全球物聯(lián)網(wǎng)、5G、人工智能、無人駕駛、虛擬現(xiàn)實、深度學習等技術(shù)研發(fā)和產(chǎn)業(yè)化快速提升，掀起數(shù)字化網(wǎng)絡(luò)化智能化新一輪的浪潮。與此同時，智慧城市全面實施進程不斷加速，全面實施內(nèi)容不斷深入，其創(chuàng)新發(fā)展理念、持續(xù)推進模式和技術(shù)體系不斷更新和演變，構(gòu)建虛擬服務(wù)實際、數(shù)據(jù)驅(qū)動治理、智能定義一切的數(shù)字孿生城市將變成智慧城市的主要趨勢。
一、數(shù)字孿生城市的構(gòu)建條件日漸完善
1、信息通信技術(shù)（ICT）在城市中成熟運用
近些年來，云計算平臺已經(jīng)變成城市主要基礎(chǔ)設(shè)施，政府部門、公司企業(yè)乃至個人廣泛性運用；大數(shù)據(jù)變成城市主要資產(chǎn)、戰(zhàn)略資源，依托于大數(shù)據(jù)分析的智能決策運用不斷涌現(xiàn)而出；物聯(lián)網(wǎng)促進萬物互聯(lián)變成實際，廣泛運用于城市治理領(lǐng)域的感知監(jiān)測、數(shù)據(jù)采集等；（移動）互聯(lián)網(wǎng)變成群眾獲取城市生活服務(wù)的主要優(yōu)先渠道，也是拓展服務(wù)的主要方式；依托于深度學習的人工智能運用可精準預測城市問題，很大程度上提升民眾體驗。
2、數(shù)字孿生（DT）技術(shù)向城市廣泛性滲入
數(shù)字孿生技術(shù)最初起源于工業(yè)領(lǐng)域，特別是在飛機、火車發(fā)動機等高端制造領(lǐng)域，對產(chǎn)品、生產(chǎn)流水線和工藝流程等進行數(shù)字化仿真、實時跟蹤，產(chǎn)品研發(fā)周期大幅度縮減，生產(chǎn)成本大幅度下降，產(chǎn)生多設(shè)備互聯(lián)、協(xié)同和優(yōu)化的建設(shè)模式。目前，數(shù)字孿生技術(shù)已逐漸向建筑工程、醫(yī)療服務(wù)、城市管理等領(lǐng)域滲入，依托于BIM模型完成建筑的龍骨、結(jié)構(gòu)以及風水電等設(shè)計，完成建筑各種資源的優(yōu)化、應(yīng)急方案預演以及建筑群間資源優(yōu)化配置；達索公司開發(fā)3DEXPERIENCity平臺完成城市規(guī)劃布局、管網(wǎng)以及氣象的數(shù)字孿生，致使城市應(yīng)急管理效率提升30%，城市擁堵率下降25%。
3、技術(shù)融合與數(shù)據(jù)積累不斷促進城市創(chuàng)新發(fā)展
分布式計算、4G/5G通信、大規(guī)模數(shù)據(jù)并行處理、深度學習等技術(shù)與3D建模、高精度地圖、模擬仿真、虛擬現(xiàn)實、智能控制等數(shù)字孿生有關(guān)技術(shù)有機耦合加速集成，促進在數(shù)字化空間中構(gòu)建同步運作的數(shù)字孿生城市變成可能。除此之外，通過十多年智慧城市構(gòu)建，城市傳感器隨處可見，城市智能終端廣泛性部署，城市體征運作數(shù)據(jù)大批量匯聚積累，城市畫像日漸清晰，跨層級、跨地域、跨系統(tǒng)、跨部門、跨業(yè)務(wù)的數(shù)據(jù)資源快速有序融合，依托于海量多維數(shù)據(jù)分析的智能運用不斷涌現(xiàn)而出，智慧城市構(gòu)建正處于量變到質(zhì)變關(guān)鍵時期。
二、數(shù)字孿生城市是深度學習自我優(yōu)化的城市
數(shù)字孿生城市的核心要義是，在網(wǎng)絡(luò)數(shù)字化空間，塑造一個與現(xiàn)實物理城市相匹配相對應(yīng)的數(shù)字城市，實現(xiàn)創(chuàng)建物理城市與數(shù)字城市一一對應(yīng)、協(xié)同交互、智能操控的復雜系統(tǒng)，使其與物理城市同步運作，實現(xiàn)虛擬服務(wù)現(xiàn)實，數(shù)據(jù)驅(qū)動治理，智能定義一切等運行機制，完成城市全要素數(shù)字化和虛擬化、全狀態(tài)實時化和可視化、城市運作管理協(xié)同化智能化，生成物理維度上的實體世界和信息維度上的虛擬世界同生共存、虛實相融的城市發(fā)展新模式，是具備深度學習、自我優(yōu)化能力的城市。
1、全域感知，完成由實到虛
實現(xiàn)部署全域感知體系和各行業(yè)領(lǐng)域信息系統(tǒng)平臺，收集匯聚城市所有的靜態(tài)數(shù)據(jù)、業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)信息、對象數(shù)據(jù)信息等表征城市運作的全量數(shù)據(jù)信息，在數(shù)字化空間建立一一映射的數(shù)字孿生城市模型平臺，并載入城市全量靜態(tài)和動態(tài)數(shù)據(jù)。
2、深度學習，完成自我優(yōu)化
依托于持續(xù)匯聚的海量數(shù)據(jù)和數(shù)字孿生城市模型平臺，運用多維數(shù)據(jù)分析、機器學習、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、深度學習等算法或技術(shù)，運算得出城市資源配置優(yōu)化方案、城市災害預測預警模型、城市應(yīng)急指揮策略等，完成自我優(yōu)化。
