孪生低代码开发中心，以组件化、低代码、配置式支持应用场景建设。
面向政府或企业内部的城市数字孪生底座平台，可在平台里建立低代码开发中心，提供数字孪生体资产的自由编排、数据自动导入、实体关系关联以及业务挂接等低代码服务能力，支持开发者快速配置定制简单业务场景。
面向外部企业和个人，可在公共开放平台中建设城市数字孪生低代码开发中心，对外开放脱敏的数据服务、组件服务。开发者中心将整合丰富的开发接口或开发工具包及开发指南等说明文档，提供WEB开发、APP开发、各类API服务、文档参考、开发工具下载等功能，支撑应用场景的开发和建设使用。
数字孪生城市“业务场景建模”理论
城市数字孪生底座平台建设作用
数字孪生城市建设成为有效促进治理能力现代化的重要手段，降本增效成果显著。依托精准映射、虚实交互、模拟仿真、智能干预等功能特性，数字孪生既能解决城市规划、设计、建设、管理、服务闭环过程中的复杂性和不确定性问题，还能驱动城市治理模式、服务模式、运营模式快速变革，同时促进城市生产协同高效、数字生活便捷包容、生态环境绿色低碳，助力城市可持续发展。降本增效方面，如雄安新区建设基于数字孪生的数字道路智能化项目，有效避免路侧设备多部门重复建设，建设成本降低30%。预测决策方面，如济宁南四湖二级坝利用数字孪生技术实现流域预报精度提高10%以上。
数字孪生城市成为培育产业新赛道的重要引擎，能够提振传统生态，培育创新业态。数字孪生城市有效汇聚了地理信息系统（GIS）、建筑信息模型（BIM）、各类实体对象、物联状态感知、业务流程等多类型数据，是涉及标识、感知、孪生建模、可视化渲染、仿真推演、虚实交互等多环节、多学科的技术创新簇群，覆盖上游基础设施、中游平台技术、下游生态应用等产业链条，应用范围广，产业带动性强，将有力推动信息技术产业高质量发展。根据MarketsandMarkets报告，预计到2028年,全球数字孪生市场规模将增长至1101亿美元，复合年增长率（CAGR）达到61.3%。长期来看，产品、装备、产线、工厂、建筑、道路都可以构建数字孪生模型，具备丰富语义信息，尤其是政府管理的、高价值的公共数据，“单体化”的组织方式有利于形成独立的便于流通的新型数字资产，有助于改善数据难运营困境。
随着AI大模型快速发展，城市数字孪生体将实现自动化构建，并持续迭代丰富其属性内涵，城市所有业务场景均可转变为数字化算法模型，城市加快从传统的物理实体转变为复杂而智能的数字生态系统，将具有更高的自主性、智能化和自适应。未来，将形成数字孪生城市3.0，即数字城市将具备所有现实世界的运行规则和社会关系，可实现自动生长、自行决策、虚实共生，所有公众均具备“数字市民身份”，可通过虚拟现实设备进入数字城市，实现沉浸式体验，达到机器智能和人的智慧高度协同的高级状态。
数字孪生城市从1.0走向3.0
资料来源｜中国信通院
编辑｜伍娜娜
审核｜吕爽
