城市数字孪生标准化白皮书（2022版）

      2022年1月10日，由全国信标委智慧城市标准工作组组织编制的《城市数字孪生标准化白皮书（2022版）》（以下简称“白皮书”）正式发布。白皮书由中国电子技术标准化研究院联合中国信息通信研究院、腾讯云计算(北京)有限责任公司、软通智慧科技有限公司、深圳市南山区政务服务数据管理局、盈嘉互联（北京）科技有限公司、北京五一视界数字孪生科技股份有限公司、中国联合网络通信有限公司智能城市研究院、华为技术有限公司等41家单位共同编制。

       当前，城市数字孪生已经发展成为支撑智慧城市的重要技术手段。为做好城市数字孪生标准化工作整体规划，有序推动相关标准制定与应用实施工作，全国信标委智慧城市标准工作组组建了城市数字孪生专题组，并组织编制了白皮书。白皮书在系统研究城市数字孪生内涵、典型特征、相关方等基础上，构建了城市数字孪生技术参考架构，梳理了城市数字孪生关键技术和典型应用场景，总结了城市数字孪生发展现状、发展趋势、面临的问题与挑战及国际国内标准化现状。在此基础上，白皮书探索形成了“城市数字孪生标准体系总体框架（1.0版）”，并提出了拟研制标准建议和标准化工作建议。白皮书构建了城市数字孪生标准化路线图，为后续相关标准研制、应用实施指明了方向。

      01 多维度构建参考架构，立体刻画城市数字孪生内涵

      白皮书对“城市数字孪生”概念进行了系统地梳理和分析，创新性地从概念、技术、相关方等不同视角构建了城市数字孪生参考架构。

      白皮书认为，城市数字孪生是利用数字孪生技术，以数字化方式创建城市物理实体的虚拟映射，借助历史数据、实时数据、空间数据以及算法模型等，仿真、预测、交互、控制城市物理实体全生命周期过程的技术手段，可以实  现城市物理空间和社会空间中物理实体对象以及关系、活动等在数字空间的多维映射和连接。

      从概念视角，城市数字孪生以城市物理空间、社会空间以及数字空间在时间维度和空间维度更加精准的映射、更加紧密的联接和更加多维的联动，实现三元空间的协同演进和共生共智，满足“人”在城市生活、生产、生态的各类需求，服务“以人为本”的智慧城市建设初心。

图1 城市数字孪生概念模型

      从技术视角，需对物理空间以及社会空间中的物理实体对象、事件对象以及关系对象进行数字空间的虚拟表达以及映射，通过信息基础设施的转化传输以及处理形成数据资源，在通用服务能力的支撑下进一步融合数字孪生技术形成能够对外提供的数字孪生服务，并通过交互服务实现与上层应用场景的融合。同时，需提供立体化安全管理以及全生命周期的运营管理，保障数字空间各类资产以及服务的安全高效运行。

图2 城市数字孪生技术参考架构

      从相关方视角，城市数字孪生由城市数字孪生咨询服务提供方、建设技术提供方、运营服务方三方多类主体联动构建。

图3 城市数字孪生相关方

      02 梳理发展现状，总结城市数字孪生趋势与问题

      白皮书梳理了城市数字孪生国家及地方相关政策，分析了产业生态发展现状。同时，提出了城市数字孪生发展的总体发展趋势及面临的主要问题和挑战。

图4 城市数字孪生产业生态

      随着各地城市数字孪生探索与落地，智慧城市建设也将进入新的发展阶段。随供需双发力，城市数字孪生的技术创新、产业发展、标准规范等将快速发展，呈现物理城市和数字城市并行共生的新发展格局。

●城市数字孪生将成为智慧城市建设技术底座。城市数字孪生将成为智慧城市发展新阶段的核心底座，为城市构建虚实共生的数字基础设施能力。

●城市数字孪生将在智慧城市中迎来深度应用。城市数字孪生相关产业快速发展，市场规模不断扩大，以城市大脑、城运中心、城市信息模型、城市数字孪生运营管理为主的相关领域市场迅速升温。

