第二部分 筑牢安全防线，护航城市数字化转型

第3章 构建物理世界的数字孪生城市

3.1 数字孪生城市成为城市数字化发展的重要方向

在城市信息化浪潮与数据科学崛起的共同推动下，智慧城市开始在全球范围内成为未来城市发展的新理念与新实践。大数据、数据治理、数据挖掘等数据管理、应用与分析技术在智慧城市建设当中具有核心作用。在智慧城市技术体系的总体框架中，城市感知负责对城市环境中各方面的数据进行感知和收集，对采集的信息进行处理和自动控制，并通过物联网、传感网、新一代互联网等新型网络技术，对智慧城市当中感知数据进行传递、路由和分发，将数据定向汇聚到合适的位置。通过将海量的城市数据进行分类和聚集，采用数据关联、数据演进和数据养护等技术，实现对数据的治理，向服务层提供数据支持。而对于数据的使用，则需要对底层数据和服务进一步的封装，为智慧城市上层应用的开发提供复用和灵活部署的能力，如云平台、可视化与仿真、公共数据引擎等平台与服务等。智慧城市体系架构的最顶层，则是不同规模、不同发展类型的城市，基于各自的发展阶段、掌握的各类数据资源及所需的核心业务不同，选择和开发适合自身特点的智慧应用，此类应用一般行业特性较强，而应用服务层的共性技术主要包括安全与标准两个方面。

在信息技术革命的推动下，以计算机、网络通信等信息通信技术为动力的信息化浪潮席卷全球。经过二十多年的信息化与数字化建设，现代城市的运行方式与城市居民的生活环境已经发生了根本性的改变。城市的经济、文化、交通、娱乐等方面都已经和信息化的数字空间紧密融合，网络空间（Cyberspace）成为城市居民生活的组成部分，完善的信息基础设施以及丰富的数字化应用成为现代数字化城市的基本特征之一，丰硕的城市信息化建设成果在为人类生活带来极大便利的同时，也为现代城市形态的进一步演进奠定了技术与数据的基础。

进入21世纪，以大数据、数据治理为代表的数据科学与技术开始受到人们的广泛关注，以数据为中心的研究方法与技术理念在信息、生物、能源、医药、社会学等不同的学科领域都得到了广泛应用与认可，并促成了大量科研成果的诞生。以信息技术为支撑的数据分析与研究方法正深刻地改变着传统科学探索的工作方式，成为人类科技发展与知识获取的一种新兴模式。在城市信息化浪潮与数据科学崛起的共同推动下，智慧城市在全球范围内成为下一代城市化发展的新理念和新实践，在智慧城市理念及实践要求日趋成熟，大数据等核心技术广泛应用的新时代环境下，基于大数据技术构建物理世界的数字孪生城市，对智慧城市的发展有着极其重要的意义。我们在智慧城市建设领域有着多年的潜心研究和落地实践，尤其是在城市态势感知领域中，秉承以前沿技术研究为引导，用户实际需求为驱动的基本原则，在全国落地了200多个实战案例，涵盖了网络空间态势感知、物联网态势感知、工业互联网态势感知和工业控制态势感知等众多态势感知子领域，积累了大量的实践经验，为基于大数据技术构建物理世界的数字孪生城市等前沿技术研究提供了充足的实践经验和依据。

数字孪生是通过对物理世界的人、物、事件等所有要素数字化，在网络空间再造一个与之对应的“虚拟世界”，形成物理维度上的实体世界和信息维度上的数字世界同生共存、虚实交融的格局，实现对物理世界的变化的可感、可知，犹如人类的感觉神经系统。数字孪生城市可通过对城市数据的动态监测、分析、整合和利用，实现对物理世界城市生活环境的透彻感知、城市资源的全面调控、城市中各个部分协调配合和城市方方面面的便捷运作，从而构建人和城市之间和谐共赢的新型城市形态。在数字孪生城市的构建过程中，数据和核心技术是最基础的必备条件，而现实所需的业务应用及对城市未来应用的期望和探索，则是数字孪生城市不断发展演进的核心驱动力。