城市數(shù)字孿生標(biāo)準(zhǔn)化白皮書（2022版）

來源：全國(guó)信標(biāo)委智慧城市標(biāo)準(zhǔn)工作組時(shí)間：2022-01-11 17:20:37 作者：

　　城市數(shù)字孿生通過在數(shù)字空間對(duì)城市物理空間和社會(huì)空間進(jìn)行全要素表達(dá)、全過程呈現(xiàn)、全周期可溯，實(shí)現(xiàn)城市全面感知、虛實(shí)交互、智能決策、精準(zhǔn)控制，推動(dòng)城市智能化、智慧化發(fā)展。

　　當(dāng)前，城市數(shù)字孿生已經(jīng)發(fā)展成為支撐智慧城市的重要技術(shù)手段。為做好城市數(shù)字孿生標(biāo)準(zhǔn)化工作整體規(guī)劃，有序推動(dòng)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)制定與應(yīng)用實(shí)施工作，全國(guó)信標(biāo)委智慧城市標(biāo)準(zhǔn)工作組組建了城市數(shù)字孿生專題組，并聯(lián)合相關(guān)單位編制了《城市數(shù)字孿生標(biāo)準(zhǔn)化白皮書（2022版）》。

　　白皮書在系統(tǒng)研究城市數(shù)字孿生內(nèi)涵、典型特征、相關(guān)方等基礎(chǔ)上，構(gòu)建了城市數(shù)字孿生技術(shù)參考架構(gòu)，梳理了城市數(shù)字孿生關(guān)鍵技術(shù)和典型應(yīng)用場(chǎng)景，總結(jié)了城市數(shù)字孿生發(fā)展現(xiàn)狀、發(fā)展趨勢(shì)、面臨的問題與挑戰(zhàn)及國(guó)際國(guó)內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)化現(xiàn)狀。在此基礎(chǔ)上，白皮書探索形成了“城市數(shù)字孿生標(biāo)準(zhǔn)體系總體框架（1.0版）”，并提出了擬研制標(biāo)準(zhǔn)建議和標(biāo)準(zhǔn)化工作建議。白皮書構(gòu)建了城市數(shù)字孿生標(biāo)準(zhǔn)化路線圖，為后續(xù)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)研制、應(yīng)用實(shí)施指明了方向。

　　城市數(shù)字孿生典型特征

　　全面感知：城市數(shù)字孿生以全面感知為前提。城市是一個(gè)復(fù)雜巨系統(tǒng)，時(shí)刻處于發(fā)展變化中，必須時(shí)刻掌握物理城市的全局發(fā)展與精細(xì)變化，實(shí)現(xiàn)孿生環(huán)境下的數(shù)字城市與物理城市同步運(yùn)行。

　　精準(zhǔn)映射是構(gòu)建數(shù)字世界并建立數(shù)字世界與物理世界緊密關(guān)系的過程。

　　智能推演是城市數(shù)字孿生具備智慧能力的體現(xiàn)，是實(shí)現(xiàn)對(duì)物理城市進(jìn)行科學(xué)預(yù)測(cè)、指導(dǎo)與優(yōu)化的關(guān)鍵。

　　動(dòng)態(tài)可視：指通過將感知的多源數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)字化建模和可視化渲染，城市數(shù)字孿生提供了全要素、全范圍、全精度真實(shí)的渲染效果，實(shí)現(xiàn)全空間信息和城市實(shí)時(shí)運(yùn)行

　　虛實(shí)互動(dòng)：指物理空間與數(shù)字空間的互操作和雙向互動(dòng)，借助物聯(lián)網(wǎng)、圖形/圖像、AR/VR、人機(jī)交互等領(lǐng)域技術(shù)的協(xié)同和融合，實(shí)現(xiàn)城市級(jí)虛實(shí)空間融合、控制與反饋等能力。態(tài)勢(shì)的動(dòng)態(tài)展示。

　　協(xié)同演進(jìn)是城市數(shù)字孿生具有高階智慧能力的體現(xiàn)。城市數(shù)字孿生過程中，物理城市與數(shù)字城市在城市運(yùn)行、數(shù)據(jù)、技術(shù)、機(jī)制等方面存在長(zhǎng)期協(xié)同關(guān)系，長(zhǎng)期相互反饋、相互影響。

