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數字孿生是利用數字孿生技術，以數字化方式創建城市物理實體的虛擬映射，借助歷史數據、實時數據、空間數據以及算法模型等，仿真、預測、交互、控制城市物理實體全生命周期過程的技術手段，可以實現城市物理空間和社會空間中物理實體對象以及關系、活動等在數字空間的多維映射和連接。

圖1 城市數字孿生概念模型

城市數字孿生概念模型包括物理空間、社會空間、數字空間三個部分。分別描述如下：    
 

物理空間包含城市時空位置、城市要素和城市生態環境。其中，時空位置是城市地理時間空間信息，包含城市各實體和實體間的時間、坐標信息和高信息等；    

城市要素是構成城市的各類物理實體的總稱，包含城市道路交通設施、能源設施、信息設施等；城市生態環境是構成城市自然環境的要素，包含土壤、植被、大氣、水資源、物候、天氣等。城市數字孿生物理空間是保障城市經濟社會發展的重要支撐。

社會空間包含城市中的組織、活動、關系以及邏輯，用于描述城市社會中個體與個體、個體與群體、群體與群體等關系和活動的總和。其中，城市發展和社會治理中多元參與主體構成組織要素；    

多元參與主體圍繞城市生活、生產和生態所開展的各類政治、經濟、文化等活動構成活動要素；多元參與主體間相互作用并產生多維層次關系構成關系要素；社會關系變化和遷移過程所遵循的規律構成邏輯要素。

數字空間是與物理空間和社會空間映射連接形成的第三個關鍵空間。數字空間是城市數字孿生的載體。

通過對城市物理空間和社會空間所包含城市要素實體的全域歷史及實時數據的采集、匯聚、建模、分析以及反饋，數字空間完成對城市要素及活動的全周期可溯、動態迭代以及實時反饋，實現城市多維仿真、智能預測、虛實交互、精準控制。    

城市數字孿生為智慧城市深入建設、迭代升級提供支撐能力。    

城市數字孿生通過應用數字孿生技術實現城市物理空間、社會空間以及數字空間在時間維度和空間維度更加精準的映射、更加緊密的聯接和更加多維的聯動，通過物聯網、人工智能、區塊鏈等新一代信息技術實現三元空間的協同演進和共生共智，進一步滿足“人”在城市生活、生產、生態的各類需求，服務“以人為本”的智慧城市建設初心。