数字孪生城市

《数字孪生城市 虚实融合开启智慧之门》介绍了数字孪生城市出现的背景，对数字孪生城市的核心内涵、总体架构、五大典型特征、八大技术要素等进行了深入探讨，详细分析了在城市规划、建设、治理、交通、制造、应急、文旅、医疗、教育等重点领域中数字孪生城市的应用场景，展望了数字孪生城市未来发展的机遇与挑战。本书内容翔实，前瞻有趣，可供公务员、科研人员、规划咨询师、高校教师、在校学生以及对数字孪生城市感兴趣的各类读者阅读、参考。

高艳丽
中国信息通信研究院智慧城市专家，在信息化和信息产业领域具有丰富的研究经验和研究成果，作为政府智库专家，参与智慧城市、信息产业、物联网、互联网+、大数据、工业互联网等重大课题研究和中长期规划；作为行业专家，主持和指导多地智慧城市顶层设计重大项目，如雄安新区、前海蛇口自贸区、重庆、海南、长三角一体化示范区、石家庄等。

陈才
中国信息通信研究院规划所信息化部主任，高-级工程师，北京邮电大学博士。主要从事智慧城市研究，作为负责人承国家互联网信息办公室、发展和改革委员会、工业和信息化部等委托的“十三五”国家信息化规划制定、智慧城市领域重大课题研究，核心参与智能雄安等十余项地方智慧城市规划咨询工作，在国内外专业刊物公开发表论文30余篇。

2017年，中国信息通信研究院智慧城市团队在长期从事智慧城市基础理论研究和顶层设计实践的基础上，提出“以数字孪生城市推进新型智慧城市建设”的创新理念，在业内引起强烈反响。为推动“数字孪生城市”的落地实施，中国信息通信研究院联合业内多家知名企业，围绕数字孪生城市的理念内涵、技术方案与实施路径开展了深入研究。中国信息通信研究院智慧城市团队在长期从事智慧城市顶层设计研究和地方实施实践的基础上，提出了以数字孪生城市推进智慧城市建设的新思路，受到了产业界和地方城市的高度认可。
图书旨在系统诠释数字孪生城市的概念内涵、技术组成要素和应用前景，为智慧城市相关的产业提供借鉴和参考，为各地智慧城市建设提供一种新思路、新模式、新途径。数字城市与物理城市两个世界精准映射、孪生并行，在数字城市模型上加载全量数据资源，实现数据驱动下的全景可视化和动态高效管理。决策和方案在虚拟世界仿真，在现实世界执行，以虚拟服务现实。数字孪生城市具有更敏锐的城市脉搏感知能力、更全面的数据融合能力、更透彻的城市运行规律洞察能力、更强大的预测仿真推演能力，未来将形成虚实协同、深度学习、自我优化、内生发展的高度智能化的城市发展新形态。

目录

第 一篇　历史沿革

第 一章　兴起之源：承载财富和文明的城市
城邦对人类的天然吸引力 5
集聚与分散下的城市化浪潮 5
巨型城、城市群成为城市化的重要载体 7
科技助力城市向更高、更深空间拓展 8
数据成为城市战略资源并形成替代效应 11
信息科技带来城市时空压缩 12

第二章　数字浪潮：信息技术不断提升城市功能
传统单点突破的信息技术进入簇群迸发爆发期 16
以5G为代表的网络创新构筑“数字大动脉” 16
物联网赋能万物让永恒在线成为可能 18
人工智能构筑新时代数字生产力 20
区块链构筑价值网络重塑生产关系 22
云计算催生资源配置方式重大变革 24
大数据提供认识和改造世界的新方法论 25
数字孪生肇始于制造集大成于城市 26

第三章　智慧城市：城市发展高阶形态
如何避免400亿美元“智能鬼城” 31
“以智为器，以慧为道”的智慧城市 34
我国经历的三次智慧城市浪潮 37
多维理解新型智慧城市内涵 39
顶层政策与环境日臻完善 41
智慧城市发展机制持续创新 43
不同类型智慧城市异彩纷呈 44
智慧城市建设面临五大挑战 45
城市智慧成长的机理初探 48
未来智慧城市的发展方向 51

