數(shù)字孿生城市白皮書前 言20211020352017-20182019/平臺(tái)/設(shè)施、應(yīng)用場(chǎng)景、安全、運(yùn)行等要素的標(biāo)應(yīng)進(jìn)府向面向企業(yè)（ToB）和面向個(gè)人（ToC）轉(zhuǎn)變，建立應(yīng)用目 錄一、發(fā)展態(tài)勢(shì)：數(shù)字孿生加速推進(jìn)智慧城市建設(shè)升級(jí) 1（一）國家政策高位推動(dòng)，多省市加快啟動(dòng)建設(shè)試點(diǎn) 1（二）標(biāo)準(zhǔn)制定全面提速，標(biāo)準(zhǔn)化組織亟待加強(qiáng)協(xié)作 3（三）產(chǎn)業(yè)積極組團(tuán)合作，核心企業(yè)積極開放底層能力 5（四）學(xué)術(shù)成果快速增長，國際交流合作正式起步 7（五）應(yīng)用場(chǎng)景逐步明朗，數(shù)字孿生特色價(jià)值逐漸顯現(xiàn) 9（六）信息模型市場(chǎng)活躍，地方實(shí)踐行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)雙管齊下 （七）空間測(cè)繪技術(shù)創(chuàng)新，全息測(cè)繪與時(shí)空?qǐng)D譜有突破 13（八）物模型正加速興起，為設(shè)備孿生奠定堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ) 16（九）城市仿真取得突破，跨學(xué)科與云化仿真成主流 17（十）孿生交互加快推進(jìn)，低代碼構(gòu)建成企業(yè)共同選擇 20二、標(biāo)準(zhǔn)引領(lǐng)：以標(biāo)準(zhǔn)為抓手規(guī)范數(shù)字孿生城市建設(shè) 21（一）以技術(shù)能力為核心，構(gòu)建數(shù)字孿生城市實(shí)施框架 22（二）以實(shí)施框架為指引，系統(tǒng)描繪標(biāo)準(zhǔn)體系藍(lán)圖 24（三）以標(biāo)準(zhǔn)體系為基準(zhǔn)，有節(jié)奏制定標(biāo)準(zhǔn)推進(jìn)路線圖 26三、場(chǎng)景驅(qū)動(dòng)：面向城市新要求強(qiáng)化可持續(xù)與成效導(dǎo)向 28（一）契合雙碳、現(xiàn)代化等時(shí)代要求，篩選高價(jià)值場(chǎng)景 28（二）促進(jìn)應(yīng)用可持續(xù)，探索向或轉(zhuǎn)變 29（三）加強(qiáng)需求約束成效評(píng)估，踐行“以評(píng)促建”理念 31四、實(shí)踐創(chuàng)新：直面挑戰(zhàn)創(chuàng)新數(shù)字孿生城市建設(shè)模式 33（一）全過程咨詢謀劃，整體性系統(tǒng)性推進(jìn)數(shù)字孿生城市 33（二）全鏈條產(chǎn)業(yè)協(xié)作，打造數(shù)字孿生城市整體解決方案 34（三）全過程服務(wù)交付，確保數(shù)字孿生城市不走樣不變形 35（四）高質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)認(rèn)證，推動(dòng)數(shù)字孿生城市健康有序發(fā)展 36（五）全生態(tài)環(huán)境營造，助力數(shù)字孿生城市高質(zhì)量新格局 37圖目錄圖1 相關(guān)部委出臺(tái)數(shù)字孿生城市政策情況 1圖2 核心技術(shù)代表企業(yè)圖譜 6圖3 全球“數(shù)字孿生”論文數(shù)量年度累計(jì)圖 8圖4 全球“數(shù)字孿生城市”論文數(shù)量年度累計(jì)圖 8圖5 數(shù)字孿生城市項(xiàng)目應(yīng)用占比 10圖6 我國每年CIM項(xiàng)目總數(shù)量與項(xiàng)目總金額 12圖7 實(shí)景三維中國的實(shí)體化構(gòu)建方式 14圖8 全息測(cè)繪成果圖 15圖9 時(shí)空知識(shí)圖譜賦能智能化應(yīng)用示意圖 15圖10 物模型促進(jìn)跨行業(yè)數(shù)字孿生設(shè)備互認(rèn) 17圖城市級(jí)仿真模式轉(zhuǎn)變 18圖12 新一代信息技術(shù)推動(dòng)離線仿真向?qū)崟r(shí)仿真轉(zhuǎn)變 19圖13 低代碼大幅提升數(shù)字孿生城市構(gòu)建效率 21圖14 