多維度構(gòu)建參考架構(gòu)，立體刻畫城市數(shù)字孿生內(nèi)涵

　　白皮書對(duì)“城市數(shù)字孿生”概念進(jìn)行了系統(tǒng)地梳理和分析，創(chuàng)新性地從概念、技術(shù)、相關(guān)方等不同視角構(gòu)建了城市數(shù)字孿生參考架構(gòu)。

　　白皮書認(rèn)為，城市數(shù)字孿生是利用數(shù)字孿生技術(shù)，以數(shù)字化方式創(chuàng)建城市物理實(shí)體的虛擬映射，借助歷史數(shù)據(jù)、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)、空間數(shù)據(jù)以及算法模型等，仿真、預(yù)測(cè)、交互、控制城市物理實(shí)體全生命周期過程的技術(shù)手段，可以實(shí)現(xiàn)城市物理空間和社會(huì)空間中物理實(shí)體對(duì)象以及關(guān)系、活動(dòng)等在數(shù)字空間的多維映射和連接。

　　從概念視角，城市數(shù)字孿生以城市物理空間、社會(huì)空間以及數(shù)字空間在時(shí)間維度和空間維度更加精準(zhǔn)的映射、更加緊密的聯(lián)接和更加多維的聯(lián)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)三元空間的協(xié)同演進(jìn)和共生共智，滿足“人”在城市生活、生產(chǎn)、生態(tài)的各類需求，服務(wù)“以人為本”的智慧城市建設(shè)初心。

圖1 城市數(shù)字孿生概念模型

　　從技術(shù)視角，需對(duì)物理空間以及社會(huì)空間中的物理實(shí)體對(duì)象、事件對(duì)象以及關(guān)系對(duì)象進(jìn)行數(shù)字空間的虛擬表達(dá)以及映射，通過信息基礎(chǔ)設(shè)施的轉(zhuǎn)化傳輸以及處理形成數(shù)據(jù)資源，在通用服務(wù)能力的支撐下進(jìn)一步融合數(shù)字孿生技術(shù)形成能夠?qū)ν馓峁┑臄?shù)字孿生服務(wù)，并通過交互服務(wù)實(shí)現(xiàn)與上層應(yīng)用場(chǎng)景的融合。同時(shí)，需提供立體化安全管理以及全生命周期的運(yùn)營(yíng)管理，保障數(shù)字空間各類資產(chǎn)以及服務(wù)的安全高效運(yùn)行。

圖2 城市數(shù)字孿生技術(shù)參考架構(gòu)

　　從相關(guān)方視角，城市數(shù)字孿生由城市數(shù)字孿生咨詢服務(wù)提供方、建設(shè)技術(shù)提供方、運(yùn)營(yíng)服務(wù)方三方多類主體聯(lián)動(dòng)構(gòu)建。

圖3 城市數(shù)字孿生相關(guān)方

梳理發(fā)展現(xiàn)狀，總結(jié)城市數(shù)字孿生趨勢(shì)與問題

　　白皮書梳理了城市數(shù)字孿生國(guó)家及地方相關(guān)政策，分析了產(chǎn)業(yè)生態(tài)發(fā)展現(xiàn)狀。同時(shí)，提出了城市數(shù)字孿生發(fā)展的總體發(fā)展趨勢(shì)及面臨的主要問題和挑戰(zhàn)。

圖4 城市數(shù)字孿生產(chǎn)業(yè)生態(tài)

　　隨著各地城市數(shù)字孿生探索與落地，智慧城市建設(shè)也將進(jìn)入新的發(fā)展階段。隨供需雙發(fā)力，城市數(shù)字孿生的技術(shù)創(chuàng)新、產(chǎn)業(yè)發(fā)展、標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范等將快速發(fā)展，呈現(xiàn)物理城市和數(shù)字城市并行共生的新發(fā)展格局。

城市數(shù)字孿生將成為智慧城市建設(shè)技術(shù)底座。城市數(shù)字孿生將成為智慧城市發(fā)展新階段的核心底座，為城市構(gòu)建虛實(shí)共生的數(shù)字基礎(chǔ)設(shè)施能力。

