随着经济社会数字化转型的持续推进，数字孪生逐渐成为产业各界关注的热点技术。数字孪生起源航天军工领域，近年来持续向智能制造、智慧城市等垂直行业拓展，实现机理描述、异常诊断、风险预测、决策辅助等应用价值，已成为助力企业数字化转型、促进数字经济发展的重要抓手。
数字孪生是一种数字化理念和技术手段，它以数据与模型的集成融合为基础与核心，通过在数字空间实时构建物理对象的精准数字化映射，基于数据整合与分析预测来模拟、验证、预测、控制物理实体全生命周期过程，最终形成智能决策的优化闭环。其中，面向的物理对象包括实物、行为、过程，构建孪生体涉及到的数据包括实时传感数据和运行历史数据，集成的模型涵盖物理模型、机理模型和流程模型等。
数字孪生智慧城市把数字孪生技术应用到智慧城市管理上，会让城市更安全。街道、社区、娱乐、商业，甚至是电力线、变电站、污水系统、供水排水系统等，都会有数字孪生体，从而可以更轻松便捷地监控管理城市的每个地方。
1.数字孪生智慧城市特点
1.1 精准映射
数字孪生城市通过空中、地面、地下、河道等各层面的传感器布设，实现对城市道路、桥梁、井盖、灯杆、建筑等基础设施的全面数字化建模，以及对城市运行状态的充分感知、动态监测，形成虚拟城市在信息维度上对实体城市的精准信息表达和映射。
1.2 虚实交互
在未来的数字孪生城市中，在城市实体空间可观察各类痕迹，在城市虚拟空间可搜索各类信息，城市规划、建设及民众的各类活动，不仅在实体空间，而且在虚拟空间也得到了极大扩充，虚实融合、虚实协同将定义城市未来发展的新模式。
1.3 软件定义
数字孪生城市针对物理城市建立相对应的虚拟模型，并以软件的方式模拟城市人、事、物在真实环境下的行为，通过云端和边缘计算，软性指引和操控城市的交通信号控制、电热能源调度、重大项目周期管理、基础设施选址建设。
1.4 智能干预
通过在“数字孪生城市”上规划设计、模拟仿真等，对城市可能产生的不良影响、矛盾冲突、潜在危险进行智能预警，并提供合理可行的对策建议，以未来视角智能干预城市原有的发展轨迹和运行，进而指引和优化实体城市的规划、管理，改善市民服务供给，赋予城市生活“智慧”。
2.数字孪生智慧城市关键技术
3. 数字孪生城市的服务形态及典型场景
3.1 服务形态
3.1.1 服务场景
静态信息——包括位置、面积等空间地理类信息，楼层、房间等建筑类信息，水电气热等管线信息及电梯等设备信息。
动态信息——包括温度与湿度等环境信息、能源消耗信息、设备运行信息、人流信息等。
3.1.2 服务对象
城市服务以人为本。数字孪生将整合个人的基础信息、全域覆盖的监控信息、无所不在的感知信息、全渠道及全领域服务机构信息、手机信号与网上行为等信息，实现对每个人全程、全时、全景跟踪，将现实生活中人的轨迹、 表情、动作。
3.1.3 服务内容
VR通过音频和视频内容带来沉浸式体验，人们在未来不需要亲自到音乐会、体育比赛现场，就能体验身临其境的感觉。AR则突出虚拟信息与现实环境的无缝融合，在现实中获得虚拟信息服务。
3.2 典型场景
3.2.1 智能规划与科学评估场景
城市规划——在规划前期和建设早 期了解城市特性、评估规划影响，避免在不切实际的规划设计上浪费时间，防止在验证阶段重新进行设计，以更少的成本和更快的速度推 动创新技术支撑的智慧城市顶层设计落地。
效益评估——可实现城市数据挖掘分析，辅助政府在今后的信息化、智慧化建设中的科学决策，避免走弯路和重复建设、低效益建设。
3.2.2 城市管理和社会治理场景
对于重大公共安全事件、火灾、洪涝等紧急事件，依托数字孪生系统，能够以秒级时间完成问题发现和指挥决策下达，实现“一点触发、多方联动、有序调度、合理分 工、闭环反馈”。
3.2.3 人机互动的公共服务场景
通过“比特空间”预测人口结构和迁徙轨迹、 推演未来的设施布局、评估商业项目影响等。
3.2.4 城市全生命周期协同管控场景
通过构建基于数字孪生技术的可感知、可判断、可快速反应的智能赋能系统，实现对城市土地勘探、空间规划、项目建设、运营维护等全生命周期的协同创新。
4. 数字孪生智慧城市的总体架构
5.数字孪生在城市建筑方面的应用
