數(shù)字孿生賦能城市全域數(shù)字化轉(zhuǎn)型研究報告（2024年）

數(shù)字孿生賦能城市全域數(shù)字化轉(zhuǎn)型研究報告(2024年)中國信息通信研究院產(chǎn)業(yè)與規(guī)劃研究所中國互聯(lián)網(wǎng)協(xié)會數(shù)字孿生技術(shù)應用工作委員會蘇州工業(yè)園區(qū)大數(shù)據(jù)管理中心2024年12月?察時指出，要加快智慧城市建設(shè)步伐，讓城市治理更聯(lián)合印發(fā)《關(guān)于深化智慧城市發(fā)展推進城市全域數(shù)字化轉(zhuǎn)型的指導發(fā)展與以數(shù)據(jù)融通推進城市一體化建設(shè)和協(xié)同治理的城市全域數(shù)字 （二）城市數(shù)字化轉(zhuǎn)型存在四大突出問題 3（三）國家制定整體性系統(tǒng)性城市數(shù)字化轉(zhuǎn)型框架 6 （一）數(shù)字孿生城市建設(shè)與認知逐步深化 （二）數(shù)字孿生城市產(chǎn)業(yè)與生態(tài)逐漸完善 （四）數(shù)字孿生城市建設(shè)面臨挑戰(zhàn) （三）全方位增強城市數(shù)字化轉(zhuǎn)型支撐 （四）全過程優(yōu)化城市數(shù)字化轉(zhuǎn)型生態(tài) （二）特色開拓型城市推進模式 （三）新城新區(qū)型城市推進模式 2 6 1(一)城市數(shù)字化轉(zhuǎn)型進入全面變革提升期隨著信息技術(shù)的迅猛發(fā)展，城市數(shù)字化轉(zhuǎn)型逐漸成為全球趨勢。自2008年以來，中國的城市數(shù)字化轉(zhuǎn)型經(jīng)歷了從局部探索到集成應用，再到全面變革提升的三個關(guān)鍵階段。近年來，隨著政策的不斷推進和技術(shù)的快速發(fā)展，地方政府加速了一體化數(shù)字底座的建設(shè)，呈現(xiàn)出諸多亮點。目前，我國的城市數(shù)字化轉(zhuǎn)型正處于快速落地期，從概念探索到實際應用取得了顯著進展。城市全域數(shù)字化轉(zhuǎn)型第二階段第一階段城市全域數(shù)字化轉(zhuǎn)型第二階段第一階段局部建設(shè)探索期概念提出局部建設(shè)探索期概念提出綜合集成發(fā)展期條線整合集成應用統(tǒng)籌共建數(shù)據(jù)貫通來源：中國信息通信研究院第一階段是局部建設(shè)探索期(2008年-2013年),概念提出，啟慧城市建設(shè)的浪潮。2012年，住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部開展國家智慧城市試點工作，于次年公布首批國家智慧城市試點名單。2013年，工業(yè)和信息化部指導成立中國智慧城市產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟。該階段以概念驅(qū)動自發(fā)探索、以試點驅(qū)動城市管理模式升級，通過積極開展智慧城市建設(shè)，2成應用。2014年，國家八部委聯(lián)合印發(fā)《關(guān)于促進智慧城市健康發(fā)展的指導意見》，25個部委組成“促進智慧城市健康發(fā)展部際協(xié)調(diào)現(xiàn)數(shù)字城市與現(xiàn)實城市全域同步建設(shè)。2019年，上海率先啟動一網(wǎng)智能中樞的統(tǒng)一調(diào)度和能力集成。