城市數(shù)字孿生將在智慧城市中迎來深度應(yīng)用。城市數(shù)字孿生相關(guān)產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展，市場(chǎng)規(guī)模不斷擴(kuò)大，以城市大腦、城運(yùn)中心、城市信息模型、城市數(shù)字孿生運(yùn)營(yíng)管理為主的相關(guān)領(lǐng)域市場(chǎng)迅速升溫。

城市數(shù)字孿生將形成跨行業(yè)協(xié)作生態(tài)共融。數(shù)據(jù)融合、技術(shù)融合和業(yè)務(wù)融合推動(dòng)城市數(shù)字孿生產(chǎn)業(yè)鏈上下游的多元主體在競(jìng)爭(zhēng)中發(fā)展出共生關(guān)系，生態(tài)共融正成為行業(yè)共識(shí)。

　　城市數(shù)字孿生從概念培育逐步走向建設(shè)實(shí)施，各項(xiàng)支撐技術(shù)日漸成熟，但仍面臨著供應(yīng)鏈安全性不足、數(shù)據(jù)支撐不足、應(yīng)用深度不足、產(chǎn)業(yè)聯(lián)動(dòng)不足和標(biāo)準(zhǔn)支撐不足等問題與挑戰(zhàn)。

構(gòu)建標(biāo)準(zhǔn)體系，以標(biāo)準(zhǔn)化助力高質(zhì)量發(fā)展

　　當(dāng)前，城市數(shù)字孿生標(biāo)準(zhǔn)化處于起步階段，亟需開展標(biāo)準(zhǔn)體系頂層設(shè)計(jì)。白皮書探索構(gòu)建了“城市數(shù)字孿生標(biāo)準(zhǔn)體系總體框架（1.0版）”，將城市數(shù)字孿生標(biāo)準(zhǔn)劃分為“01總體”“02數(shù)據(jù)”“03技術(shù)與平臺(tái)”“04安全”“05運(yùn)維/運(yùn)營(yíng)”“06應(yīng)用”六大類。

圖5 城市數(shù)字孿生標(biāo)準(zhǔn)體系總體框架（1.0版）

圖6 城市數(shù)字孿生標(biāo)準(zhǔn)體系結(jié)構(gòu)

　　為充分發(fā)揮標(biāo)準(zhǔn)基礎(chǔ)性、引領(lǐng)性作用，助力城市數(shù)字孿生相關(guān)產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展，白皮書建議城市數(shù)字孿生標(biāo)準(zhǔn)化工作主要從四方面開展。

完善工作機(jī)制，強(qiáng)化統(tǒng)籌與協(xié)同。城市數(shù)字孿生涉及技術(shù)、應(yīng)用、相關(guān)方眾多，是復(fù)雜的系統(tǒng)工程，其標(biāo)準(zhǔn)化工作開展需統(tǒng)籌布局、協(xié)同各方。

研制重點(diǎn)標(biāo)準(zhǔn)，完善標(biāo)準(zhǔn)體系建設(shè)。以“規(guī)劃引領(lǐng)、需求牽引”為原則，推動(dòng)重點(diǎn)標(biāo)準(zhǔn)研制工作，不斷完善城市數(shù)字孿生標(biāo)準(zhǔn)體系。

挖掘優(yōu)秀案例，發(fā)揮示范引領(lǐng)作用。建立城市數(shù)字孿生典型案例與標(biāo)準(zhǔn)的良性互動(dòng)機(jī)制，充分發(fā)揮先進(jìn)性、代表性案例的引領(lǐng)與示范作用。

強(qiáng)化國(guó)際交流，推動(dòng)國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)制定。城市數(shù)字孿生承載了一系列關(guān)鍵技術(shù)和核心產(chǎn)業(yè)，要借助國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)帶動(dòng)我國(guó)產(chǎn)品和方案走出去。

　　下一步，全國(guó)信標(biāo)委智慧城市標(biāo)準(zhǔn)工作組將以此白皮書為基礎(chǔ)，與各界共同推動(dòng)城市數(shù)字孿生技術(shù)、理論、標(biāo)準(zhǔn)研究與制定工作，凝共識(shí)、聚合力，助力城市數(shù)字孿生產(chǎn)業(yè)生態(tài)培育，推動(dòng)“以人為本”的智慧城市向智能化、智慧化邁進(jìn)。

具體內(nèi)容如下