党的十八大以来，国家高度重视发展数字经济，提出建设“数字中国”，加快推进大数据技术和人工智能技术与实体经济的深度融合。国家“十四五”规划纲要更是将“加快数字化发展 建设数字中国”独立成篇，这对于新时期、新环境下的数字孪生城市建设提供了机遇和挑战。截至2021年末，中国的城市化水平已经超过了60%，接近并超过发达国家75%的城市化率只是时间问题。城市管理的技术和手段亟待提高，智慧城市建设方兴未艾，数字孪生城市的概念已进入大众的视野，且已纳入了各个国家的发展规划。发达国家和地区已经有数字孪生城市建设的成功案例，该技术将在未来的城市发展、城市管理发挥关键的作用，给我们带来全方位的深刻变化。

　　一、数字孪生城市已成为学界研究的热点

　　近年来，数字孪生城市已成为业界和学界研究的热点问题。中科院、北大、清华等知名研究机构和高校纷纷开展数字孪生城市的研究。国家自然科学基金、国家重点研发计划等都重点支持数字孪生城市的研究。知网检索数字孪生城市为主题的相关的中文文献，2017年以前为0篇，2022年为391篇；Web of Science检索Digital Twin City为主题的相关英文文献，2017年以前为15篇，2022年为279篇。中英文文献都呈现出井喷式增长，这些文献的主题主要集中在数字孪生城市建设有关的政策支持系统、规划设计、平台搭建、体系标准、技术支持、技术难点、运营管理等方面。

　　二、数字孪生技术是未来城市高质量可持续发展的关键技术

　　数字孪生技术，又称信息镜像模型，是物理实体的数字映射系统。在虚拟空间中映射对应的物理实体，全时段、全方位精确呈现对应的物理实体。数字孪生目前在多个领域得到广泛的应用，尤其在设计制造、医学分析、工程建设等领域应用较多。数字孪生城市就是运用数字孪生技术在物理城市与数字城市之间建立相互映射的关联关系，运用数字城市动态监测和模拟仿真物理城市，从而实现城市规划、建设、管理服务的数字化、智能化，最终促进城市高质量可持续发展。数字孪生技术相对成熟，但是数字孪生城市目前处于探索建设阶段，需要政府职能部门、学术界、产业界和社会团体共同努力，推动数字孪生城市的不断发展和进步。

　　三、国内外已纷纷开始布局数字孪生城市

　　目前，利用数字孪生城市提升城市治理智能化，促进城市可持续发展已成为各国的共识。美国、英国、新加坡等发达国家已陆续开展了数字孪生城市建设，据有关研究机构预测，到2025年，已建成或正在建设的数字孪生城市将达到500个左右。我国积极顺应全球数字化浪潮，从国家顶层战略布局数字孪生城市。“十四五规划”和“2035远景目标”，都强调“加快数字化发展，建设数字中国”。国家发改委、科技部、工信部等部委陆续出台配套政策，为数字孪生城市建设提供了制度保障。国内各城市积极推动数字孪生城市建设，推进数字中国纵深发展。上海、雄安、海南、浙江、贵阳、南京、合肥城市也纷纷出台相关措施，推进数字孪生城市建设。

　　四、数字孪生城市将带动各个领域的深刻变革

　　目前国内外，已有一些数字孪生城市建设的成功案例，归纳起来，典型应用场景主要有聚焦于城市规划、城市预警、交通管理和医疗等领域。

　　（一）城市规划更科学。数字孪生技术为规划方案在虚拟实体中模拟、推演和实验提供了平台，可以模拟任何自然场景和社会场景，规划方案的展示可以无限次、快速、低沉本地进行。利用模拟、推演和实验中得到的数据可以修正方案中不合理的地方，从而使城市规划更科学性。

　　（二）城市预警更准确。数字孪生城市平台中还可以利用人工智能技术模拟演练各种突发事件，优化事件的响应和处理流程，甚至演练人员撤离的路径。经过高度仿真状态下的演练和精确的数据推演，真正突发事件来临的时候，城市管理者就能够从容应对，市民的生命和财产安全得到保障，降低城市的经济损失。

　　（三）城市交通更高效。通过孪生城市平台中的孪生道路系统，实时监控城市道路中的突发事件，做出合理的宏观调控，从而优化道路的利用效率，最终提高城市的运行效率。在孪生系统平台中，通过调节交通系统中的参数，仿真运行道路交通的情况，结合专业的道路交通理论参数，提高交通系统的表现水平。

　　（四）城市医疗更智慧。国家卫健委2019年发布了数字孪生医院的相关文件，倡导建设数字孪生医院，一大批具备“智慧医疗”、“智慧服务”、“智慧管理”的新型院会陆续建成。通过各种精确的传感器设施，以及完备的数字化系统，减少、简化病人就诊的流程，提高医生的诊断准确率，实现病人身体状况预测、预警、医生远程会诊等现代化医疗技术手段。

　　五、推动数字孪生城市建设发展的关键所在

　　从英国、美国、法国、德国等发达国家，以及国内上海、南京、贵阳、雄安等城市的建设经验，数字孪生城市的建设关键，取决于以下四个方面：

　　一是系统的顶层设计。政府是城市的管理者，是数字孪生城市建设能否取得成效的主导力量，是数字孪生城市顶层设计的主体。省级需出台本省数字孪生城市建设的宏观指导意见，市级层面必须出台本市数字孪生城市总体规划或建设指导意见，形成科学高效的组织体系、管理机制和多部门协调机制。

　　二是多源异构的孪生底座。人类即将进入“全真互联网”时代，淡化了虚拟和现实的界限，所有城市场景必须搭建在统一的数字底座之上。数字底座能够融合多源异构的全空间三维数据，具备实时映射的城市信息模型，还有全方位的物联感知体系，使城市运行与管理统一于“一张图”。实现城市运行全场景的实时化和可视化，管理决策的科学化和协同化。

　　三是统一的CIM 平台。数字孪生城市的核心在于构建 CIM 平台。CIM基础平将统一管理数据资源，提供不同格式和标准的数据、多类型服务和各种应用接口，实现汇聚数据、协同业务和联动信息的目标。2021年6月，住房和城乡建设部发布了《城市信息模型（CIM）基础平台技术导则》，为各个城市信息模型（CIM）基础平台建设提供了参考标准。

　　四是硬软件技术的提升。数字孪生城市建设涉及新型测绘、标识感知、协同计算、全要素表达、模拟仿真等众多关键技术，以及各种技术的深度融合。海量数据的加载、动态数据的智能分析、设计软件的开发、高端显示芯片、操作系统、传感器，以上几个方面技术的突破都需要都立足行业，靠市场来进行培育。

　　数字孪生城市建设是一项体系庞大的复杂工程，面临众多的难题，但目前全球共识已经达成，在国家“数字中国”总目标的引领下，经过业界、学界的共同努力，未来国内将会有越来越多的数字孪生城市建成。

　　（作者：朵天林  单位：河南工业大学　本文系2022年度河南省社会科学规划专题项目（2022ZT50）之阶段性成果。)