第二篇　概念内涵

第四章　什么是数字孪生城市
万物皆可数字孪生 58
数字孪生技术应用于城市 62
一场深层次的城市革命 64
数字孪生城市的“红”与“黑” 68

第五章　数字孪生城市的五大典型特征
极致可视化：数字城市真实还原物理城市 73
智能定义：被重塑形态的物理城市 74
全景视角：真正意义上的数据驱动治理 79
柔性仿真：在数字城市试错，在物理城市执行 80
孵化创新：城市级试验场和创新平台 82

第六章　数字孪生城市的技术要素
新型测绘：地理实体信息实时更新秒级加载 86
全域智能：智能感知体系“读写”真实城市 88
万物互联：泛在高速网络“连接”两个城市 91
实景三维：数字孪生模型“描绘”前世今生 93
多维数据：全域全量数据资源作为基础资产 95
协同计算：高性能算力提供效率保障 97
深度学习：城市智慧大脑“演绎”运行决策 98
智能控制：运筹帷幄之中，决胜千里之外 100

第三篇　应用方向

第七章　城市规划：通过实时仿真少走弯路不留遗憾
质量变革：推动实现“一张蓝图绘到底” 106
动力变革：形成“全局最优”规划决策 107
效率变革：开启“积木式”规划新模式 109

第八章　城市建设：变得像搭积木一样简单
透视每栋城市建筑的纹理 112
一张图看清城市管网经络 116
让城市建设像搭积木一样简单 120

第九章　城市治理：像绣花一样精细的城市治理
一花一草一木皆可数字孪生 126
洞悉数字空间下的城市运行态势 130
虚实互动让城市治理顽疾无所遁形 135

第十章　城市交通：虚实交互新模式，刷新交通管理与服务
全域感知、实时预警，交通态势的“预言家” 140
精准定制、信号优化，为应急救援护航 146
全城视野、全局规划，寻找治理拥堵的最优解 148
实景重现、车路协同，开启智能驾驶新体验 151

第十一章　工业制造：数字孪生工厂深化数字化转型
更敏捷的研发让思想无缝衔接 158
更精准的制造让所见即所得 162
更智能的服务让问题消失于萌芽前 166

第十二章　城市安全：数字孪生城市让犯罪无所遁形
智能风险预测防患于未然 170
天网恢恢、不疏不漏的态势感知 171
人机协同让“雪亮”更“透明” 172

第十三章　应急指挥：数字孪生开启应急“智”理新时代
应急仿真预案更加贴近实战 178
应急资源管理：让应急资源空间布局更优化 182
实时灾情沙盘：让应急指挥大厅与现场“零距离” 184

第十四章　文化旅游：虚实融合打造旅游新体验
虚拟景区实现不出家门的旅行 188
通往未来的VR主题乐园 190
孪生实景看房：提前体会入住感受 193
私人的随身旅游数字助理 194

第十五章　医疗服务：人体数字孪生揭示生命奥秘变革诊疗模式
“孪生个体”为医生诊断戴上“透视眼镜” 198
“数字手术刀”实现方寸间治疗“精雕细琢” 202
“生理切片仓库”实现全周期健康管理可感可视 206

第十六章　教育服务：促进体验式、实训式、开放式教育变革
“数字孪生讲台”让知识字节鲜活跳动起来 211
“贴身私教”为每个人提供按需定制的知识图谱 215

第四篇　发展展望

第十七章　技术突破：构建数字新世界
交互创新突破，构建个体数字孪生 222
分布智能涌现，或将诞生超级智能 223
孪生互联互通，构建人类数字命运共同体 224

第十八章　组织再造：重塑组织新形态
政府：超级大部制，围绕数据的组织变革 227
企业：“小前端+大后端”成为主要的组织形式 228

第十九章　个体重塑：催生服务新体验
体验为王：量身定制专属服务 232
数据“读心术”：满足潜在需求 232

第二十章　未来发展：挑战与机遇并存
正视面临的挑战 235
分领域优先落地 236
分步骤务实推进 237
分类别有序引导 238
名词附表 240