数字孪生城市的内涵逐渐清晰
2002年，数字孪生概念被首次提出，随后数字孪生相关概念不断迭代完善。2017年，“数字孪生城市”概念被首次提出，随后被政府侧、产业侧广泛认可（见表1）。
表1 数字孪生城市相关概念的演进
2002年，“信息镜像模型”概念被首次提出，数字孪生概念初具雏形。Michael Grieves在美国密歇根大学任教时首次提出“镜像空间模型（Mirrored Spaces Model）”概念，并于2006年发表著作明确提出“信息镜像模型”的定义，即在虚拟空间构建一套数字模型，数字模型可以与物理实体进行交互映射[1]。2012年，“数字孪生与数字孪生体”定义被首次明确，之后在工业中得到应用。美国国家航天局兰利研究中心E.H.Glaessgen和阿灵顿空军研究室D.S.Stargel受美国航空航天局阿波罗计划启发，首次明确了数字孪生和数字孪生体的定义，提出数字孪生是融合物理模型、传感器、运行轨迹等数据，通过虚拟空间的镜像模型反映呈现物理实体的整个生命周期[2]。2017年，中国信息通信研究院首次提出“数字孪生城市”概念，即通过数据标识、物联感知、网络连接、 智能控制等技术，在数字空间再造一个与物理城市一一映射的数字城市，推动城市全要素数字化、全状态实时化，实现物理城市与数字城市平行运转、协同交互[3]。2017年，佐治亚理工学院提出“智慧城市数字孪生体”概念，智慧城市数字孪生体是一个由城市虚拟模型、物联网络、多维数据和分析计算技术组成的智能自适应的系统，可用于复制、模拟和预测城市运行的变化，促进城市的韧性发展和可持续发展[4]。2018年，北京航空航天大学陶飞教授初步提出并构建“数字孪生五维模型”。物理实体、虚拟模型、服务、孪生数据和连接构成了数字孪生的五维模型[5]。2019年之后，“数字孪生城市”理念得到政产学研界广泛认可和推广。2020年，清华大学杜明芳教授研究提出，数字孪生城市三要素是数据、模型和服务，各类城市业务系统数据、物联网感知数据、城市三维模型数据通过有序组合形成了城市的数字孪生体[6]。综上所述，本文研究认为，数字孪生城市是通过物联网、人工智能、三维建模等数字化技术，将物理空间的城市映射到数字空间，通过实时感知、分析研判、监测预警、辅助决策和远程操控，解决城市规划、设计、建设、运营、管理、服务全过程中的复杂性和不确定性问题，全面提高城市治理效率和服务质量，实现物理城市和数字城市并行运转、虚实互动的城市发展新形态。数字孪生城市的运行机理包含以下环节。首先，通过物联感知、信息建模、泛在网络等技术采集交通、生态环境、城市运行等实时数据，实现由实入虚的连接与映射；其次，基于城市运行规律知识图谱和大数据分析算法，在数字空间进行分析洞察发现问题，并制定供城市管理者参考的科学合理的决策依据；最后，通过物联网远程控制和交互界面作用于现实城市，实现以虚控实，最终实现对物理城市的全生命周期管理服务、城市运行优化改进和经济可持续性发展。免责声明：
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