数字孪生赋能城市全域数字化转型研究报告（2024年）

数字孪生赋能城市全域数字化转型研究报告 (2024年) 中国信息通信研究院产业与规划研究所 中国互联网协会数字孪生技术应用工作委员会苏州工业园区大数据管理中心 2024年12月 版权声明 本报告版权属于中国信息通信研究院、中国互联网协会 和苏州工业园区大数据管理中心，并受法律保护。转载、摘编或利用其它方式使用本报告文字或者观点的，应注明“来源：中国信息通信研究院、中国互联网协会和苏州工业园区大数据管理中心”。违反上述声明者，编者将追究其相关法律责任。 前言 随着数字技术的迭代创新、数据要素制度的持续完善和数字中国建设进程的显著加快，我国城市数字化转型逐步形成全域覆盖、纵深推进、系统构建的发展趋势。2024年4月，习近平总书记在重庆考察时指出，要加快智慧城市建设步伐，让城市治理更智能、更高效、更精准。5月，国家发展改革委、国家数据局、财政部、自然资源部联合印发《关于深化智慧城市发展推进城市全域数字化转型的指导意见》，提出“整体性重塑智慧城市技术架构、系统性变革城市管理流程、一体化推动产城深度融合，全面提升城市全域数字化转型的整体性、系统性、协同性”的发展要求，为城市未来发展擘画蓝图。11月，中共中央办公厅、国务院办公厅印发《关于推进新型城市基础设施建设打造韧性城市的意见》，提出“推动新一代信息技术与城市基础设施建设深度融合”“构建智能高效的新型城市基础设施体系”“打造承受适应能力强、恢复速度快的韧性城市”，为城市基础设施跃升指明方向。 “数字孪生城市”自2017年被首次提出以来，在建设认知、产业生态、技术能力、应用创新等方面取得了显著成效。数字孪生城市发展与以数据融通推进城市一体化建设和协同治理的城市全域数字化转型理念十分契合。由多源异构数据按实体对象语义重构的数字孪生体为城市数据融通利用提供有效方法、为城市可信数据空间提供流通载体。全面融入感知、建模、AI、仿真等各类组件化能力的城市数字孪生底座为城市智能中枢迭代发展、生态共建、按需调用奠定能力 基础。数字空间中基于海量数据仿真推演的数字孪生系统推动实现城市发展态势全面感知、趋势智能研判、协同高效处置。数字孪生城市逐渐成为推进城市全域数字化转型的必由之路。 本报告主要由四部分内容构成。一是洞察城市全域数字化转型趋势，研判城市数字化转型阶段，分析面临问题与发展要求、总体趋势。二是深入分析数字孪生城市最新进展，当前数字孪生城市建设与认知逐渐深化，复杂系统机理孪生显著加强；产业规模壮大，生态组织日益增多；核心技术取得突破进展，应用创新能级跃升。三是研究提出数字孪生赋能城市全域数字化转型七大主要路径，即数字孪生底座平台夯实城市数字化共性基础、数字孪生建设成为城市经济发展的重要引擎、数字孪生核心能力助力城市精准智治和智慧体验、数字孪生完善数字基础设施布局与利用、数字孪生体的流通利用推动形成城市可信数据空间、数字孪生赋能城市一体化可视化运维体系、数字孪生加促形成长效迭代和生态共建模式。四是因地制宜提出分类推进数字孪生城市建设策略建议，根据城市发展水平、定位特征和特色需求，针对区域带动型城市、特色开拓型城市和新城新区型城市提出具体策略建议。 目录 一、城市全域数字化转型发展态势1 （一）城市数字化转型进入全面变革提升期1 （二）城市数字化转型存在四大突出问题3 （三）国家制定整体性系统性城市数字化转型框架6 二、数字孪生城市建设现状11 （一）数字孪生城市建设与认知逐步深化11 （二）数字孪生城市产业与生态逐渐完善17 （三）数字孪生城市技术能力供给丰富20 （四）数字孪生城市建设面临挑战24 三、数字孪生赋能城市全域数字化转型建设路径25 （一）总体思路25 （二）全领域推进城市数字化转型26 （三）全方位增强城市数字化转型支撑38 （四）全过程优化城市数字化转型生态40 四、分类推进策略建议42 （一）区域带动型城市推进模式43 （二）特色开拓型城市推进模式46 （三）新城新区型城市推进模式50 图目录 图1城市数字化转型三阶段1 图2上海一网统管改革-城市大脑2 图3城市全域数字化转型框架6 图4数字孪生城市建设与认知逐步深化12 图5数字孪生赋能城市全域数字化转型路径26 表目录 表1分类推进数字孪生城市建设策略建议42 一、城市全域数字化转型发展态势 （一）城市数字化转型进入全面变革提升期 随着信息技术的迅猛发展，城市数字化转型逐渐成为全球趋势。