在《数字孪生应用白皮书（2021版）》中，将数字孪生的定义解释为：它是一种数字化的理念和技术，这种理念和技术是以数据与模型的集成融合为基础与核心的。具体来说，数字孪生就是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。

它具有以下几个特点：1.仿真，即这个“数字双胞胎”是完全还原了物理实体的；2.实时，即这个“数字双胞胎”可以实时与其物理实体之间完成数据、感知等各种层面的交互动作；3.共生，就是指这个“数字双胞胎”的生命周期应该与其物理实体之间完全一致；4.闭环优化，是指这个“数字双胞胎”能够在数字空间中采集、分析、模拟与预测其物理实体未来的动作，并对其物理实体的未来动作进行决策优化。

数字孪生大热源于控制、感知、网络、大数据和人工智能等信息技术的加速突破，尤其是物联技术的发展。物联技术将物理世界的参数，通过传感器反馈给数字世界，让仿真验证和动态调整成为可能。

数字孪生是数字化发展的必经之路

数字孪生最先用于工业领域，尤其是大型装备制造业领域，通过搭建一个将制造流程全部进行整合的数字孪生生产系统，实现从产品设计、到生产计划、再到制造执行的全过程数字化。这样的数字化，让创新、效率和有效性从此提升至一个全新的高度。

随着信息技术发展，以及万物互联时代的到来，一个明显的趋势就是，物理世界和与之对应的数字世界将形成两大体系，他们平行发展，且相互作用。

未来数以百亿计的事物将以数字孪生形态呈现，即每个事物将分为两部分：一个是实体，存在于物理世界，另一个是实体的数字孪生体，存在于数字世界。孪生体是实体的虚拟映像，表征实体并映射实体的一举一动。

物理世界的任何事物都能在数字世界做到信息可查、轨迹可循。

本质上，数字世界为了服务物理世界而存在，物理世界因为数字世界而变得更加美好，这对孪生体是数字化浪潮的必然结果，是数字化的必经之路，是数字化的理想状态。

数字孪生城市是智慧城市的起点

如果物理世界是一个工厂，则对应的数字世界可看作一个数字孪生工厂。如果物理世界是一个城市，那么对应的数字世界就是一个数字孪生城市。

从工业引伸到城市，这是自然而然的结果，因为城市就是更大的数字化舞台，它是由人、物件和事件组成的复杂巨型系统，比工厂更加丰富多彩。

但城市发展至今面临着严重的问题，传统的发展模式已经失效，以信息化为引擎的数字城市、智慧城市成为城市发展的新理念和新模式。虽然数字城市的提出由来已久，但之前的概念并没有上升到数字孪生的高度，这与技术发展的阶段有关；如今数字孪生城市的内涵，才真正体现了数字城市想要达到的愿景目标。

智慧城市是数字城市发展的高级阶段，数字孪生城市作为数字城市的目标，却是智慧城市建设的新起点，它是城市实现智慧管理的重要设施和基础能力，是技术驱动下城市信息化从量变走向质变的里程碑。

由点到线，由线到面，基于数字化标识、自动化感知、网络化连接、智能化控制、平台化服务等强大技术能力，使得数字城市模型能够完整浮出水面，作为一个孪生体与物理城市平行运转，虚实融合中，蕴含无限创新空间。

数字孪生城市的构建将引发城市智能化管理和服务的重大颠覆性创新。

设想一下，与物理城市对应有一个数字孪生城市，物理城市所有的人、物件、事件、建筑、道路、设施等，都在数字世界有虚拟映像，信息可见，轨迹可循，状态可查，虚实同步运转，情景交融，过去可追溯，未来可预期，当下知冷暖，见微知著，睹始知终，全市一盘棋尽在掌握，一切可管可控，管理扁平化，服务一站式，信息多跑路，人力少跑腿，虚拟服务现实，模拟仿真决策，精细化管理岂非容易，人性化服务岂非不难，城市智慧再不是空谈。

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