該階段以“互聯(lián)網(wǎng)+”為手段，推促進數(shù)據(jù)共享，跨部門、跨業(yè)務的城市治理與服數(shù)據(jù)技術(shù)科創(chuàng)數(shù)據(jù)技術(shù)科創(chuàng)應用應用數(shù)字孿生城市模型能力沉淀賦能賦能主要面向各級政府部門一屏觀天下主要面向各級政府部門——城市集成平臺各部門業(yè)務系統(tǒng)各層級業(yè)務系統(tǒng)其他各部門業(yè)務系統(tǒng)各層級業(yè)務系統(tǒng)其他數(shù)據(jù)或系統(tǒng)社會機構(gòu)平臺第三階段是全面變革提升期（2021年至今），統(tǒng)籌共建，數(shù)據(jù)3造全球數(shù)字變革高地。廣東省印發(fā)《關(guān)于加快數(shù)字化發(fā)展的意見》，（二）城市數(shù)字化轉(zhuǎn)型存在四大突出問題1.智慧城市頂層規(guī)劃與建設(shè)效果不佳規(guī)劃者容易忽略城市作為復雜巨系統(tǒng)的特性，未能充分考慮多層級、42.公共數(shù)據(jù)管理、流通和利用效率較低53.城市數(shù)字化轉(zhuǎn)型長效運營機制不健全雖然一些地方城市已經(jīng)陸續(xù)探索開展數(shù)字化轉(zhuǎn)型應用場景揭榜掛帥4.城市數(shù)字化轉(zhuǎn)型與產(chǎn)業(yè)發(fā)展聯(lián)動較弱6轉(zhuǎn)型，進而推動城市經(jīng)濟結(jié)構(gòu)優(yōu)化。然而，當前數(shù)字化建設(shè)場景對于如何利用數(shù)字化轉(zhuǎn)型推動產(chǎn)業(yè)升級和創(chuàng)新業(yè)態(tài)的培育則顯得不足，未能充分發(fā)揮數(shù)字化建設(shè)在推動經(jīng)濟發(fā)展中的潛力。(三)國家制定整體性系統(tǒng)性城市數(shù)字化轉(zhuǎn)型框架針對當前城市數(shù)字化建設(shè)中存在的問題，國家發(fā)展改革委、國家數(shù)據(jù)局等四部委聯(lián)合印發(fā)《關(guān)于深化智慧城市發(fā)展推進城市全域數(shù)字化轉(zhuǎn)型的指導意見》(以下簡稱《指導意見》),明確推進城市全域數(shù)字化轉(zhuǎn)型要做好“全領(lǐng)域、全方位、全過程”。全領(lǐng)域推進城市數(shù)字化轉(zhuǎn)型是發(fā)展方向全領(lǐng)域推進城市數(shù)字化轉(zhuǎn)型是發(fā)展方向推進城市精細精準城市數(shù)字化共性基礎(chǔ)全方位增強城市數(shù)字化轉(zhuǎn)型支撐是發(fā)展動能建設(shè)完善數(shù)字基礎(chǔ)設(shè)施構(gòu)建數(shù)據(jù)要素賦能體系全過程優(yōu)化城市數(shù)字化轉(zhuǎn)型生態(tài)是發(fā)展保障推進適數(shù)化制度創(chuàng)新創(chuàng)新運營運維模式推動數(shù)字化協(xié)同發(fā)展促進新型產(chǎn)城融合發(fā)展優(yōu)化綠色智慧宜居環(huán)境提升城市安全韌性豐富普惠數(shù)字公共服務培育壯大城市數(shù)字1.全領(lǐng)域推進城市數(shù)字化轉(zhuǎn)型是發(fā)展方向系統(tǒng)工程：強調(diào)整體性、系統(tǒng)性推進一體化應用?！吨笇б庖姟分饕劢钩鞘泄残曰A(chǔ)、城市數(shù)字經(jīng)濟、新型產(chǎn)城融合、城市數(shù)字治理、城市數(shù)字服務、城市智慧宜居、城市安全韌性等領(lǐng)域，謀劃整體7體性提升市域治理體系和治理能力現(xiàn)代化水82.全方位增強城市數(shù)字化轉(zhuǎn)型支撐發(fā)展動能基礎(chǔ)。在云網(wǎng)底座建設(shè)方面，上海市打造“IP+光城市一張網(wǎng)”，采93.