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艾瑞咨询：2023年中国数字孪生城市行业研究报告-44页.pdf

发布时间：2023-01-30 发布人：admin 分类：养殖 资料大小：3.42M 资料格式：pdf 举报 版权申诉
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    虚实相生 中国数字孪生城市行业研究 报告 ©2023.1 iResearch Inc.
    写在前面 随着城镇化进程加快、城镇化与信息化的广泛渗透和深度融合，城市治理和运行 水平有所提升，但各种城市病仍然存在甚至局部加剧。不是城市信息化建设失效 了，而是过往的技术方案无法匹配城市日新月异的发展速度和需要。在新型城镇 化建设和新型智慧城市建设的新阶段，数字孪生提供了一种全要素、全天候、全 生命周期、实时感知监测、交互控制、推演预测、科学决策的颠覆性的创新理念， 迅速成为了我国以及世界各国、各地区城市运营管理的抓手。 数字孪生城市从概念提出至今不足十年，期间世界各国虽积极推动建设，但目前 仍处于单场景、部分功能实现的起步探索阶段。我国早在2018年雄安新区规划纲 要中就提出了数字孪生城市的概念，而后“十四五”规划纲要中明确提出完善城 市信息模型平台，探索建设数字孪生城市 ，为数字孪生城市营造了良好的发展环 境，引导全国各省市加速建设落地，数字孪生城市市场机遇与挑战并存 。 得益于和行业专家、企业的多方交流，艾瑞咨询撰写了《中国数字孪生城市行业 研究报告》， 内容包括数字孪生城市的定义内涵、技术体系、市场环境、建设进 展等理论内容和市场现状分析，针对高价值应用场景展开研究，最后对阻碍行业 发展的难点卡点进行思考与呼吁。希望同行业多方分享和探讨我们对数字孪生城 市的认知和理解，共同推进数字孪生城市行业的发展。 报告撰写 艾瑞咨询 产业研究十三部 2
    摘要 SMS 概念定义：数字孪生城市是指在数字世界中创建一个同物理实体城市外观一致、行动一致、思想一致的 数字虚拟城市，实现对现实世界的监测、诊断、回溯、预测和决策控制，用于实体城市的规划、建设、 治理和优化等全生命周期管理，提高城市运行效率和市民居住体验 技术体系：数字孪生城市不是单一技术，而是以积木式组装结合了物联网、大数据、BIM、GIS、人工智 能等多项前沿技术的“巨技术”，其难点主要聚焦在数据管理、信息模型和仿真分析三个环节，数据接 入环节亟需政府层面统一标准，模型层面需要脱离形式主义，关注语义建模，仿真层面需要多领域建立 模型库，提升算法的商业化落地能力 发展现状： • 市场环境：多方施策与标准制定双管齐下，市场环境整体积极向好发展 • 产业格局：产业链处于整合发展初期，玩家巨头化特征显著，市场格局未定 • 市场规模：2022年中国数字孪生城市市场规模为51亿元，年复合增长率达50%，城市信息模型基础 平台和场景化应用同步落地 应用场景：综合技术匹配度、规模化潜力和市场规模三个维度评价数字孪生城市场景化应用价值，城市 交通、地下管廊和产业园区是三大价值场景 ，其中全景路口结合自动驾驶有望实现规模化落地；地下管 廊和数字孪生技术具有先天的适配性，中长期具有发展潜力；数字孪生助力产业园区数字化转型 、加速 产城融合 思考与呼吁：亟需推进标准统一、商业模式创新和市民应用开发等方面的工作进程 来源：公开资料，艾瑞咨询研究院自主研究及绘制。 ©2023.1 iResearch Inc. www.iresearch.com.cn 3
    定义内涵与技术体系 行业现状 应用场景 思考与呼吁 1 2 3 4 4
    拉齐共识 什么是数字孪生城市？ 5
    “数字孪生”从何而来 现处于行业应用探索期，数字孪生城市具有规模应用潜力 数字孪生这一概念发源于NASA，广泛应用于工业，并迅速成为了各地政府城市运营和管理的抓手。随着数字孪生技术完 善和行业渗透，孪生对象从微观的资本密集型产品/设备向宏观的大型复杂城市空间拓展，数字孪生城市市场机遇与挑战 并存。 数字孪生的前世今生：发展历程与应用领域 探索起源于：航天航空领域 概念萌芽：物理孪生 NASA，阿波罗计划 1960s 构建多个地面半物理模 拟器，用于宇航员和任 务控制人员的操作培训 和故障处理 理论支撑：镜像模型 MichaelGrieves，密歇根大学 2002年 发表“PLM”概念设想，并先后提 出“镜像空间模型”、“信息镜像 模型”概念，对数字孪生的基本框 架做出了清晰的表达和高度的归纳 概念定义：数字孪生 AFRL，机身数字孪生（ADT） 2009&2011年 发起ADT项目并做出“DigitalTwin”这一表述。机身生命周 期健康管理，致力于提升运维效率和使用寿命。