数字孪生城市场景应用进入提质增效新时期_数字孪生 管控优化

数字孪生城市提出至今，已从概念、框架走向落地深耕，逐渐演变成为城市变革新动力和城市转型新路径，是智慧城市发展演进的重要方向，并进入国家决策视野。2021 年国家“十四五”规划明确提出“探索建设数字孪生城市”，2022 年地方各级政府“十四五”规划和各专项发展规划陆续出台，加速推动数字孪生城市深入各地方和各行业发展，各地在交通、水利、规建、能源、应急等领域纷纷布局，全力推动数字孪生城市相关技术、产业、应用蓬勃发展。

数字孪生城市应用场景创新更加活跃、热点领域应用率先突破、底座支撑赋能显著增强的三大新趋势，指出数字孪生城市场景应用进入提质增效新时期。

（一）应用场景创新更加活跃

随着“一网统管”“数字化转型”“治理能力现代化”“碳达峰碳中和”等概念和政策的兴起与推广，对相关领域的创新应用场景提出了新的需求，也带来了新的挑战，推进应用场景的升级和扩展，推动应用场景创新更加活跃，主要表现在 业务流程再造、 、 数据价值挖掘 、应用场景重构和应用模式变革。

图 1 数字孪生城市应用场景创新主要表现

1 、业务流程再造：全流程、全周期、多跨协同创新

基于数字孪生城市应用建设，可以打破传统的业务壁垒，助力城市跨部门跨行业跨系统跨平台的“多跨”场景落地，从而实现城市整体智治。目前在打造城市“规建管一体”数字化设计场景总已取得一定创新突破，在数字空间内完整、准确呈现建筑的全生命周期信息，统筹考虑城市内人、地、物的关联，实现全流程闭环管理，避免“拆了建、建了拆”，实现“一张蓝图建到底”。数字孪生城市应用实现对城市原有基于行业数据建立的业务流程的整合，实现对业务运行模式的升级与重构。

2 、数据价值挖掘：城市全要素空间信息共享共用

在各地的数字孪生城市建设中，通过汇聚海量的多源异构、多尺度、动静关联的数据资源，已经实现数据的可展示、可分析，并逐步向实现城市全要素、全生命周期的空间信息共享迈进，助力跨尺度实时精准化、科学化决策的空间治理。通过这些城市数据不断的积累和沉淀，城市的数据资源逐步向数据资产转化，汇聚的数据逐渐作为一种资产进行服务，从而可以实现整个城市空间的增值。

3 、应用场景重构：优化数字孪生体的构建及管理方式

通过优化数字孪生体的构建及管理方式，提升建模效率，并使其更好地为各领域应用赋能。目前在利用深度学习等人工智能手段提高三维建模的效率，加强空间几何数据与语义数据、业务数据的融合，以及推动建立数字孪生体唯一标识编码方面已经取得了一定探索和实践，如已经实现基于统一的坐标系将实时的监控视频流智能化精准匹配到三维模型中，数字孪生底座建设中三维模型与业务运行数据、专题数据等的深度融合已经成为行业共识。借助智能化建模、语义化分析、标识化管理，可构建形成虚实实时映射、人机兼容理解的智能化数字孪生体。

4 、应用模式变革：从政府侧向企业和公众延伸

一方面，伴随技术升级与应用扩展，数字孪生城市的用户从政府侧向企业侧延伸，在社会范围内共建共享将成为新模式，在 CIM 基础平台、数字孪生园区等的建设过程中，已出现政府通过云服务方式向企业开放数字孪生城市底座并提供平台化的应用开发环境，鼓励企业应用公共平台开展场景孵化、业务转型等。

另一方面，基于数字孪生的应用场景向民生领域辐射，探索政府与公民共建共用数字孪生城市底座平台成为数字孪生城市长效运营的新方向。在线上消费和公共服务领域，政府在保障用户信息及隐私安全的前提下，构建群体用户画像，通过打通公民各类信息，打造个人数字孪生体应用，为公民提供定制化、精准化服务推送，并可依托个人数字孪生体应用，打造立体化交互、沉浸式体验的新场景，允许公众在孪生城市中发布内容，打造公共服务新模式，提升孪生城市粘性。

（二）热点领域应用率先突破

数字孪生作为新型智慧城市建设的创新引领性技术，经过近几年的发展，传统的业务模式与新兴技术碰撞的火花不断增多，延伸应用触角，实现场景下沉。受政策环境、技术发展、资金投入、运营模式等多种因素的叠加影响，各领域在发展速度、建设热度、推广力度、覆盖广度、应用深度上差异较大，价值显现也不尽相同，总体来说在交通、水利、规划、建设、应急、双碳等领域取得率先突破，同时，在“双碳”推动下，节能减碳有望成为另一热点领域。

