数字结对赋能新型智慧城市
大约在2003年，Digital Twin的想法首次出现在密歇根大学Grieves教授的产品生命周期管理课程中。但当时“数字孪生”一词还没有正式提出，格里夫斯将这种想法称为“面向PLM(产品生命周期管理)的概念性想法”。
尽管如此，数字孪生(digital twinning)的基本思想已经在这个思想中得到体现，即在虚拟空间中构建的数字模型与物理实体进行交互映射，忠实地描述物理实体在其整个生命周期中的运行轨迹。
尽管新世纪中国人口增长率逐年下降，但受人口基数和城市化水平明显加快的影响，2021年中国人口已上升到14亿。人口和城市化的快速增长带来的交通拥堵、治安恶化、空气污染、噪音污染等多种“城市病”正在严重影响着我们的生活。如果城市太大，那么短时间内就会有太多的人集中在城市里，必然会导致失业、交通拥堵、犯罪增加、环境恶化、淡水和能源供应紧张等大量现实问题。以及城市人容易出现的身心疾病，这些问题和矛盾在一定程度上制约了城市的发展，加重了城市政府的负担，使城市政府陷入两难境地。
智慧城市的建设和发展已经近十年了，但是至今还没有一个城市吹嘘自己建设了智慧城市。事实上，智慧城市面临着技术和非技术两个瓶颈，很难突破。
所谓技术瓶颈，是指基于云计算和互联网的聚合模式创新相对成功，而基于物联网、大数据、人工智能、区块链、量子通信等技术的原始创新极其缺乏，没有杀手级应用。各种功能模块有机整合的ONE ICT架构没有实现，导致创新停留在表面，城市运营和治理水平有了量变，但没有质变。
所谓非技术瓶颈，表现为智慧城市建设所需的巨额资金问题尚未解决，政府与市场的边界界定不清，项目周期长且投资充满变数，企业利润和资本回报前景模糊，推广效果可想而知。
此外，展现智慧所必需的资源共享和业务协同机制也没有建立起来，信息打通和协同治理依然困难。未解决的两大瓶颈导致智慧城市停滞不前，现有的建设发展模式亟待打破。
数字双城通过将人、事、事等物理世界的所有要素数字化，在网络空间再造一个相应的“虚拟世界”，形成物理维度的物理世界与信息维度的数字世界并存、虚实交融的格局。物理世界的动态通过传感器准确、实时地反馈到数字世界。从现实到虚拟实现数字化、网络化，从虚拟到现实实现网络化智能。通过现实与虚拟的互动，实现物理世界的最佳有序运行。
数字双城将推动新型智慧城市建设，建立在信息空间上的城市虚拟形象叠加在城市物理空间上，将极大改变城市面貌，重塑城市基础设施，形成虚实结合、双城互动的城市发展新形态；借助更无处不在、更具包容性的感知、更快的网络和更智能的计算，一个更智能的新城市将被创造出来。
数字双城不仅赋予了城市政府统筹规划和实时治理的能力，还带来了全体市民都能感受到的品质生活体验。
提升城市规划质量和水平:数字双城通过实施快速“假设”分析和虚拟规划，快速摸清城市“家底”，把握城市运行脉搏；在规划建设前期了解城市特点、评估规划影响，避免在不切实际的规划设计上浪费时间，防止在验证阶段重新设计，推动创新技术以更少的成本、更快的速度支撑智慧城市顶层设计。
节约市民出行时间总成本:第一时间感知路况、事故报警、拥堵分流。为市民消除设备安全隐患，通过对全市治安事件的实时监控，为市民带来关爱与安全。
营造更加文明的社会氛围:对于践踏草坪、非机动车占用机动车道、非机动车逆行等行为，在网上推送到市监察部门曝光，有效起到警示作用，促进全民文明氛围。
目前智慧城市的应用需求主要包括以下几个部分:
智汇程石贵华
在新区总体规划和详细规划、城市规划设计阶段，需要按照1: 1的未来城市规划面貌，还原真实的城市空间，区别于过去传统的规划图纸和效果图，以最直观的方式呈现给城市管理者、城市设计师和公众。在精细度上，数据的粒度细化到一根水管，一根电线，一个建筑内部的机电配件，一个建筑外部的一草一木。在广度上，涵盖地面、河流、道路、建筑、地下管网、隧道、地铁线路上的地块，实现对城市建设的视觉赋能，全面查看城市未来蓝图，演绎城市规划。协助城市管理者更直观、更全面地比较城市设计方案，做出更好的城市规划决策。服务于城市规划、建设、运营全生命周期，为城市综合指挥中心各部门提供线上蓝图，为后续城市建设提供支撑。
数据面板需要整合城市数据剖面、人口密度、新城人口规划、建设用地规划、主城区规划等规划相关数据，直观展示城市现状和未来规划指标。
智能城市设计和建设
在城市设计和建设阶段，要模拟还原三维数字仿真平台和现场基础设施，在实现项目建设可视化、智能化管理的前提下，提高项目管理的信息化水平。
数据面板应显示实时环境监测数据、项目工程信息、节点计划、现场管理人员名单和类型统计。做到项目管理、人员管理、安全管理一张图，保证施工人员的安全，实现人员的高效管理和调度，维护绿色安全的施工环境。
智慧城市管理和运营
城市治理是推进国家治理体系和治理能力现代化的主要内容。数字孪生仿真是实现“以数据智能支撑赋能产业，实现城市公共资源优化配置和智能调度”的关键，是实现城市可调度性、可操作性和可评估性的核心。
借助数字双城技术，建设数字双城运行场景，将极大地改造城市面貌，重塑城市基础设施，实现城市公共资源动态优化配置的影响评估，构建数字驾驶舱，以数字化方式展现当前城市运行态势，实现城市管理决策的协同化、智能化、“洞察态势”、“支持决策”、“处置闭环”，保障城市安全有序运行。