于2011年发 表相关文献 NASA，数字孪生 2010 在技术路线图TechnologyArea11中首次提出“DigitalTwin” 这一概念并作出定义 率先商用于：工业 n CAD/CAE系列软 件等预先技术为 工业+数字孪生奠 定了技术基础 n 工业4.0、工业互 联网、智能制造 战略提供了创新 发展的机遇 民用落地 GE、西门子、达索 等 2015年 工业软件巨头陆续发 布数字孪生产品及解 决方案覆盖电力、能 源、制造业、汽车等 细分行业 扩展应用于：城市 国家级战略 新加坡，VirtualSingapore 2015年 三维动态城市模型和协作平台，用于城市规 划、部门协调、公共服务等 中国，“十四五”规划 2020年&2021年 在全国各级城市全面推进数字孪生建设，探 索建设数字孪生城市 英国，国家级数字孪生体 2020年 发布《英国国家数字孪生体原则》，指导国 家数字孪生发展建设，设定国家级标准 欧盟，目的地地球倡议 2022年 建立一个全面和高精度的数学孪生地球，监 测和模拟气候发展、人类活动和极端事件等 注释：1、PLM,ProductLifecycleManagement，产品生命周期管理；2、AFRL,AirForceResearchLaboratory,美国空军研究实验室。 来源：公开资料，艾瑞咨询研究院自主研究及绘制。 ©2023.1 iResearch Inc. www.iresearch.com.cn 6
    如何理解“数字孪生城市” 数字孪生概念在城市空间的应用，服务于城市全生命周期 无论是数字孪生还是数字孪生城市，其定义都在专家、学者和相关从业人员的研究与实践中不断的优化调整。相较于数字 孪生，数字孪生城市圈定了“城市”这一地理空间范围，内涵定义脱离了抽象理念，扎根于“智慧城市”这一优渥土壤， 数字孪生城市的原理、功能、预期用途和受益方也更为清晰明朗。通过融合、提炼现有报告内容成果，解构数字孪生城市 的内涵特征，艾瑞认为数字孪生城市是指在数字世界中创建一个同物理实体城市外观一致、行动一致、思想一致的数字虚 拟城市，实现对现实世界的监测、诊断、回溯、预测和决策控制，用于实体城市的规划、建设、治理和优化等全生命周期 管理，提高城市运行效率和市民居住体验。 数字孪生城市的定义梳理 中国信通院，《数字孪生城市研究报告(2018)》 数字孪生城市基于数字化标识、自动化感知、网络化连接、普惠化计算、智能化控制、平台化服务的信息技术 体系和城市信息空间模型，在数字空间再造一个与物理城市匹配对应的数字城市，全息模拟、动态监控、实时 诊断、精准预测城市物理实体在现实环境中的状态，推动城市全要素数字化和虚拟化、全状态实时化和可视化、 城市运行管理协同化智能化，实现物理城市与数字城市协同交互、平行运转 佐治亚理工学院，《Smart city digital twins》 世界经济论坛&信通院，《数字孪生城市：框架和全球实践》 智慧城市的数字孪生是一个智能的、支持物联网 （IoT）的、数据丰富的城市虚拟平台，可用于复 制和模拟变化发生在真实城市中，以提高城市的 复原力、可持续性和宜居性 数字孪生城市是“数字孪生”概念在智慧城市建设中的新应用 模式——即在数字空间中重建一个复杂的、巨大的系统，与现 实世界进行映射和交互，实现城市物理维度和数字维度之间的 交互 全国信标委智慧城市标准工作组，《城市数字孪生标准化白皮书》 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 来源：公开资料，艾瑞咨询研究院自主研究及绘制。 ©2023.1 iResearch Inc. www.iresearch.com.cn 7
    数字孪生城市和智慧城市的关系 智慧城市的新高度，新型智慧城市建设的最佳助力 二十余年来，我国城市信息化发展经历了数字城市、智慧城市到新型智慧城市三个阶段，城市信息化也从数字化向网络化、 智能化发展。新型智慧城市总结了前期建设中存在的问题（数据烟囱等），强调以人为本，以数字孪生城市为核心理念， 以城市信息模型为新型智慧城市建设的核心支撑，以智慧空间治理、解决城市病为核心应用，赋能新型城镇化发展。简单 的说，新型智慧城市包含了数字孪生城市，数字孪生城市是新型智慧城市建设的组成部分和当前最优解决方案，是数字城 市、智慧城市乃至城市信息化的高级阶段，是未来新型城镇化建设的工作重点。 城市信息化发展阶段 以人为本 智能感知 全面互联 深度融合 资源共享 协同运作 智能服务 激励创新 …… - 借由数字孪生技术，实现全量信息的汇聚和管理， 城市全生命周期的科学管理 - 全面的、双向的、实时的复杂巨系统 城市信息化 第三阶段 新型智慧城市 2015 n 核心支撑：城市信息模型 n 核心理念：新型数字孪生 n 核心应用：智慧空间治理 城市信息化 第二阶段 智慧城市 2012 - 通过物联网实现对物理城市的全面感知，以解决各方面的智能化决策支撑问题 - 局部的、双向的、动态的智能系统 城市信息化 第一阶段 数字城市 1998 来源：公开资料，艾瑞咨询研究院自主研究及绘制。 ©2023.1 iResearch Inc. - 单纯将城市各部门、各行业信息的传统物理媒介（纸质文件资料等）转变成可计算存储的数字系统 - 零散的、单向的、静态的电子副本 www.iresearch.com.cn 8
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