2017年“數字孿生城市”概念被首次提出，2021年我國“十四五”國民經濟規劃綱要明確提出“探索建設數字孿生城市”，2023年《數字中國建設整體佈局規劃》再次提出“全面提升數字中國建設的整體性、系統性、協同性”以及“探索建設數字孿生城市”等要求。數字孿生城市建設已進入快車道，成為實現城市治理現代化、培育新興産業集群、促進數據要素價值化的重要抓手。數字孿生城市並非單一技術，而是融合了物聯網、大數據、BIM、GIS、人工智慧等多項前沿技術的巨技術，其難點主要聚焦在數據管理、資訊模型和倣真分析三個環節，多技術融合，自下而上、由實入虛再入實，形成了支撐數字孿生城市技術理念的、運作機制閉環的技術體系。
在數字經濟時代，場景是大數據、人工智慧等新技術在真實世界中的創造性應用，可生成具有前沿性、科技感和變革性的生産生活方式。場景驅動的創新模式逐步興起，它面向真實的市場需求，運用商業化機制，以企業為主體，在商業爆發的同時實現科技突破，從而推動産業的培育和城市的建設。國家重視場景創新，國民經濟十四五規劃在數字化篇章中明確部署了十大數字化應用場景，為十四五期間各地開展智慧城市場景創新指明瞭方向。以北京、上海、重慶、合肥、杭州、南京等為代表，已經有大量先進城市啟動了場景工作，圍繞城市建設、企業培育、産業促進挖掘並開放場景機會，與新經濟企業開展場景創新合作。目前，場景創新應用整體上處於起步階段，很多城市對於場景設計和建設缺乏科學、全面的認識，各地場景清單發佈缺乏系統性思維，因此需要通過系統有效的方法來開展數字孿生場景的頂層設計、確保數字孿生場景建設的科學性、合理性、實用性和長遠性。
為了更好地推進我國智慧城市的建設，制定一套較為穩定的、通用的、可擴展標準，規範數字孿生場景建設基本的要求和要素，為數字孿生場景設計提供參考依據。京東城市（北京）數字科技有限公司、中國雄安集團數字城市科技有限公司、中關村智慧城市産業技術創新戰略聯盟、中電太極（集團）有限公司、廣聯達科技股份有限公司、軟通智慧科技有限公司、北京市長城企業戰略研究所、中國聯通智慧城市研究院、中乾思創（北京）科技有限公司、上海市城鄉建設和交通發展研究院、北京中超偉業資訊安全技術股份有限公司、潤建股份有限公司、北京數字政通科技股份有限公司、江蘇為恒智慧科技有限公司、北京玖典科技發展有限公司、包頭北方安全防護裝備製造有限公司、、武漢市工程科學技術研究院以及北京航空航太大學、復旦大學、北京郵電大學等産學研單位聯合成立標準編制組。
該標準確立了數字孿生應用場景設計的總體原則、技術框架，規定了數字孿生應用場景的設計基本過程和分類。適用於指導數字孿生應用場景方案的設計，也可作為大數據、人工智慧、物聯網等領域應用場景設計的參考材料。系統的提出了數字孿生應用場景技術框架體系。
圖 智慧城市數字孿生技術應用場景框架圖
該框架體系按照《數字中國建設整體佈局規劃》發展要求，應從數字經濟、數字政務、數字文化、數字社會、數字生態文明五大領域推進數字孿生場景應用設計：
a)數字經濟：推動數字技術和實體經濟深度融合，利用大數據技術、孿生可視化技術等對生産過程進行數據洞察，消除節點和節點之間的流程障礙和數據障礙，加快數字技術創新應用，為企業數字化、行業數字化、數據要素管理，及金融服務等提供有效的資訊上傳、沉澱、分析與傳遞，發展壯大數字企業；
b)數字政務：利用城市資訊建模技術（CIM）技術實現BIM、GIS、IOT數據融合，構建智慧城市數字空間，促進資訊系統網路互聯互通、數據按需共用、業務高效協同，實現對政府部門管轄的各類對象和數據進行場景化展示，實現從省、市、區縣、園區到重點建築的逐級可視，實現對地理資訊底圖、道路、建築、水系、等高線地形、重點建築等的三維可視，提升智慧城市IOC管理人員對市政規劃、工地建設、安防應急、社區管理等業務監控管理效率，支撐社會治理管理輔助決策，提升數字化服務水準；
c)數字文化：利用物聯感知設備、數字孿生技術等整合實體物理資訊、歷史文化資訊、環境監測資訊等，服務數字化教學、數字化展品、館藏文物科學保護等，賦能文化價值在當代社會的傳承和推廣，推進形成線上線下一體的國家文化大數據體系，提升數字文化服務能力；
d)數字社會：利用物聯網、人工智慧、三維可視化技術等與各系統的數據、實際業務場景融合，打造可視化數據建模、倣真分析等支撐工具，實現交通、醫療、教育、旅遊等場景的數據全息可視化感知、運營綜合調度等運營管理能力提升，打造智慧便民生活圈、新型數字消費業態、面向未來的智慧化沉浸式服務體驗促進數字公共服務普惠化；
e)數字生態文明：在城市三維場景中展示各基礎設施部件的空間分佈和密度情況，結合物聯網和大數據技術對設備設施的狀態數據和運作數據智慧監控、分析及挖掘，並利用數字孿生推演模型實現對環境、防汛智慧預測，構建智慧高效的生態環境資訊化體系，支撐執行決策。
同時，標準提出智慧城市數字孿生應用場景設計應遵循的方法流程，為系統開展應用場景設計提供諮詢方法論。數字孿生應用場景設計在智慧城市建設總體目標的指導下，分析數字孿生技術應用特點，自頂向下將目標層層分解，實現數字孿生技術與智慧城市建設的結合；數字孿生應用場景設計基本過程可分為需求分析、總體設計、場景設計、實施路徑等四項活動；在開展總體設計、場景設計、實施路徑設計三項活動的過程中，應針對上一項活動的輸出內容進行檢驗並反饋。
圖 數字孿生應用場景設計基本過程
針對需求分析、總體設計、場景設計、實施路徑等四項活動，該標準明確了開展各項活動的方法流程和具體工作。如今,不斷創新的場景正引領未來科技創新和新興産業發展,受到各地、各部門和産業界的高度重視。《智慧城市數字孿生應用場景設計要求》標準的發佈，有助於各地系統、科學開展應用場景設計和建設工作，形成一套科學的方法論和行之有效的實施策略，使得場景能夠真正發揮促進科技成果轉化、培育科技企業成長和新興産業發展的重要作用。