數(shù)字孿生城市技術(shù)體系 22圖15 五大技術(shù)簇、四大典型特征、九大應(yīng)用能力關(guān)系圖 23圖16 數(shù)字孿生城市整體性系統(tǒng)性實(shí)施框架V1.0 24圖17 數(shù)字孿生城市標(biāo)準(zhǔn)體系 25圖18 實(shí)施框架、技術(shù)體系與標(biāo)準(zhǔn)體系的對(duì)應(yīng)關(guān)系 26圖19 標(biāo)準(zhǔn)體系發(fā)展路線圖 27圖20 數(shù)字孿生城市應(yīng)用場(chǎng)景篩選 28圖21 城市CIM底座向和開放 31圖22 應(yīng)用場(chǎng)景與模型精度與應(yīng)用深度的關(guān)系 32圖23 應(yīng)用成效倒逼底座建設(shè) 33一、發(fā)展態(tài)勢(shì)：數(shù)字孿生加速推進(jìn)智慧城市建設(shè)升級(jí)（一）國家政策高位推動(dòng)，多省市加快啟動(dòng)建設(shè)試點(diǎn)2035CIM（2021版來源：中國信息通信研究院圖1相關(guān)部委出臺(tái)數(shù)字孿生城市政策情況CIMCIMCIM平臺(tái)賦能表1省級(jí)政府明確提出數(shù)字孿生城市的相關(guān)政策序號(hào)時(shí)間政策名稱政策內(nèi)容12020.10上海市全面推進(jìn)城市數(shù)字化轉(zhuǎn)型“十四五”規(guī)劃面向數(shù)字時(shí)代的城市功能定位，加強(qiáng)軟硬協(xié)同的數(shù)字化公共供給，加快推動(dòng)城市形態(tài)向數(shù)字孿生演進(jìn)，構(gòu)筑城市數(shù)字化轉(zhuǎn)型“新底座”。22020.8智慧海南總體方案基本建成以“智慧賦能自由港”“數(shù)字孿生第一省”為標(biāo)志的智慧海南。32020.10廣東省推進(jìn)新型基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)三年實(shí)施方案探索構(gòu)建“數(shù)字孿生城市”實(shí)時(shí)模型，形成集應(yīng)用服務(wù)中樞、決策分析助手、治理智慧平臺(tái)、規(guī)劃專家系統(tǒng)于一體的42021.3北京市“十四五”時(shí)期智慧城市發(fā)展行動(dòng)綱要積極探索建設(shè)虛實(shí)交互的城市數(shù)字孿生底座。52021.1深圳市關(guān)于加快智慧城市和數(shù)字政府建設(shè)的若干意見GISBIM、CIM等數(shù)字化手段，開展全域高精度三構(gòu)建可視化城市空間數(shù)字平臺(tái)。序號(hào)時(shí)間政策名稱政策內(nèi)容62021.7山東省“十四五”數(shù)字強(qiáng)省建設(shè)規(guī)劃多維度收集城市數(shù)據(jù)，推動(dòng)城市資源數(shù)字化，加快實(shí)現(xiàn)城市主要生命體征的實(shí)時(shí)感知，提升城市感知判斷、快速反應(yīng)的能力，推動(dòng)建設(shè)虛實(shí)交互、智能精細(xì)的數(shù)字孿生城市。72021.8天津市加快數(shù)字化發(fā)展三年行動(dòng)方案建設(shè)城市信息模型（CIM）基礎(chǔ)平臺(tái)，推進(jìn)虛實(shí)交互、數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的數(shù)字孿生城快速反應(yīng)能力。82021.9江蘇省“十四五”數(shù)字政府建設(shè)規(guī)劃基于城市信息模型（CIM）基礎(chǔ)平臺(tái)技術(shù)，推行城市數(shù)據(jù)大腦建設(shè)，探索建設(shè)數(shù)字孿生城市，拓展智慧治理場(chǎng)景應(yīng)用和定制服務(wù)，提高智慧城市建設(shè)水平。來源：中國信息通信研究院（二）標(biāo)準(zhǔn)制定全面提速，標(biāo)準(zhǔn)化組織亟待加強(qiáng)協(xié)作數(shù)字孿生工作組紛紛設(shè)立，成為引領(lǐng)數(shù)字孿生標(biāo)準(zhǔn)化工作的“主陣地國際電工（ISO/IECJTC（SC41/WG要?dú)w口單位陸續(xù)新設(shè)數(shù)字孿生工作組，引領(lǐng)數(shù)字孿生城市建設(shè)發(fā)標(biāo)準(zhǔn)體系規(guī)劃、關(guān)鍵標(biāo)準(zhǔn)研制與應(yīng)用推廣。