数字孪生城市白皮书目 录一、发展态势:数字孪生加速推进智慧城市建设升级 1(一)国家政策高位推动,多省市加快启动建设试点 1(二)标准制定全面提速,标准化组织亟待加强协作 3(三)产业积极组团合作,核心企业积极开放底层能力 5(四)学术成果快速增长,国际交流合作正式起步 7(五)应用场景逐步明朗,数字孪生特色价值逐渐显现 9(六)信息模型市场活跃,地方实践行业标准双管齐下 11(七)空间测绘技术创新,全息测绘与时空图谱有突破 13(八)物模型正加速兴起,为设备孪生奠定坚实基础 16(九)城市仿真取得突破,跨学科与云化仿真成主流 17(十)孪生交互加快推进,低代码构建成企业共同选择 20二、标准引领:以标准为抓手规范数字孪生城市建设 21(一)以技术能力为核心,构建数字孪生城市实施框架 22(二)以实施框架为指引,系统描绘标准体系蓝图 24(三)以标准体系为基准,有节奏制定标准推进路线图 26三、场景驱动:面向城市新要求强化可持续与成效导向 28(一)契合双碳、现代化等时代要求,筛选高价值场景 28(二)促进应用可持续,探索 ToG 向 ToB 或 ToC 转变 29(三)加强需求约束成效评估,践行“以评促建”理念 31四、实践创新:直面挑战创新数字孪生城市建设模式 33(一)全过程咨询谋划,整体性系统性推进数字孪生城市 33(二)全链条产业协作,打造数字孪生城市整体解决方案 34(三)全过程服务交付,确保数字孪生城市不走样不变形 35(四)高质量标准认证,推动数字孪生城市健康有序发展 36(五)全生态环境营造,助力数字孪生城市高质量新格局 37图 目 录图 1 相关部委出台数字孪生城市政策情况 1图 2 核心技术代表企业图谱 6图 3 全球“数字孪生”论文数量年度累计图 8图 4 全球“数字孪生城市”论文数量年度累计图 8图 5 数字孪生城市项目应用占比 10图 6 我国每年 CIM 项目总数量与项目总金额 12图 7 实景三维中国的实体化构建方式 14图 8 全息测绘成果图 15图 9 时空知识图谱赋能智能化应用示意图 15图 10 物模型促进跨行业数字孪生设备互认 17图 11 城市级仿真模式转变 18图 12 新一代信息技术推动离线仿真向实时仿真转变 19图 13 低代码大幅提升数字孪生城市构建效率 21图 14 数字孪生城市技术体系 22图 15 五大技术簇、四大典型特征、九大应用能力关系图 23图 16 数字孪生城市整体性系统性实施框架 V1.0 24图 17 数字孪生城市标准体系 25图 18 实施框架、技术体系与标准体系的对应关系 26图 19 标准体系发展路线图 27图 20 数字孪生城市应用场景筛选 28图 21 城市 CIM 底座向 ToB 和 ToC 开放 31图 22 应用场景与模型精度与应用深度的关系 32图 23 应用成效倒逼底座建设 33数字孪生城市白皮书一、发展态势:数字孪生加速推进智慧城市建设升级(一)国家政策高位推动,多省市加快启动建设试点多部委出台政策文件,加快数字孪生技术、应用、产业的发展。
探索建设数字孪生城市”首次纳入《国民经济和社会发展第十四个五年规划和 2035 年远景目标纲要》,为数字孪生城市建设提供了国家战略指引住建部联合工信部、中央网信办等部委加快城市信息模型(CIM)平台试点应用,并出台系列标准,指导各地 CIM 基础平台建设自然资源部大力构建实景三维中国,发布《自然资源三维立体时空数据库建设总体方案》和《实景三维中国建设技术大纲(2021 版)》,明确实景三维中国建设任务和技术路线,为经济社会发展和各行业信息化提供统一空间底座图 1 相关部委出台数字孪生城市政策情况上海、浙江等地开展试点示范,以 CIM 为基础推动数字孪生城市建设上海市提出“面向数字时代的城市功能定位,加强软硬协同的数字化公共供给,加快推动城市形态向数字孪生演进”,临24港新片区试点数字孪生城市建设,打造上海数字化转型示范区浙江省发布数字孪生建设首批试点清单,将数字孪生技术应用于地铁安全管理、大型交通枢纽安全管理等十大领域深圳市构建可视化城市空间数字平台,探索“数字孪生城市”天津市提出加快城市信息模型(CIM)平台建设,推进 CIM 平台在城市体检、城市安全、工程管理和住房管理等领域广泛应用。
广州市加快 CIM 平台赋能生态环境、公共安全、公共交通、政务司法等,实现城市精细化、智慧化管理表 1 省级政府明确提出数字孪生城市的相关政策序号时间政策名称政策内容12020.10上海市全面推进城市数字化转型“十四五”规划面向数字时代的城市功能定位,加强软硬协同的数字化公共供给,加快推动城市形态向数字孪生演进,构筑城市数字化转型“新底座”22020.8智慧海南总体方案基本建成以“智慧赋能自由港”“数字孪生第一省”为标志的智慧海南32020.10广东省推进新型基础设施建设三年实施方案探索构建“数字孪生城市”实时模型, 形成集应用服务中枢、决策分析助手、治理智慧平台、规划专家系统于一体的全要素“数字孪生城市”一网通管系统42021.3北京市“十四五”时期智慧城市发展行动纲要积极探索建设虚实交互的城市数字孪生底座52021.1深圳市关于加快智慧城市和数字政府建设的若干意见探索“数字孪生城市”依托 GIS、BIM、CIM 等数字化手段,开展全域高精度三维城市建模,加强国土空间等数据治理,构建可视化城市空间数字平台序号时间政策名称政策内容62021.7山东省“十四五” 数字强省建设规划多维度收集城市数据,推动城市资源数字化,加快实现城市主要生命体征的实时感知,提升城市感知判断、快速反应的能力,推动建设虚实交互、智能精细的数字孪生城市。