图 2 数字孪生城市各领域应用发展关键影响因素

1 、交通领域：需求迫切，应用丰富，价值凸显

《交通强国建设纲要》《国家综合立体交通网规划纲要》《数字交通“十四五”发展规划》等国家政策对交通数字化发展作出了重要战略部署。当前国内驾驶场景复杂，交通堵、停车难、行车乱等问题层出不穷，人们对交通出行的稳定性、安全性、便利性要求越来越高，具有实时性、闭环型的数字孪生技术赋能城市交通，已经逐渐成为未来交通发展的新方向。

数字孪生城市从多方面赋能城市交通，以满足居民出行和道路规划等诸多诉求，通过对城市交通的同步可视和全局规划，实现全要素数据汇聚，进行城市画像，实现对城市交通基础设施和交通运行状况的精准刻画和直观呈现，支撑业务全流程运行，打造丰富的场景应用。

当前，在广州、贵州等多个地区，数字孪生在智慧高速、车路协同和自动驾驶等交通领域已投入试点和应用，通过构建诊断分析体系及仿真评估模型，分析城市交通运行态势和运行规律，支撑多维度时空规律推演及资源精准调控，实现对交通态势、网联设备及车辆运行情况的“实时全景统揽统筹”。

同时，可以在车辆终端融合车路协同与导航地图信息，为驾驶者提供车速引导、交通参与者预警等智能辅助驾驶服务。

2 、水利领域：政策引领，特色突出，发展迅速

国家“十四五”规划纲要明确要求，构建智慧水利体系，以流域为单元提升水情测报和智能调度能力，为水利领域的数字孪生建设提供了战略引领。

水利部印发的《关于大力推进智慧水利建设的指导意见》、《“十四五”期间推进智慧水利建设实施方案》，以及同步印发的《智慧水利建设顶层设计》和《“十四五”智慧水利建设规划》等系列文件明确了推进以构建数字孪生流域为核心的智慧水利建设时间表、路线图、任务书和责任单，推动大江大河大湖数字孪生、智慧化模拟和智能业务应用建设，积极推动新阶段水利高质量发展。水利流域的监测数据、水文模型和业务流程具有极强的专业性，这使得水利数字孪生的建设具有不同于其它数字孪生领域的鲜明特色。

以物理流域为单元、时空数据为底座、数学模型为核心、水利知识为驱动的新一代数字流域，对物理流域全要素和水利治理管理活动全过程实现数字化映射和智能化模拟，与物理流域同步仿真运行、虚实交互、迭代优化。水利数字孪生建设的核心目标是要构建具有预报、预警、预演、预案功能等智慧水利体系，推进水利高质量发展。数字孪生在水利领域发展迅速，当前在防洪四预、水利设施管控、水务管控等方向积累了丰富的行业实践经验。

水利部 2022 年印发了《数字孪生黄河建设规划(2022—2025)》，加快构建具有预报、预警、预演、预案功能的数字孪生黄河，这是我国七大江河流域中首个公开发布的数字孪生建设规划。规划打响了我国智慧水利建设的第一枪，也是数字孪生技术赋能水利行业应用的里程碑事件，接下来在黄河水利委员会的带动下，我国的数字孪生流域建设将持续迅速发展。

3 、规自领域：技术领先，政策跟进，优势明显

自然资源部 2021 年印发的《实景三维中国建设技术大纲(2021版)》、《自然资源三维立体时空数据库主数据库设计方案》对三维空间框架、三维空间基底、实景三维建模等内容进行了明确与规定。

实景三维构建数字城市时空信息基底，提供高水平时空信息服务，是数字孪生城市建设的重要数据资源基础和空间底座基础，成为立体化、时序化反映人们生活、生产空间以及自然生态空间的重要手段。

数字孪生城市依赖的重要基础数据就是直观、信息化的三维模型，通过综合运用遥感测绘、大数据、云计算、智能感知等新技术，不断提升精细化、实时化、智能化的实景三维建模能力，不断拓展测绘技术的内涵和外延，从实景三维建模走向数字孪生建模，探索实践基于数字孪生的多跨场景应用，实现能力提升与优势突破。

4 、住建领域：平台赋能，试点先行，成效显著

住房和城乡建设部自 2018 年起，结合工程建设项目审批制度改革，开展城市信息模型（CIM）基础平台建设试点工作，推动 CIM基础平台在框架搭建、技术融合、应用推广等方面得到快速发展，为建筑业数字孪生奠定了良好的基础。