全國智標(biāo)委成立BIM/CIMBIM/CIMSC41/WG6CIM行業(yè)技術(shù)創(chuàng)新戰(zhàn)略聯(lián)盟等社會(huì)組織正積極開展數(shù)字孿生城市團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)研究工作。從我國標(biāo)準(zhǔn)化工作來看，TC28、TC485、TC426、TC230等技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)組織分頭推進(jìn)數(shù)字孿生相關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，明顯促進(jìn)產(chǎn)業(yè)落地發(fā)展。同時(shí)，要警惕分頭推進(jìn)數(shù)字孿生相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)可能帶來的標(biāo)準(zhǔn)互通難、標(biāo)準(zhǔn)割裂等行業(yè)壁壘化趨勢(shì)，需加強(qiáng)標(biāo)準(zhǔn)組織合作，共建標(biāo)準(zhǔn)體系。表2數(shù)字孿生城市新設(shè)標(biāo)準(zhǔn)組與擬立項(xiàng)情況表組織指導(dǎo)單位新設(shè)機(jī)構(gòu)擬立項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)通標(biāo)委（TC485）工業(yè)和信息化部數(shù)字孿生技術(shù)工作組《數(shù)字孿生城市統(tǒng)一標(biāo)識(shí)編碼體系》《數(shù)字孿生城市參考架構(gòu)》《城市物模型技術(shù)要求》《道路數(shù)字孿生》等信標(biāo)委（TC28）國家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會(huì)、工業(yè)和信息化部城市數(shù)字孿生專題組《數(shù)字孿生通用要求》《城市數(shù)字孿生技術(shù)參考架構(gòu)》等智標(biāo)委（TC426）住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部BIM/CIM標(biāo)準(zhǔn)工作組《城市信息模型概念及總則》《數(shù)字工程認(rèn)證建筑信息模型（BIM）管理體系》等地標(biāo)委（TC230）自然資源部—《實(shí)景三維中國基本要求礎(chǔ)地理實(shí)體數(shù)據(jù)成果規(guī)范》等（三“1004.0政府的數(shù)字化需求。ICTBIM建控制類等主要產(chǎn)業(yè)陣營，數(shù)字孿生城市完整產(chǎn)業(yè)鏈條進(jìn)一步得以加PaaSGISWDP3.0平行世界圖2核心技術(shù)代表企業(yè)圖譜

來源：中國信息通信研究院元宇宙202150150億人Facebook（四）學(xué)術(shù)成果快速增長，國際交流合作正式起步CNKI數(shù)據(jù)Scopus3。數(shù)82021104454來源：Scopus數(shù)據(jù)庫，CNKI數(shù)據(jù)庫圖3全球“數(shù)字孿生”論文數(shù)量年度累計(jì)圖來源：Scopus數(shù)據(jù)庫，CNKI數(shù)據(jù)庫圖4全球“數(shù)字孿生城市”論文數(shù)量年度累計(jì)圖IMCC2021TMForum（）“可持續(xù)發(fā)（五）應(yīng)用場(chǎng)景逐步明朗，數(shù)字孿生特色價(jià)值逐漸顯現(xiàn)510203010.0% 20.0% 30.0% 40.0% 50.0% 60.0%0.0%18.5%14.8%11.1%10.0% 20.0% 30.0% 40.0% 50.0% 60.0%0.0%18.5%14.8%11.1%11.1%7.4%7.4%3.7%25.9%25.9%44.4%40.7%40.7%37.0%37.0%55.6%公共服務(wù)/管理能源和公共事業(yè)水廢物管理來源：WEF，中國信息通信研究院圖5數(shù)字孿生城市項(xiàng)目應(yīng)用占比數(shù)字孿生項(xiàng)目的投資模式、運(yùn)營機(jī)制和商業(yè)模式仍有較大探索空66.7%（六CIM2018月住建部5CIM202120182149項(xiàng)（202110月底），200%30CIM20212021年10月底2020年項(xiàng)目總金額2018年 2019年項(xiàng)目總數(shù)量14012010080604020021250831493025201510單位：個(gè)160單位：億元35來源：中國信息通信研究院統(tǒng)計(jì)圖6我國每年CIM項(xiàng)目總數(shù)量與項(xiàng)目總金額CIM“2CIMCIM試點(diǎn)城CIMCIMCIMCIMBIM基礎(chǔ)CIMCIMCIMCIMCIMCIM。