全過程優(yōu)化城市數(shù)字化轉(zhuǎn)型生態(tài)是發(fā)展保障協(xié)同合作1。模式2。一是統(tǒng)一授權(quán)模式，數(shù)據(jù)管理部門不區(qū)分場景將公共1高國力，專家解讀|準確把握戰(zhàn)略性、系統(tǒng)性、協(xié)同性特征全面11分別負責數(shù)據(jù)初加工和深加工，平臺公司這類運營機構(gòu)作為一級機二、數(shù)字孿生城市建設(shè)現(xiàn)狀（一）數(shù)字孿生城市建設(shè)與認知逐步深化1逐漸深化的階段。最初數(shù)字孿生城市主要集中建設(shè)城市信息模型 (CIM)平臺鏡像再現(xiàn)物理城市，達到“可視”。在實現(xiàn)可視的目標后，逐漸強調(diào)數(shù)字孿生城市要圍繞數(shù)字孿生體進行數(shù)據(jù)融合，實現(xiàn)“可用”。同時推進數(shù)字孿生底座建設(shè)，提高建設(shè)效率促進“可持續(xù)”發(fā)展。目前的建設(shè)重點是實現(xiàn)城市復雜巨系統(tǒng)的精準表達，實現(xiàn)系統(tǒng)“可預測可控制”。·數(shù)字孿生城市需要精準表達物理城市各系統(tǒng)及系統(tǒng)之間的動態(tài)關(guān)系?！?shù)字孿生城市通過數(shù)字化語義化積累，為復雜巨系統(tǒng)提供校準·復雜巨系統(tǒng)的精準表達促進城市治理智能化?！?shù)字孿生城市需要構(gòu)建復用性強、可擴展的底座支撐不同應用場景的快速搭建和演進?！?shù)字孿生底座通過將單一功能平臺融合互通，成為整個數(shù)字孿生城市的基礎(chǔ)支撐平臺?！?shù)字孿生底座支持了數(shù)字孿生城市的持續(xù)發(fā)展和創(chuàng)新?！?shù)字孿生城市需要充分進行數(shù)據(jù)融合實現(xiàn)協(xié)同共治。·具有豐富語義的數(shù)字孿生體是實現(xiàn)數(shù)據(jù)有效融合的理想載體。·圍繞數(shù)字孿生體進行數(shù)據(jù)融合提高了城市治理效率?！?shù)字孿生城市需要“精準映射”物理城市的形態(tài)?！崿F(xiàn)鏡像再現(xiàn)依賴于技術(shù)的深度融合?！ょR像再現(xiàn)逐步推動城市治理精細化。數(shù)字孿生城市建設(shè)與認知逐步深化來源：中國信息通信研究院圖4數(shù)字孿生城市建設(shè)與認知逐步深化1.數(shù)字孿生城市被認為是物理城市的鏡像再現(xiàn)在建設(shè)需求方面，數(shù)字孿生城市需要“精準映射”物理城市的形1以物理城市為藍本，構(gòu)建其在數(shù)字空間中的鏡像再現(xiàn)。2018年住建任務及分工等。2024年，工業(yè)和信息化部等十一部門聯(lián)合印發(fā)推動感器、地理信息系統(tǒng)（GIS）、三維建模等技術(shù)，廣泛收集并整合多2.數(shù)字孿生城市深化孿生體的多源語義數(shù)據(jù)融合13.數(shù)字孿生城市提供開放兼容、長效迭代的底座在建設(shè)內(nèi)容方面，數(shù)字孿生底座通過將單一功能平臺融合互通，域物聯(lián)感知平臺采集海量的動靜態(tài)運行數(shù)據(jù)，并圍繞“數(shù)字孿生體”上層應用場景提供包括數(shù)據(jù)支撐、標準編碼和能力供給在內(nèi)的服務，14.數(shù)字孿生城市助力城市復雜巨系統(tǒng)的精準推演1（二）數(shù)字孿生城市產(chǎn)業(yè)與生態(tài)逐漸完善術(shù)不僅引領(lǐng)了相關(guān)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展浪潮，更為傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)注入了新的活力，1.