自2008年以来，中国的城市数字化转型经历了从局部探索到集成应用，再到全面变革提升的三个关键阶段。近年来，随着政策的不断推进和技术的快速发展，地方政府加速了一体化数字底座的建设，呈现出诸多亮点。目前，我国的城市数字化转型正处于快速落地期，从概念探索到实际应用取得了显著进展。 图1城市数字化转型三阶段 来源：中国信息通信研究院 第一阶段是局部建设探索期（2008年-2013年），概念提出，启动试点。2008年，IBM提出“智慧地球”这一理念，进而引发了智慧城市建设的浪潮。2012年，住房和城乡建设部开展国家智慧城市试点工作，于次年公布首批国家智慧城市试点名单。2013年，工业和信息化部指导成立中国智慧城市产业联盟。该阶段以概念驱动自发探索、以试点驱动城市管理模式升级，通过积极开展智慧城市建设， 提升城市管理能力和服务水平，促进产业转型发展，推动新型城镇化。 第二阶段是综合集成发展期（2014年-2020年），条线整合，集成应用。2014年，国家八部委联合印发《关于促进智慧城市健康发展的指导意见》，25个部委组成“促进智慧城市健康发展部际协调工作组”，协同指导地方智慧城市建设，各部门依据管理职能提供“条线”数字化应用和服务。2016年，国家提出“新型智慧城市”概念，强调以人为本，着力推进技术融合、数据融合和业务融合，打破信息孤岛和数据分割，促进新一代信息技术与城市管理服务相融合。2017年，雄安新区在全国范围内首次提出“数字孪生城市”概念，率先实现数字城市与现实城市全域同步建设。2019年，上海率先启动一网统管改革，构筑城市大脑“赋能中心”和“城市运行”双内核，强调智能中枢的统一调度和能力集成。该阶段以“互联网+”为手段，推动以服务为导向、以集成应用为重点的智慧场景建设，加快系统上云，促进数据共享，跨部门、跨业务的城市治理与服务效能大幅增加。 要素资源 一屏观天下 一网管全城 主要面向各级政府部门 科创 数据 与 技术 城市运行管理中心 ——城市集成平台 应用 赋能城市大脑 中心 运行 中心 集成融通 数字孪生城市模型 能力沉淀 各部门业务系统 各层级业务系统 社会机构平台 其他数据或系统 汇聚与 整合 来源：中国信息通信研究院 图2上海一网统管改革-城市大脑 第三阶段是全面变革提升期（2021年至今），统筹共建，数据贯通。自“十四五”规划开局之年起，国家提出分级分类推进新型智慧城市，探索建设数字孪生城市，全国各地都将智慧城市列为重要发 展任务，正式拉开城市数字化转型新篇章。2021年，上海市印发《关于全面推进上海城市数字化转型的意见》，提出整体性转变、全方位赋能和革命性重塑的工作思路。浙江省发布《浙江省数字化改革总体方案》及6大建设方案，以数字化改革V字模型统领全域转型，打造全球数字变革高地。广东省印发《关于加快数字化发展的意见》，围绕数字生态、数字经济、数字社会、数字政府四个方面，全面推进广东经济社会各领域数字化转型发展。2024年5月，国家四部委联合印发《关于深化智慧城市发展推进城市全域数字化转型指导意见》，提出全面提升城市全域数字化转型的整体性、系统性、协同性的总体要求。该阶段城市数字化发展向数字技术赋能、数据要素贯通、数字制度创新协同转变，在数字中国整体规划布局下，数字化贯穿城市规划、建设、服务、运营全领域各方面。 （二）城市数字化转型存在四大突出问题 历经十余年城市数字化建设的探索与实践，在城市建设快速发展、取得阶段性突破的同时，也面临着智慧城市顶层规划与建设效果不佳、公共数据管理、流通和利用效率较低、城市数字化转型长效运营机制不健全、城市数字化转型与产业发展联动较弱等问题。 