?前言：

近年來，數字孿生得到迅速的傳播與發展，得益于物聯網、大數據、云計算、人工智能等新一代信息技術的發展，數字孿生的實施已逐漸成為可能。

數字孿生將成為推動城市生態、基礎設施、經濟結構、商業模式等重塑重構的強大動力，將助力智慧城市精準管理，在智慧城市建設過程中發揮巨大作用。

作者 ｜ 方文

“數字孿生城市”寫入“十四五”《綱要》

第十三屆全國人民代表大會第四次會議近日閉幕，會議表決通過了關于國民經濟和社會發展第十四個五年規劃和2035年遠景目標綱要的決議。

《綱要》單列出第五篇“加快數字化發展建設數字中國”，并提到推進城市數據大腦建設，探索建設數字孿生城市，足可見對數字化發展和建設數字中國的重視程度。

第五篇指出：以數字化助推城鄉發展和治理模式創新，全面提高運行效率和宜居度，分級分類推進新型智慧城市建設。

將物聯網感知設施、通信系統等納入公共基礎設施統一規劃建設，推進市政公用設施、建筑等物聯網應用和智能化改造，完善城市信息模型平臺和運行管理服務平臺，構建城市數據資源體系，推進城市數據大腦建設，探索建設數字孿生城市。

數字孿生→數字孿生城市→新型智慧城市

“數字孿生”不再是一種技術，而是一種發展新模式、一個轉型的新路徑、一股推動各行業深刻變革的新動力。

“數字孿生城市”不再是一個創新理念和技術方案，而是新型智慧城市發展的必經之路和未來選擇。

數字孿生城市是智慧城市轉型過程中探索出的不可或缺的核心要素，數字孿生是支持新型智慧城市建設的復雜綜合技術體系。

數字孿生城市是通過構建城市物理世界與網絡虛擬空間對應、交互的復雜系統。

在網絡空間再造一個與之匹配的孿生城市，實現城市全要素數字化和虛擬化、城市全狀態實時化和可視化、城市管理決策協同化和智能化。

我國數字孿生城市整體仍處于初期探索階段，存在數據采集門檻高、信息基礎設施建設不足、平臺模型標準化不高、應用層次和深度不夠、關鍵技術領域“卡脖子”等問題。

將物聯網感知設施、通信系統等納入公共基礎設施統一規劃建設，推進市政公用設施、建筑等物聯網應用和智能化改造。

構建城市數據資源體系，推進城市數據大腦建設。探索建設數字孿生城市。

數字孿生城市是數字城市的最高階段

在IBM的構想中，城市由關系到城市主要功能的不同類型的網絡、基礎設施和環境六個核心系統組成，這些系統不是零散的，而是以一種協作的方式相互銜接。

而城市本身，則是由這些系統所組成的宏觀系統。

如果將城市看作一個龐大的生命體，那么，越來越多的“神經元”正在觸達末梢角落，保障城市安全運行。

此外，“數字孿生城市”還全面支持移動端操作，方便社工在走訪時即時修改數據，與此同時將根據用戶不同的崗位、級別嚴格劃分權限，呈現個性化的界面和內容，最大限度保護居民的數據安全。

下一步，還將同步拓展公共服務、商業辦公等系統，打造智慧服務、智慧營商、智慧交通等平臺和對應的應用場景。

因此，智慧城市是數字城市發展的高級階段，而數字孿生城市是作為數字城市的目標，是智慧城市的新起點，能夠賦予城市智慧化重要設施和基礎能力。

數字孿生市場規模＋應用逐漸擴大

數字孿生核心市場規模已經從2014年的27億元發展到2020年的137億元，年均復合增長率約為31．2％。

2021年，全球數字孿生市場規模預計達到72億美元，中國數字孿生核心市場規模預計達到200億元。

50％的大型工業企業將使用數字孿生，從而使企業效率提高10％。

數字孿生主要技術包括信息建模、信息同步、信息強化、信息分析、智能決策、信息訪問界面、信息安全等方面，在快速演進當中。

隨著新一代信息技術等新興技術的發展，數字孿生技術發展將進一步探索和嘗試、優化和完善。

在物流、制造和供應鏈領域，使用機器學習和5G網絡數字雙晶技術，跟蹤、監控、訂購渠道和優化世界各地貨物流，使貨物的位置和地點環境（溫度、濕度等）實時可見。

無需人為干預，“控制塔”可以指揮庫存轉移、裝配線工序的調整、集裝箱路線的重新訂劃等糾正措施。

在產品銷售向產品服務模式或者銷售即服務（As－a－service）轉型方面，將數字孿生連接到嵌入式傳感器上，用于財務分析和預測，可以改善和優化預測、定價和銷售機會。

一般城市至少存在三張底圖，即住房與城鄉建設系統推進的城市信息模型平臺，自然資源與國土規劃主導的時空大數據平臺，公安政法條線依托進行城市安全和綜合治理的城市底圖。

每個底圖自成體系，一般僅支撐本系統內應用，無法隨需、隨時支撐其他部門調用，且數積淀已久，難以放棄也難以整合。

數字孿生技術廣泛應用面臨挑戰

第五次產業技術革命到今天已經過去了近50年，我們正在進入新一輪產業革命關鍵時期，未來20－30年將是新一輪基礎設施安裝期。

數字孿生的發展和實現是眾多技術共同發展的結果。從數據采集到功能實現主要分為4層，分別為數據采集傳輸層、建模層、功能實現層、人機交互層。

每層之間是遞進關系，都將上一層的功能實現擴展和豐富。數字孿生關鍵技術體系涵蓋感知控制、數據集成、模型構建、模型互操作、業務集成、人機交互六大核心技術。

目前，數字孿生還處在初級發展階段，但要步入廣泛應用階段，還將面臨數據、基礎知識庫、安全、多系統融合和人才等5方面挑戰。

現階段與數據有關的問題主要有：多維度、多尺度數據采集不一致；數據傳輸穩定性不足；受多源數據獲取方式的影響，數據準確性難以保障；海量數據的存儲與處理能力欠佳。

國內欠缺關鍵技術＋商品

數字孿生有關的關鍵技術大多數把握在國外企業手中，如傳感器技術、CAD技術性、CAE技術性、PLM技術性、VR／AR技術性等。

西門子PLC，Predix，達索、PTC，SAP，Ansys等公司往往大肆渲染數字孿生的美麗動人市場前景和運用使用價值，是由于她們的確把握著數字孿生所務必的關鍵技術。

而隨著著數字孿生關注度的提高，真實暢銷的全是這種公司的商品。

工業領域對新概念的熱衷于，都是有其本身的目地，內行人人都心照不宣。

殊不知，上邊提及的這種關鍵技術和商品剛好是在我國現階段最欠缺的。

結尾

新基建的基建就是以城市信息模型為關鍵技術建設數字孿生城市，全面推動海量數據的跨領域融合應用。

新基建將不斷融入傳統的城市基礎設施建設，推動城市朝著更加智能、便捷、高效、智慧的方向不斷演變。

而數字孿生城市既是數字城市的目標，也是智慧城市建設的新高度，賦予城市實現智慧化的重要設施和基礎能力。