（七）空間測(cè)繪技術(shù)創(chuàng)新，全息測(cè)繪與時(shí)空?qǐng)D譜有突破2021年自然（2021版準(zhǔn)映射、軟件定義、虛實(shí)交互的要求高度契合，為數(shù)字孿生城市建設(shè)提供有力技術(shù)支撐。來源：中國信息通信研究院圖7實(shí)景三維中國的實(shí)體化構(gòu)建方式AI圖8全息測(cè)繪成果圖

來源：中國信息通信研究院時(shí)空知識(shí)圖譜能力顯著增強(qiáng)。地理時(shí)空知識(shí)圖譜構(gòu)建起數(shù)據(jù)之間的關(guān)系，使數(shù)字孿生城市洞察城市規(guī)律、實(shí)現(xiàn)深層次推理變?yōu)榭赡??；跁r(shí)空知識(shí)圖譜，城市管理者能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)各類型數(shù)據(jù)的可視化呈現(xiàn)，利用機(jī)器學(xué)習(xí)技術(shù)，發(fā)現(xiàn)城市規(guī)律，形成修正決策自動(dòng)優(yōu)化預(yù)案圖9時(shí)空知識(shí)圖譜賦能智能化應(yīng)用示意圖（八）物模型正加速興起，為設(shè)備孿生奠定堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)IOTICAOneDataModelOCFZigbee為代表的多2020402.4IOT來源：中國信息通信研究院圖10物模型促進(jìn)跨行業(yè)數(shù)字孿生設(shè)備互認(rèn)（九）城市仿真取得突破，跨學(xué)科與云化仿真成主流果有限等問題。隨著5G城市整體發(fā)展趨勢(shì)和演化問題，為城市的治理和規(guī)劃提供數(shù)據(jù)圖11城市級(jí)仿真模式轉(zhuǎn)變

來源：中國信息通信研究院—閥門開合度以及補(bǔ)水時(shí)長等最優(yōu)補(bǔ)水策略，動(dòng)態(tài)校正檢驗(yàn)仿真結(jié)來源：中國信息通信研究院圖12新一代信息技術(shù)推動(dòng)離線仿真向?qū)崟r(shí)仿真轉(zhuǎn)變（十）孿生交互加快推進(jìn)，低代碼構(gòu)建成企業(yè)共同選擇PC0來源：中國信息通信研究院圖13低代碼大幅提升數(shù)字孿生城市構(gòu)建效率二、標(biāo)準(zhǔn)引領(lǐng)：以標(biāo)準(zhǔn)為抓手規(guī)范數(shù)字孿生城市建設(shè)（一）以技術(shù)能力為核心，構(gòu)建數(shù)字孿生城市實(shí)施框架構(gòu)建“感知標(biāo)識(shí)+地理信息+建模渲染+算法仿真+虛實(shí)交互”的圖14數(shù)字孿生城市技術(shù)體系

來源：中國信息通信研究院五大技術(shù)簇相互集成，凸顯數(shù)字孿生城市四大典型特征（詳見《數(shù)字孿生城市研究報(bào)告（2018年）》），助力形成數(shù)字孿生城市九大應(yīng)用能力（詳見《數(shù)字孿生城市白皮書（2020年）》）。來源：中國信息通信研究院圖15五大技術(shù)簇、四大典型特征、九大應(yīng)用能力關(guān)系圖來源：中國信息通信研究院圖16數(shù)字孿生城市整體性系統(tǒng)性實(shí)施框架V1.0（二）以實(shí)施框架為指引，系統(tǒng)描繪標(biāo)準(zhǔn)體系藍(lán)圖2525數(shù)字孿生城市白皮書圖17數(shù)字孿生城市標(biāo)準(zhǔn)體系

來源：中國信息通信研究院來源：中國信息通信研究院圖18實(shí)施框架、技術(shù)體系與標(biāo)準(zhǔn)體系的對(duì)應(yīng)關(guān)系（三）以標(biāo)準(zhǔn)體系為基準(zhǔn)，有節(jié)奏制定標(biāo)準(zhǔn)推