引言：数字孪生城市从概念提出至今不足十年，期间世界各国虽积极推动建设，但目前 仍处于单场景、部分功能实现的起步探索阶段。我国早在2018年雄安新区规划纲要中就提出了数字孪生城市的概念，而后“十四五”规划纲要中明确提出完善城市信息模型平台，探索建设数字孪生城市 ，为数字孪生城市营造了良好的发展环境，引导全国各省市加速建设落地，数字孪生城市市场机遇与挑战并存 。今天我们借此机会，一起系统性地了解一下数字孪生技术在智慧城市场景中的具体应用以及未来的发展方向。
01 什么是数字孪生城市 Design by:艾瑞咨询 背景｜定义｜技术 1.发展背景 数字孪生这一概念最早发源于NASA，并广泛应用于工业。随着城镇化进程加快、城镇化与信息化的广泛渗透和深度融合，城市治理和运行水平有所提升，但各种城市病仍然存在甚至局部加剧。不是城市信息化建设失效 了，而是过往的技术方案无法匹配城市日新月异的发展速度和需要。在新型城镇化建设和新型智慧城市建设的新阶段，数字孪生提供了一种全要素、全天候、全生命周期、实时感知监测、交互控制、推演预测、科学决策的颠覆性的创新理念， 迅速成为了我国以及世界各国、各地区城市运营管理的抓手。
城市信息化的三个发展阶段 图片来源：中国数字孪生城市行业研究报告 2.概念定义 数字孪生城市是指在数字世界中创建一个同物理实体城市外观一致、行动一致、思想一致的数字虚拟城市，实现对现实世界的监测、诊断、回溯、预测和决策控制，用于实体城市的规划、建设、 治理和优化等全生命周期管理，提高城市运行效率和市民居住体验。
数字孪生城市系统架构 图片来源：腾讯云官网 3.技术体系 数字孪生城市并非单一技术，而是以积木式组装结合了物联网、大数据、BIM、GIS、人工智能等多项前沿技术的“巨技术”，其难点主要聚焦在数据管理、信息模型和仿真分析三个环节，多技术融合，自下而上、由实入虚再入实，形成了支撑数字孪生城市技术理念的、运行机制闭环的技术堆栈。
数字孪生城市技术堆栈 图片来源：中国数字孪生城市行业研究报告 值得注意的是，在建设数字孪生城市的过程中，数据接入环节亟需政府层面统一标准，模型层面需要脱离形式主义，关注语义建模，仿真层面需要多领域建立模型库，提升算法的商业化落地能力。
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数字孪生城市的具体案例 Design by:山海鲸可视化、太极开发者平台等 智慧社区｜智慧医保｜智慧机场 所谓“城市”，实则是一个抽象且涵盖性极广的概念。在城市中，除了我们日常生活的社区以外，交通运输、政务管理、健康医疗、工业生产、文化旅游等领域都是属于其建设的重要范畴。因此，数字孪生城市建设程度也需要依靠城市中各领域对于数字孪生技术的应用来展现。 1.智慧社区 该智慧社区平台通过数字孪生技术，整合了社区内各个系统的数据源，将社区运维数据、IoT设备数据与三维城市空间数据相结合，对社区周围环境以及内部物业管理和社区党建等进行了统一管理，从而提升了数据维度，实现了更加直观、更加精细化的社区管理。整个智慧社区系统分为三个模块，分别是社区概览，物业管理、社区党建，各个模块的数据可以通过内置数据源接口与社区各个系统进行对接，数据源支持实时刷新，模块内容支持自定义修改和定制化开发。
社区概览展示了社区的整体概况，包括视频和文字的社区介绍，社区活动照片和活动详情，社区的一些基本数据，周边环境分析，以及告警提示。点击任一标记楼栋可以切换查看视角，同时弹窗显示该标记对应的物体/位置的详细信息。
通过三维空间的光影变换，实现数字空间与物理空间的时间映射，从而更加直观地反映出数据的时间和空间属性。
物业管理主要用于社区的物理管理数据展示，包括物业费缴纳、收支管理、服务管理、维保管理和卫生管理，同时以热力图方式展示出小区内人员的分布情况。
通过对党建工作进行数字化管理，从而提升基层党组织的管理水平，结合三维可视化展示，增强党组织活动的宣传性。
2.智慧医保 该智慧医保系统主要面向医保管理部门，通过数字孪生技术， 将二维数据与三维GIS空间数据相结合，不仅可以全面接入现有医保的各项管理数据， 而且通过提升数据维度，实现了更加精准高效的医保管理，使得城市内医保管理水平得到全面提升。
整个智慧医保系统分为四个模块，分别是实时服务，机构统计、服务统计和评估统计。其中，实时服务展示了医保服务的实时数据和服务人员实时点位数据，通过地区菜单可以切换到不同的子区域，页面数据会根据区域选择进行数据联动，每个服务人员标记可以通过点击进行互动，或者也可以通过搜索定位到某一个具体的服务人员，从而查看更详细的数据。
通过数字孪生技术对城市进行数字化还原，同时根据行政区划进行空间划分，不仅实现了数据的区域相关性展示，而且可以实现区域的数据联动。
在支持数据展示和模型点击互动的基础上，智慧医保系统还增加了一键搜索，从而能够快速定位某一条数据，并且搜索可以和三维模型以及四周的其他图表之间进行数据联动。
机构统计、服务统计和评估统计分别展示了医保机构、医保服务对象以及评估机构的实时数据和医保机构的点位分布。通过地区菜单可以切换到不同的子区域，数据会根据区域选择进行数据联动，每个机构标记可以通过点击进行互动，从而查看更详细的机构信息。
3.智慧机场 该智慧机场平台由太极开发者平台所开发，平台中包含全球航班一体化、机场管理、模拟仿真以及AIOT监测等功能，能够针对航班任务执行、航班延误情况、航班承运情况、机场气象条件等信息进行可视化数据分析。
针对单个航班，该平台通过数字孪生技术可以做到对机舱内乘客身份信息、乘务人员飞行信息的可视化呈现，帮助航空中心进行航班管理。
针对机场的物理环境，该平台不仅能够做到对各楼层各区域的监控、照明、能源、物流运输等基础设施进行实施监管，同时还能针对候机厅内候机座椅的使用率进行实时监测并基于现状进行调整。除此以外，对于飞机起飞过程中可能出现的跑道入侵、跑道异物等危险情况，智慧机场系统也能够做到及时监测与预防，大大提升了机场管理的效率。
03 结语
尽管数字孪生技术在各领域已经有众多相当成熟的应用典范了，然而当前的数字孪生城市建设多聚焦于服务城市空间运营治理者，市民间接受益，直接面向市民的应用和服务很少，数字孪生城市建设并未显著提升市民的获得感。尽管现处于建设初期，但市民服务应放在数字孪生城市建设规划和方案设计上的重要位置。一网通办是智慧城市建设阶段政务服务领域以人为本的典型应用，在数字孪生城市建设的新阶段应充分调研、分析市民在城市生活中的刚性需求，创新能形成用户沉淀的核心应用，提升市民居住体验，有限度的、有效的开放政府数据、探索商业化模式，鼓励市民参与城市管理互动，政企端应用和C端应用协同发展，才能实现数据的服务价值和数字孪生城 市的规模化铺开，为市民创造更加“智慧”的生活。