數(shù)字孿生技術(shù)應用產(chǎn)業(yè)規(guī)模持續(xù)壯大出市場需求的快速增長4。數(shù)字孿生行業(yè)的參與者括GIS、測繪企業(yè)，建模、仿真企業(yè)，建筑信息4邱聰，預見2024：《2024年中國數(shù)字孿生行業(yè)全景圖譜》(附市場規(guī)模、競爭格局和發(fā)展前景等)，2024-03-22[2024-10-11]/analyst/detail/220/2.數(shù)字孿生產(chǎn)業(yè)生態(tài)合作日益密切與應用，構(gòu)建開放、互助的資源集聚生態(tài)平臺。2021年，發(fā)展搭建了產(chǎn)學研各界交流對話的平臺。2022年，寧波數(shù)慧交通數(shù)字孿生產(chǎn)業(yè)生態(tài)圈的建設(shè)。2024年浙江省13.數(shù)字孿生城市促進數(shù)字經(jīng)濟創(chuàng)新發(fā)展之增長，促進了市場規(guī)模的擴大。數(shù)字孿生城市的建設(shè)要求對測繪、試妝等新型消費體驗。在醫(yī)療領(lǐng)域，數(shù)字孿生技術(shù)通過建立“醫(yī)療數(shù)字孿生體”實現(xiàn)對患者健康狀況的實時監(jiān)控和精準醫(yī)療診斷。在文旅2產(chǎn)業(yè)發(fā)展。一是“揭榜掛帥”機制的引入為行業(yè)帶來了新的發(fā)展機遇。“揭榜掛帥”機制以問題為導向，以結(jié)果為驅(qū)動，以創(chuàng)新機制不僅推動了數(shù)字孿生產(chǎn)業(yè)在技術(shù)研發(fā)和應用實踐上取得顯了創(chuàng)新模式對產(chǎn)業(yè)發(fā)展的巨大推動作用。（三）數(shù)字孿生城市技術(shù)能力供給豐富快速發(fā)展為數(shù)字孿生技術(shù)提供了堅實的基礎(chǔ)。AI輔助建模平，為科學精準的決策提供有力支撐。XR、低代碼等各類新1.基礎(chǔ)支撐能力取得長足進步西算”工程推進算力資源的整合，均使運力質(zhì)量的顯著提升。截至到246EFLOPS（FP32智算同比增速超過65%7。特別是國星宇航發(fā)布的“星河”AI一體機，作為全球首款集衛(wèi)星三維數(shù)字孿生、/tech/20241001/t20241001_52692渲染技術(shù)，GPU服務器運行項目文件，每一幀視頻渲染成視頻流并2.智能分析能力迎來重大突破AI技術(shù)的發(fā)展突破了傳統(tǒng)3D建模和渲染技術(shù)的限制并大幅降低/s/L2MjO_LX8Cm5OcwW0MAg0Q(2024-07-31)[2024-10-11]/s/a1ZQeTk2智能生成等能力提升。仿真推演技術(shù)在數(shù)字孿生城了數(shù)字孿生系統(tǒng)與物理世界的一致性和信息的全面性，AI框架的應在算法和技術(shù)驅(qū)動下，為數(shù)字孿生用戶提供更智能的決策方案。3.應用創(chuàng)新能力顯現(xiàn)較強活力XR技術(shù)通過無縫融合數(shù)字信息與現(xiàn)實世界，為數(shù)字孿生用戶提2億級別，顯示巨大的商業(yè)潛力和市場需求。XR設(shè)備正朝著三、數(shù)字孿生賦能城市全域數(shù)字化轉(zhuǎn)型建設(shè)路徑2治和智慧體驗、數(shù)字孿生完善數(shù)字基礎(chǔ)設(shè)施布局與利用、數(shù)字孿生體的流通利用推動形成城市可信數(shù)據(jù)空間、數(shù)字孿生賦能城市一體化可視化運維體系、數(shù)字孿生加促形成長效迭代和生態(tài)共建模式”七大賦能路徑，推動智慧城市發(fā)展邁向更高水平更高質(zhì)量。