1.智慧城市顶层规划与建设效果不佳 一是在智慧城市规划中，规划的整体性和业务的协同性不足，无法切实解决城市管理的实际问题。城市数字化规划需要具备全局视角，规划者容易忽略城市作为复杂巨系统的特性，未能充分考虑多层级、多领域的关联。一方面，各条线和各业务部门在数据共享和业务协同 方面都面临困难，涉及数据格式和涉密、统一标准、互操作性、资源分配等问题。另一方面，城市数字化规划过程中容易过度关注数字化呈现，缺乏对实际应用场景的深度理解和对城市需求的深入分析，在规划过程中只关注算法逻辑，忽视社会和业务逻辑，导致对复杂问题的不当建构，无法有效解决问题。 二是在智慧城市建设中，数字化项目建设与规划存在时间差，无法满足实际业务需求。由于规划和建设之间存在明显的时间差，许多城市数字化项目在建成时已不能适应当前的技术水平和实际需求，已建成的平台无法满足持续变化的业务需求，缺乏必要的灵活性和可扩展性。 2.公共数据管理、流通和利用效率较低 一是公共数据资产确权与估值模式不完善，数据管理难度大。地方城市在探索城市公共数据资产化时发现，数据的生成往往涉及多个部门和多方主体，导致数据资产难以划分权属、确权变得复杂。同时，由于缺乏统一的确权和估值标准，数据资产的价值难以量化，这限制了数据在市场中的流通和交易，影响了数据要素潜能的发挥。 二是公共数据跨部门跨层级融会贯通不充分，数据流通赋能不足。在智慧城市建设中，由于缺乏统一的数据管理平台，各个部门之间的数据无法有效整合，易形成数据孤岛。例如，交通部门的监控数据和公安部门的治安数据未能实现共享，导致在城市交通管理和公共安全事件响应上存在信息不对称，无法形成联动效应。 三是公共数据开放和共享不充分，数据价值难以发挥。部分城市 在建立公共数据开放平台后由于缺乏有效的数据开放和共享政策，导致平台数据更新缓慢，数据质量不高，难以满足企业和公众的需求。此外，由于缺乏明确的数据共享规则和激励机制，部门之间在数据共享方面的积极性不高，导致数据的价值未能得到充分发挥。 3.城市数字化转型长效运营机制不健全 一是智慧城市“重建设、轻运营”问题由来已久。以某市的智慧城市项目为例，该市在建设初期大量投资于智能照明和监控系统，但由于忽视了后期的运营和维护，导致这些系统在建成后不久就因为技术落后和维护不善而无法有效运行。项目完成后缺乏持续的运营和管理，系统的故障率和维修需求居高不下，不仅影响了市民的生活质量，也使得城市数字化建设的经济效益大打折扣，投入的成本无法通过有效的运营得到回收和增值。 二是城市数字化建设缺乏场景创新、长效运营、绩效评估等机制。虽然一些地方城市已经陆续探索开展数字化转型应用场景揭榜挂帅项目，建立首席数据官制度等创新举措，但由于在实施过程中缺乏有效的过程监管和绩效评估，导致制度的执行和落实不到位，缺乏对城市数字化建设长效运营的管理手段。 4.城市数字化转型与产业发展联动较弱 城市数字化建设在促进本地产业发展的过程中联动不足。以智慧社区的建设为例，理想状态是智慧社区建设提升管理服务能力和居民生活质量，同时通过吸引服务产业链、技术供应商等企业落户形成智慧社区领域产业集聚效应，并帮助传统制造业、物流业等实现数字化 转型，进而推动城市经济结构优化。然而，当前数字化建设场景对于如何利用数字化转型推动产业升级和创新业态的培育则显得不足，未能充分发挥数字化建设在推动经济发展中的潜力。 （三）国家制定整体性系统性城市数字化转型框架 针对当前城市数字化建设中存在的问题，国家发展改革委、国家数据局等四部委联合印发《关于深化智慧城市发展推进城市全域数字化转型的指导意见》（以下简称《指导意见》），明确推进城市全域数字化转型要做好“全领域、全方位、全过程”。 来源：中国信息通信研究院 图3城市全域数字化转型框架 1.全领域推进城市数字化转型是发展方向 系统工程：强调整体性