3、智能操控，完成由虛控實
依托于上述數(shù)字化空間得出的優(yōu)化方案、預警模型、指揮策略等深度學習結(jié)論，在數(shù)字孿生城市模型平臺中，實現(xiàn)傳感器遠程控制、信息系統(tǒng)功能優(yōu)化修正等操作，反向作用于物理世界運作的城市，完成動態(tài)決策、快速響應(yīng)和智能操控。
4、更新迭代，完成流程再造
實現(xiàn)深度學習、自我優(yōu)化后的城市在新的運行流程、運行規(guī)則、運行機制下持續(xù)生成和累積新的數(shù)據(jù)信息，與此同時，新智能設(shè)備、新技術(shù)應(yīng)用持續(xù)交替出現(xiàn)，進而開啟新一輪的數(shù)字孿生更新迭代，完成城市持續(xù)進化的“自生長”發(fā)展模式。
三、數(shù)字孿生城市是技術(shù)和數(shù)據(jù)信息深度融合的新模式
數(shù)字孿生城市，是與物理城市一一映射、協(xié)同交互、智能操控的虛擬城市，其技術(shù)體系框架包含智能終端、泛在網(wǎng)絡(luò)、支撐平臺、應(yīng)用系統(tǒng)等必備構(gòu)成要素，并貫穿城市數(shù)據(jù)的采集、匯聚、整合、分析、應(yīng)用等全流程環(huán)節(jié)，是一個技術(shù)融合、業(yè)務(wù)融合和數(shù)據(jù)融合的繁雜巨系統(tǒng)。
1、全域智能終端的數(shù)據(jù)采集是數(shù)字孿生城市前提條件
全域移動智能終端的數(shù)據(jù)收集主要包含四大基礎(chǔ)要素，即數(shù)字化標識、移動智能終端、三維模型、地理信息等。這其中，數(shù)字化標識是城市人、事、物在數(shù)字化空間的唯一索引，表征城市人、事物身份信息，用作數(shù)字信息和實體之間的精準匹配、建立連接和管理控制；移動智能終端是城市運作的數(shù)據(jù)信息采集器，用作采集城市所有的靜態(tài)和動態(tài)數(shù)據(jù)信息；三維模型是數(shù)字化空間的數(shù)據(jù)信息載體，用作展示城市空間形態(tài)；地理信息表征城市人、事、物的位置和位移，主要包含GIS、RS、GPS等。
2、極速泛在的城市信息網(wǎng)絡(luò)是數(shù)字孿生城市基本保障
極速泛在的城市信息網(wǎng)絡(luò)主要包含三大連接形式，即城市極速專網(wǎng)、4G/5G移動寬帶、NB-IoT/eMTC/LoRa物聯(lián)網(wǎng)等，產(chǎn)生互為補充、極速互聯(lián)的網(wǎng)絡(luò)接入基本保障。為滿足城市安全可靠運作、虛實互動毫秒級響應(yīng)以及千萬級的智能設(shè)備的同時連接需求，率先創(chuàng)建城市極速專網(wǎng)，統(tǒng)一化集成寬帶無線網(wǎng)、寬帶有線網(wǎng)、視頻網(wǎng)、應(yīng)急通信網(wǎng)、政務(wù)網(wǎng)等，完成極速互聯(lián)。針對手機、可穿戴設(shè)備等移動智能終端主要以4G、5G連接為主，采集城市中人的數(shù)據(jù)信息。
3、深度思考的城市數(shù)據(jù)信息中樞是數(shù)字孿生城市核心
深度思考的城市數(shù)據(jù)信息中樞主要包含四種重要平臺，即數(shù)據(jù)資源管理平臺、數(shù)字孿生模型平臺、基于深度學習的人工智能算法平臺、統(tǒng)一化智能化操控平臺等，共同組成指導數(shù)字孿生城市高效運作的數(shù)據(jù)信息中樞。數(shù)據(jù)資源管理平臺用作數(shù)據(jù)整合、處理、分發(fā)等；數(shù)字孿生模型平臺是數(shù)字化空間集成載體，集成所有的數(shù)據(jù)資源，展示真實世界運作全貌和細節(jié)；基于深度學習的人工智能算法平臺用作優(yōu)化業(yè)務(wù)流程、資源配置、規(guī)劃布局等；統(tǒng)一化智能化操控平臺主要用作智能化決策指揮、自組織運作、遠程操控等。
4、高效運作的智能化應(yīng)用系統(tǒng)是數(shù)字孿生城市表現(xiàn)
最終，數(shù)字孿生城市要作用于城市治理和民生服務(wù)的各個業(yè)務(wù)階段，推進服務(wù)體驗智能化、社會治理智慧化。如，根據(jù)模擬仿真、動態(tài)評估、深度學習城市規(guī)劃方案效果，完成規(guī)劃不再走彎路；三維呈現(xiàn)出水勢、空氣動力、霧霾變化等，為城市治理決策提前部署出示依據(jù)；根據(jù)深度學習個人教育和知識體系，完成自適應(yīng)式定制化學習；根據(jù)深度學習民眾交通出行、日常生活、生活消費等習慣，制定個人交通出行路線；根據(jù)交通流量預測，智能化疏導和優(yōu)化信號燈間隔時間。
總而言之，數(shù)字孿生城市建設(shè)是一個長期而艱巨的任務(wù)，伴隨著全面實施逐步推進，其技術(shù)體系框架和解決方案將更為清晰，將有力推進城市的高質(zhì)量發(fā)展。