數(shù)字孿生能級數(shù)字孿生能級建設(shè)與認知逐步深化產(chǎn)業(yè)與生態(tài)逐漸完善技術(shù)能力供給豐富數(shù)字孿生底座平臺夯實城市數(shù)字化共性基礎(chǔ)數(shù)字孿生建設(shè)成為城市經(jīng)濟發(fā)展重要引擎轉(zhuǎn)型框架全領(lǐng)域推進城市數(shù)字化轉(zhuǎn)型是發(fā)展方向全過程優(yōu)化城市數(shù)字化轉(zhuǎn)型生態(tài)是發(fā)展保障數(shù)字孿生完善數(shù)字基礎(chǔ)設(shè)施布局與利用推動形成城市可信數(shù)據(jù)空間城市數(shù)字化共性基礎(chǔ)全過程優(yōu)化城市數(shù)字化轉(zhuǎn)型生態(tài)數(shù)字孿生賦能城市一體化可視化運維體系建設(shè)完善數(shù)字基礎(chǔ)設(shè)施數(shù)字孿生加促形成構(gòu)建數(shù)據(jù)要素賦能體系長效迭代和生態(tài)共建模式特色開拓型城市新城新區(qū)型城市分類推進策略推動數(shù)字化協(xié)同發(fā)展創(chuàng)新運營運維模式推進適數(shù)化制度創(chuàng)新賦能路徑全領(lǐng)域推進城市數(shù)字化轉(zhuǎn)型數(shù)字孿生核心能力助力城市精準智治和智慧體驗全方位增強城市數(shù)字化轉(zhuǎn)型支撐是發(fā)展動能全方位增強城市數(shù)字化轉(zhuǎn)型支撐培育壯大城區(qū)域帶動型城市數(shù)字孿生體的流通利用來源：中國信息通信研究院(二)全領(lǐng)域推進城市數(shù)字化轉(zhuǎn)型1.數(shù)字孿生底座平臺夯實城市數(shù)字化共性基礎(chǔ)數(shù)字孿生底座平臺作為城市運行和治理智能中樞的重要組成，通過整合城市各類數(shù)據(jù)資源，提供統(tǒng)一的時空數(shù)據(jù)支持，推進現(xiàn)有功能平臺能力組件充分解耦，形成持續(xù)迭代的能力組件體系，為城市數(shù)字化轉(zhuǎn)型打造開放兼容、共性賦能、安全可靠的綜合性開發(fā)環(huán)境。(1)整合城市運行數(shù)據(jù)和時空信息，提供統(tǒng)一時空數(shù)據(jù)支持數(shù)字孿生底座平臺有效整合了業(yè)務數(shù)據(jù)、規(guī)劃與工程數(shù)據(jù)、物聯(lián)感知數(shù)據(jù)、地理信息數(shù)據(jù)和三維模型等城市運行數(shù)據(jù)和時空信息，并22（3）按需開放提供數(shù)據(jù)和能力組件服務，支持多跨應用場景建設(shè)④數(shù)據(jù)融合供給能力，⑤空間分析計算能力，⑥模擬仿真推演能力，⑦虛實融合互動能力化能力，⑨眾創(chuàng)擴展能力—中國信息通信研究院《數(shù)字孿生城市白皮書（202API服務、文檔參考、開發(fā)工具等功能，支撐應用場景的快速開發(fā)。支持應用場景建設(shè)，建立信息化項目管理機制，實現(xiàn)多跨融合與再造。一是建立數(shù)字孿生公共服工地建設(shè)、元宇宙會客廳等業(yè)務功能。結(jié)合城市管理要求以及CBD平臺整合海量、多源、異構(gòu)的結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)和非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)，通32.