●城市数字孪生将形成跨行业协作生态共融。数据融合、技术融合和业务融合推动城市数字孪生产业链上下游的多元主体在竞争中发展出共生关系，生态共融正成为行业共识。

城市数字孪生从概念培育逐步走向建设实施，各项支撑技术日渐成熟，但仍面临着供应链安全性不足、数据支撑不足、应用深度不足、产业联动不足和标准支撑不足等问题与挑战。

      03 构建标准体系，以标准化助力高质量发展

      当前，城市数字孪生标准化处于起步阶段，亟需开展标准体系顶层设计。白皮书探索构建了“城市数字孪生标准体系总体框架（1.0版）”，将城市数字孪生标准划分为“01总体”“02数据”“03技术与平台”“04安全”“05运维/运营”“06应用”六大类。

      城市数字孪生标准体系总体框架1.0版树形图见白皮书中图5。结构图如下：

图6 城市数字孪生标准体系结构

      为充分发挥标准基础性、引领性作用，助力城市数字孪生相关产业高质量发展，白皮书建议城市数字孪生标准化工作主要从四方面开展。 

 ●完善工作机制，强化统筹与协同。城市数字孪生涉及技术、应用、相关方众多，是复杂的系统工程，其标准化工作开展需统筹布局、协同各方。

 ●研制重点标准，完善标准体系建设。以“规划引领、需求牵引”为原则，推动重点标准研制工作，不断完善城市数字孪生标准体系。 ●挖掘优秀案例，发挥示范引领作用。建立城市数字孪生典型案例与标准的良性互动机制，充分发挥先进性、代表性案例的引领与示范作用。 

 ●强化国际交流，推动国际标准制定。城市数字孪生承载了一系列关键技术和核心产业，要借助国际标准带动我国产品和方案走出去。

     下一步，全国信标委智慧城市标准工作组将以此白皮书为基础，与各界共同推动城市数字孪生技术、理论、标准研究与制定工作，凝共识、聚合力，助力城市数字孪生产业生态培育，推动“以人为本”的智慧城市向智能化、智慧化迈进。

      真挚地感谢以下参与编制单位对白皮书的贡献。

      中国电子技术标准化研究院 中国信息通信研究院 腾讯云计算(北京)有限责任公司 软通智慧科技有限公司 深圳市南山区政务服务数据管理局 盈嘉互联（北京）科技有限公司 北京五一视界数字孪生科技股份有限公司 中国联合网络通信有限公司智能城市研究院 华为技术有限公司 泰瑞数创科技（北京）有限公司 太极智慧城市运营服务（天津）有限公司 中睿信数字技术有限公司 北京市建筑设计研究院有限公司 中移雄安信息通信科技有限公司 中国人民大学 成都秦川物联网科技股份有限公司 建设综合勘察研究设计院有限公司 山东浪潮新基建科技有限公司 中国测绘科学研究院 京东城市（北京）数字科技有限公司 智慧神州（北京）科技有限公司 国网上海市电力公司浦东供电公司 杭州数梦工场科技有限公司 建信金融科技有限责任公司 山东省计算中心（国家超级计算济南中心） 云从科技集团股份有限公司 上海商汤智能科技有限公司 上海数字产业发展有限公司 杭州海康威视数字技术股份有限公司 中关村科学城城市大脑股份有限公司 北京睿呈时代信息科技有限公司 特斯联科技集团有限公司 中国城市规划设计研究院 中电莱斯信息系统有限公司 上海仪电（集团）有限公司 北京电信规划设计院有限公司 阿里云计算有限公司 上海数据交易中心有限公司 成都四方伟业软件股份有限公司 成都市标准化研究院 上海逸迅信息科技有限公司 深圳消安科技有限公司