72021.8天津市加快数字化发展三年行动方案建设城市信息模型(CIM)基础平台, 推进虚实交互、数据驱动的数字孪生城市建设,提升城市实时感知、预警预判、快速反应能力82021.9江苏省“十四五” 数字政府建设规划基于城市信息模型(CIM)基础平台技术,推行城市数据大脑建设,探索建设数字孪生城市,拓展智慧治理场景应用和定制服务,提高智慧城市建设水平来源:中国信息通信研究院(二)标准制定全面提速,标准化组织亟待加强协作数字孪生工作组纷纷设立,成为引领数字孪生标准化工作的“主阵地”从国际看,2020 年 11 月,国际标准化组织/国际电工委员会第一联合技术委员会(ISO/IEC JTC 1)物联网和数字孪生分技术委员会数字孪生工作组(SC 41/WG 6)正式成立,负责统筹推进数字孪生国际标准化工作从国内看,国家智慧城市标准编制主要归口单位陆续新设数字孪生工作组,引领数字孪生城市建设发展全国信标委成立城市数字孪生专题组,组织产学研用各界开展基础研究,启动城市数字孪生标准体系框架设计全国通标委成立数字孪生工作组,从应用场景和现实需求出发,推动数字孪生技术标准体系规划、关键标准研制与应用推广全国智标委成立BIM/CIM 标准工作组,负责开展 BIM/CIM 领域标准研制、组织相关课题研究等工作。
此外,中国信息通信研究院牵头在中国互联网协会成立了数字孪生技术应用工作委员会,联合众多成员单位,开展数字孪生领域团体标准制定工作,成为推进数字孪生技术应用标准化的重要力量数字孪生标准编制步入发展元年,多项关键标准立项工作正式启动国际上,SC41/WG 6 在研《数字孪生 应用案例》《数字孪生 概念和术语》两项标准,启动《数字孪生 参考架构》标准预研项目在国内,全国通标委启动《数字孪生城市统一标识编码体系》《数字孪生城市参考架构》《城市物模型技术要求》《道路数字孪生》等行业标准立项全国信标委将城市数字孪生标准纳入信息技术系列标准,启动《数字孪生通用要求》《城市数字孪生技术参考架构》等标准立项住建部与全国智标委推动全国首个 CIM 行业标准《城市信息模型基础平台技术标准》,现已通过送审稿审查全国地标委正在推动《实景三维中国基本要求》《基础地理实体数据成果规范》立项此外,中国互联网协会、中关村智慧城市产业技术创新战略联盟等社会组织正积极开展数字孪生城市团体标准研究工作从我国标准化工作来看,TC28、TC485、TC426、TC230 等技术标准组织分头推进数字孪生相关技术标准,明显促进产业落地发展。
同时,要警惕分头推进数字孪生相关标准可能带来的标准互通难、标准割裂等行业壁垒化趋势,需加强标准组织合作,共建标准体系表 2 数字孪生城市新设标准组与拟立项情况表组织新设机构拟立项标准通标委(TC485)数字孪生技术工作组《数字孪生城市统一标识编码体系》《数字孪生城市参考架构》《城市物模型技术要求》《道路数字孪生》等信标委(TC28)城市数字孪生专题组《数字孪生通用要求》《城市数字孪生技术参考架构》等智标委(TC426)BIM/CIM 标准工作组《城市信息模型概念及总则》《数字工程认证建筑信息模型(BIM)管理体系》等地标委(TC230)—《实景三维中国基本要求》《基础地理实体数据成果规范》等来源:中国信息通信研究院(三)产业积极组团合作,核心企业积极开放底层能力协会联盟积极为企业“搭台唱戏”中国互联网协会旗下近 100 家企事业单位联合组建数字孪生技术应用工作委员会,积极推进数字孪生技术研究、标准制定、应用创新、建设推广等相关工作工业互联网产业联盟组建数字孪生特设组,推动工业数字孪生发展中国地理信息产业协会成立数字孪生技术与应用工委会,构建地理信息及其相关领域数字孪生技术产学研用相结合的创新体系。
工业4.0 研究院牵头发起数字孪生体联盟,加快数字孪生技术在制造业领域应用发展浙江成立数字孪生世界企业联盟,服务浙江企业和政府的数字化需求核心技术产业阵营进一步壮大,“数字孪生城市”完整产业链基本形成数字孪生城市的建设是一个涉及多环节、多领域、跨部门的复杂系统工程,吸引了 ICT 设备供应商,电信运营商,人工智能、信息建模、地理信息、模拟仿真等软件服务商纷纷入局,各类型企业以自身核心能力和产品为切入点,横向拓展应用领域,纵向往产业链上下游渗透、延伸,积极构建生态圈,联合打造数字孪生城市场景应用根据数字孪生城市主要技术环节,初步形成空间地理信息类、BIM 建模类、感知和标识类、数据融合与渲染类、模拟仿真推演类、交互与控制类等主要产业阵营,数字孪生城市完整产业链条进一步得以加强关键企业依靠核心技术优势,构建开放 PaaS 平台,巩固生态地位超图开放 GIS 软件平台,51WORLD 开放数字孪生开发者平台 WDP3.0,泰瑞数创推出“平行世界”数字孪生一站式服务平台,优锘科技、亚信科技、商询科技等企业建立零代码开发平台图 2 核心技术代表企业图谱来源:中国信息通信研究院元宇宙概念兴起,促进数字孪生产业进一步壮大。
元宇宙涵盖人工智能、。