数字孪生城市技术图谱和平台架构-创新互联

城市数字化转型特征内涵

城市数字化转型本质上是“以业务价值提升为导向，以机制体制优化为保障，以技术创新应用为手段，最终提升城市面向未来的综合竞争力”的城市发展新范式。

数字孪生城市不是一项技术，是多维技术融合的综合应用。

数字孪生城市的落地应用离不开 New ICT 技术的支持，包括 5G 广连接特性支撑下的物联网虚实互联与集成，基于新型测绘的三维建模技术，基于 大数据、云计算、模拟仿真、虚拟现实（VR）与增强现实（AR）的虚实映射与可视化监测；基于数据挖掘、人工智能、深度学习的城市变化预测等。

全域联接是数字孪生城市建设的重要基础。

有关数据显示，2025 年全球连接数量将会超过 1000 亿。一方面，随着 5G、WiFi-6、IOT、RFID 等技术的日益普及，体验和业务驱动 联接与计算无处不在；另一方面，随着卫星定位及通信技术的不断发展，以高精度定位和卫星通信的时空联接将在经济社会各领 域得到广泛应用。基于标识的全域联接打通了云、AI、边缘计算、物联网、高精度定位、高清视频等新技术，使行业数据采集、传 送、存储、计算、分析及反馈实现了闭环，实现“端、边、网、云”贯通的自治化分布式体系，成为数字孪生城市建设的重要基础。

三维模型是数字孪生城市可视的主要载体。

随着国家自然资源部对“实景三维中国”、“三维立体自然资源一张图”建设的全面推进，测绘地理信息在经济社会各领域 得到广泛应用。倾斜摄影、无人机、BIM 等技术，可实时、准确地获取城市局部的正射、倾斜或 Lidar 点云数据以及单体建筑 工程三维数据，然后依托实景三维重建技术、激光点云三维构建技术和多源数据融合等技术，通过自动化处理流程手段，获 得三维点云、三维模型、真正射影像 (TDOM)、数字表面模型 (DSM) 和建筑信息模型等测绘成果的模型。在数字孪生时代， 测绘地理信息行业从传统的地图产品制作转型为面向城市治理、社会经济、专业建设和大众民生应用的服务行业，数字孪生 城市更加需要新型测绘的强力支撑，在时空大数据管理、地理监测、高精度实体化测绘等方面提出更高要求，基于新型测绘 构建的城市三维模型是数字孪生城市运行的主要载体。

实时监测是数字孪生城市运行的基本诉求。

数字孪生城市的本质是城市级信息模型赋能体系，通过建立基于立体感知的数据闭环赋能新体系，利用物联网、大数据、云计 算、视频感知、数字化仿真、AR/VR、区块链等关键技术，以积木式组装拼接，生成城市全域数字虚拟映像空间，实现对物理世界 的实时监测。为了让数字孪生城市能够动态、及时地虚拟出真实世界的运行，就要内置强大的计算能力，边缘计算和云计算能为 数字孪生城市与现实城市平行发展提供算力支撑，保证两者如影随形，相互作用。运用模拟仿真技术，可进行自然现象的仿真、 物理力学规律的仿真、人群活动的仿真、自然灾害的仿真等，为城市规划、管理、应急救援等制定科学决策，促进城市资源公平 和快速调配，支撑建立更加高效智能的城市现代化治理体系。AR/VR 不仅是下一代的显示技术，更是数字化进程中最重要的数 据采集以及互动的接口，AR/VR 发展的浪潮冲破了许多原有的藩篱，教育、军事、医疗、文旅、地产等细分领域都已开始引入 3D 虚拟场景或应用内容的全新交互体验方式。城市运行态势的多维度、多层次精准监测，是建设数字孪生城市的基本诉求。

智能预测是数字孪生城市发展的高阶智慧。

数字孪生城市对人工智能领域数据挖掘、深度学习、自我优化技术的应用，可使城市从以往单域智能、被动响应逐步转变 为全域协同治理、智能响应、趋势预判的模式，构建起高效智慧的城市运行规则。深度学习核心应用技术包括计算机视 觉、自然语言处理、生物特征识别、知识图谱等，从已有城市数据中挖掘出新的数据并结构化当前数据，并将数据与数据 联系起来以形成决策的基础模型，经过不断的试错，推动系统不断自优化，实现数字孪生城市内生迭代发展，最终为城市 提供智能预测，呈现数字孪生城市发展的高阶智慧。

数字孪生平台的核心架构以云为基础，联结无处不在的智能终端，以 AI 为驱动，融 合大数据、物联网、视频、地理信息等多种 ICT 技术，以孪生数据服务、孪生应用服务 和孪生集成服务为城市运行监测和城市仿 真预测预警应用提供相应服务。

数字孪生平台应具备基础服务特性

数字孪生平台是城市大数据汇聚、应用的载体，是数字孪生城市的基础支 撑平台，为相关应用提供丰富的信息服务和开发接口，支撑智慧城市应用 的建设与运行。

数字孪生平台应具备专业服务特性

数字孪生平台应具备城市基础地理信息、三维模型和 BIM 汇聚、清洗、转 换、模型轻量化、模型抽取、多模集成、模型浏览、多场景融合与可视化表 达、支撑各类应用的开放接口等基本功能，提供工程建设项目各阶段模型 汇聚、物联监测和模拟仿真等专业功能。

数字孪生平台应具备集成服务特性

集成服务特性包括两类，一类是新技术集成及服务能力，数字孪生平台本 身是以云计算、大数据、视频技术、物联网、人工智能、下一代安全等新兴 技术为核心部件，不断整合现有技术的同时，持续纳入新技术，并将新技术 和现有技术做全面的融合，将机构技术驾驭能力封装在平台内，为上层业务 应用提供技术服务能力；一类是孪生应用集成能力，数字孪生平台可与城 市已建成的城市建设、城市管理、城市体检、城市安全、住房、管线、交通、 水务、规划、自然资源、工地管理、绿色建筑、社区管理、医疗卫生、应急指 挥等领域的应用集成，并基于孪生数据服务、孪生业务服务和孪生集成服 务开展城市运营监测和城市仿真预测预警两大类的应用建设与运行。

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