2020 年以来，住建部持续推进“新城建”试点工作，在 16 个城市开展首批“新城建”试点，到 2021年 “新城建”试点工作的推广，进一步促进了 CIM 基础平台的建设和建筑业数字孪生的发展，并取得显著成效。CIM 快速发展将建筑信息模型、基础地理信息、精细化管理能力相结合，实现城市从宏观到微观的多尺度全要素信息化管理，通过物联网技术，将物模型与空间、建筑模型关联，实时加载物联感知数据，掌握城市“呼吸脉搏”，实现数字孪生城市实时动态化管理。

依托CIM 基础平台进行城市摸“家底”工作，掌握辖区内空间地理信息、建筑物信息、人口信息、法人信息等基础治理数据，融合城市物联感知实时动态数据，推进虚实交互、数据驱动的数字孪生城市建设，提升城市实时感知、预警预判、快速反应能力。

5 、应急领域：需求突出，场景多样，潜力巨大

城市应急管理直接关系着城市的安全，由于应急工作的特殊复杂性、状况多样性、防控紧迫性，其数字孪生应用需求也尤为突出。需要进行应急管理指挥的突发事件众多，包括各类自然灾害、事故灾难、环境污染、公共卫生事件、社会安全事件等，均需要通过数字孪生应用精准模拟事故灾难现场。

基于数字孪生技术的应急指挥管理，实现针对潜在风险点构建相应的应急管理仿真预案，模拟应急事件的多种可能性，推演应急风险演进的路径。通过实现对应急事件发展的不同走向进行科学研判，制定行之有效的应急决策，实现应急管理方案的最优选择。

在国务院印发的《“十四五”国家应急体系规划》中强调了系统推进“智慧应急”建设，建立符合大数据发展规律的应急数据治理体系，数字孪生城市在应用领域的应用潜力巨大。

6 、双碳领域：战略指引，节能降碳，电力先行

我国力争 2030 年前实现碳达峰，2060 年前实现碳中和，“双碳”战略目标的提出将我国绿色发展之路提升到新的高度，也为我国城市高质量发展指明了道路。

在“双碳”背景下，5G、物联网、人工智能、数字孪生等新一代信息技术融合，遥感服务、数据智能、城市信息模型（CIM）等共性赋能平台支撑，以及数字孪生协同化智能化的运行管理模式，为促进生活生产节能减排、经济发展动力转换，引导市民转变生活消费理念提供创新驱动，推动探索低碳减排与经济增长的共赢路径。

我国当前碳排放格局中，能源消耗是最主要来源，我国单位 GDP 的能耗仍高于世界平均水平，“十四五”期间以技术进步、创新驱动和制度改革促进经济社会高质量发展，促进经济社会发展全面绿色转型，进一步巩固“碳”和经济增长脱钩的态势。

在能源领域中，构建新型电力系统是实现绿色变革的必然趋势，电力数字孪生已成为引领能源数字孪生的先行者，数字孪生技术赋能新型电力系统，为电力行业应用，提供更加实时、高效、智能的服务价值。

（三）底座支撑赋能显著增强

加快数字孪生城市底座建设，是助力城市科学决策的先进手段，是促进城市打造数字经济发展先锋示范区的有效途径，是培育创新型企业和高端人才的重要举措，将聚集一大批高端科技人才，激发一大批集成性、原创性科技成果，培育一大批创新型企业，是引领带动其他城市和地区建设数字孪生城市的先导实践，将为我国新型智慧城市建设激发强大动能，推动数字经济的发展。

图 3 数字孪生底座支撑赋能应用

通过构筑数字底座，打造数字孪生城市智能运行中枢，城市场景的营造可建立在统一的数字底座之上。数字底座通过汇聚城市多源异构的全空间三维数据、业务运行大数据，融合多源、多模态数据，建立实时映射的城市信息模型与物联感知体系，实现城市全要素的数字化和语义化，城市运行全场景的实时化和可视化、支撑城市管理决策的科学化和协同化。

同时，数字底座以服务化、组件化等形式开放底座平台立体空间服务能力、实时渲染能力、场景交互能力、动态数据处理、智能分析仿真等数据赋能支撑能力，全面拓展、积极创造数字底座赋能应用模式，支撑赋能场景创新应用。坚持基础研究与创新实践并行，强化产业生态合作，加快成果转化，实现知识集成、技术集成、数据集成、应用集成。

智汇云舟已参与的重点智慧城市项目建设：通州区雪亮工程、石景山区雪亮工程、丰台区雪亮工程、合肥骆岗中央公园等多个数字孪生城市项目建设。经过众多市场落地，智汇云舟已打造出众多标杆案例。

内容摘自：数字孪生城市创新应用场景研究报告（2023）