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数字孪生城市是城市的物理空间在数字空间中的映射，数字城市与物理城市数据同步、交互协同。在构建过程中，其通过数据汇总、建模渲染，将城市从物理空间映射到数字空间；在实际应用上，通过仿真模拟、交互控制，解决城市规划、管理、服务等问题。我们认为数字孪生城市、数字孪生自然资源管理的理想目标，是实现物理维度和数据维度的同步运行、虚实互动。 但各城市建设需要不同，在最终形式和应用上有较大差别。既可以用于城市统计监控、智慧管理，也可以用于城市场景还原、情景模拟。走出城市，数字孪生亦可助力自然资源管理，在水利、电力、环境等不同行业均有应用。 目前，其技术发展不及预期，下游应用落地进度不及预期，具体缘由就让我们来一起了解一下吧。 一、数字孪生城市：再造现实世界，走向虚实互动 数字孪生源于航天、工业，其后应用于工程建设、自然资源管理、城市治理等领域。随着数字孪生与城市治理技术的发展和融合，数字孪生这一概念被应用于智慧城市建设，产生了当前数字孪生城市的技术与应用。根据信通院的定义，数字孪生城市将城市的物理空间映射到数字空间，通过模拟、监控、诊断、预测和控制等方式，解决城市问题，实现城市物理维度和数据维度的同步运行、虚实互动。 数字孪生城市存在自身的发展路径和应用场景，其建设具备必要性。城市管理中存在对建筑、交通等数字化建模以支持分析决策的需求，元宇宙概念出现之前，CIM、实景三维等建设已处于发展进程之中。CIM基础平台由住建部主导，更强调建筑物BIM模型和感知数据的接入；实景三维中国由自然资源部主导，其建设目标包括整合地形级和城市级的地理信息。尽管技术路线有所不同，但CIM与实景三维均强调数字空间与现实空间实时关联互通，为空间分析和城市管理应用提供基础。 数字孪生城市的发展为元宇宙奠定基础，元宇宙概念的提出促进数字孪生城市升级。上海市发布《上海市培育“元宇宙”新赛道行动方案（2022—2025年）》，将数字孪生城市列为8大重点工程之一，提出通过城市基础设施数字孪生，对城市空间数据进行收集、管理和运营，进而在观光、交通等领域打造行业解决方案。 数字孪生城市包含大量的三维场景，其建设本身，也为元宇宙的发展积累了初期经验，数字孪生城市建设中积累的数据标准、场景素材和应用方案也可以复用到元宇宙中；而元宇宙提出了相对前沿的概念、更高的技术要求，其注重真实性、交互性、丰富性等特征或将带动相关技术、产业发展，继而作用于数字孪生城市。 数字孪生城市的主要技术包括数据获取、建模渲染、仿真分析、交互控制等部分。 数据获取环节，厂商通常使用遥感和物联网设备采集数据，再对城市时空大数据进行处理和融合。建模和渲染将城市的地理信息和其他多源数据转化为逼真的3D模型。仿真分析环节，通常是对城市的运行情况进行模拟或监测，以辅助城市规划和运营。交互控制则建立在模拟分析的基础上，根据分析结果对现实世界进行自动控制，实现城市的智能化管理。 图表1：数字孪生城市的运行机理 二、数据为基，建模为体，仿真为用 数据：采集方式多样化，数据结构化、语义化重要性提升 数据涵盖宏观、中观、微观三级，数据类型丰富 数字孪生城市所需要的数据横跨多个部门，具备不同的颗粒度和更新频率。根据华为《数字孪生城市白皮书》，数字孪生城市的基础数据框架依据颗粒度可分为宏观、中观、微观三层。城市宏观数据主要为地理信息，主要包括：基于卫星遥感的静态城市地理信息，和基于新型测绘手段对地理信息的增量更新。城市中观数据通常按照地理实体对信息进行分类，并将地理信息和城市中特有的专题数据结合，包括城区及建筑物数据、政府信息系统的业务数据、通信运营商数据等。城市微观数据包含各类物联网场景。地理信息等主要为描述城市情况的静态数据，但数字孪生城市要达到实时映射、虚实互现，还需要大量的动态数据，其收集往往通过物联网实现。 图表2：数字孪生城市数据体系架构 多源数据采集：从航空摄影向倾斜摄影、激光扫描、物联感知演进 数字孪生城市涉及的数据层次、类型多样，采集方式亦在不断升级。卫星和航空摄影测量、倾斜摄影、激光雷达、物联网终端数据采集等是主要的数据采集方式，卫星和航空摄影测量优势在于覆盖范围广、数据分辨率高，能够快速获取数据，但用这种方式进行三维建模可能存在严重的遮挡问题。倾斜摄影测量相比传统的垂直摄影测量，可以额外获得建筑物顶面和侧面的纹理，以及房屋的外框和高程信息。激光雷达能生成高密度、高精度的点云，能够准确计算采集对象的三维坐标。物联网终端则辅助接入大量的动态数据。目前数字孪生城市的数据采集方式呈现出从航空摄影向倾斜摄影、激光扫描、物联感知演进的趋势。 图表3：数字孪生城市所涉及的各类数据收集方式一览 图表4：航空摄影测量、倾斜摄影、激光雷达原理示意图

原文：《Doodles Domination: How a 1-year-old NFT project turned into the next big thing》by KC IFEANYI 编译：Moni丨星球日报 2022 年 6 月，Reddit