數(shù)字孿生建設(shè)成為城市經(jīng)濟發(fā)展的重要引擎從規(guī)劃、設(shè)計、建設(shè)到產(chǎn)品工藝、設(shè)備安裝調(diào)試全過程采用3D數(shù)字3性不強，不利于高效推廣。為了克服上述挑戰(zhàn)，可以采取以下措施：（2）數(shù)字孿生帶動數(shù)字產(chǎn)業(yè)化缺乏鏈主企業(yè)的引領(lǐng)和推動?？梢酝ㄟ^建立完整的數(shù)字孿生產(chǎn)業(yè)鏈、333.數(shù)字孿生核心能力助力城市精準智治和智慧體驗33平臺為支撐，利用數(shù)字孿生自主研發(fā)引擎，融合AI、數(shù)字孿生、智3在城市更新的工作中應用數(shù)字孿生技術(shù)能夠預先識別更新方案一是運用數(shù)字孿生全要素數(shù)字化表達和可視化建模能力建立高度仿專欄6.廣州市白云湖大道數(shù)字孿生城市更新平臺廣州市白云湖大道借助數(shù)字孿生城市更新系統(tǒng)提升了城市環(huán)境成功實現(xiàn)減少投入50%的運維人員，設(shè)計人員效率提高3倍以上。3虛實融合互動能力使得數(shù)字孿生能夠創(chuàng)建一個虛擬的現(xiàn)實環(huán)境，位于蘇州工業(yè)園區(qū)的全國重點文物保護單位草鞋山遺址，推出“數(shù)字草鞋山”考古遺址沉浸式數(shù)字化游園，域3D孿生體；根據(jù)考古資料呈現(xiàn)關(guān)鍵歷史信息數(shù)字孿生體、還原歷史文化場景，實現(xiàn)PC端和移動端交互展示；創(chuàng)新推出數(shù)字化體驗、主題游學等大眾喜聞樂見的沉浸式體驗方式，與游客形成良好的交3（三）全方位增強城市數(shù)字化轉(zhuǎn)型支撐1.數(shù)字孿生完善數(shù)字基礎(chǔ)設(shè)施布局與利用3（2）數(shù)字孿生促進數(shù)字基礎(chǔ)設(shè)施高效利用應用數(shù)字孿生技術(shù)對數(shù)字基礎(chǔ)設(shè)施的使用情況進行細致監(jiān)控和數(shù)字孿生技術(shù)正成為提升數(shù)字基礎(chǔ)設(shè)施管理效率和優(yōu)化資源使42.數(shù)字孿生體的流通利用推動形成城市可信數(shù)據(jù)空間（四）全過程優(yōu)化城市數(shù)字化轉(zhuǎn)型生態(tài)1.數(shù)字孿生賦能城市一體化可視化運維體系2.數(shù)字孿生加促形成長效迭代和生態(tài)共建模式4四、分類推進策略建議1.數(shù)字化基礎(chǔ)堅實，是數(shù)字孿生城市建設(shè)的先行2.憑借其自身的輻射能力，對其他城市具有帶動3.提升管理效能與4.提高更新效率和術(shù)融合能力強，成為推動區(qū)域發(fā)2.建設(shè)精細化底座，打造行業(yè)標桿，引領(lǐng)未來城3.積極投身于創(chuàng)新實踐，協(xié)同合作推動區(qū)域的共1.通過產(chǎn)業(yè)推動和技術(shù)創(chuàng)新，實現(xiàn)城市管理和服務的智2.通過創(chuàng)新技術(shù)豐3.基于數(shù)字孿生體系和前沿技術(shù)，實現(xiàn)城市管理的智能4.將數(shù)字技術(shù)融入城市改造和文化遺產(chǎn)保護中，提升城市功能和居民體字世界交互效果參與主體協(xié)同參促進數(shù)字孿生城2.率先開展數(shù)字化轉(zhuǎn)型進而實現(xiàn)鏈條牽引，帶動3.加強數(shù)字孿生領(lǐng)域人才引培與成果推廣。1.加強產(chǎn)業(yè)鏈集聚與數(shù)字孿生公共服3.提