数字孪生是指充分利用物理模型和物联网传感器采集的全生命周期的运行历史等数据，集成多学科、多物理量、多尺度、多概率的仿真过程，在虚拟空间中完成映射，从而反映和管控相对应的实体对象的全生命周期过程。
数字孪生如果运用到城市中，就是在建筑信息模型和城市三维地理信息系统基础上利用物联网技术把物理城市的人、物、事件和水、电、气等所有要素数字化，在网络空间再造一个与之完全对应的虚拟城市，形成物理维度上的实体城市和信息维度上的数字城市同生共存、虚实交融的格局。
数字孪生的实现和落地需要物理实体的真实全面感知、多维多尺度模型的精准构建、全要素数据的深度融合、智能化服务的按需使用以及全面、动态、实时的交互。数字孪生的智慧城市要解决的科学问题分别为：
在物理实体维度方面，如何实现城市多源异构物理实体的智能感知与互联互通，实时获取物理实体对象多维度数据，从而深入认识和挖掘相关规律和现象，实现物理实体的可靠控制与精准执行。
在虚拟模型维度方面，如何构建城市动态多维多时空尺度高保真模型，如何保证和验证模型与物理实体的一致性、真实性、有效性、可靠性，如何实现多源多学科多维模型的组装与集成等。
在孪生数据维度方面，如何实现城市海量大数据和异常小数据的变频采集，如何实现全流程多源异构数据的高效传输，如何实现信息物理数据的深度融合与综合处理，如何实现孪生数据与物理实体、虚拟模型、服务的精准映射与实时交互。
在连接与交互维度方面，如何通过城市智慧大脑实现城市跨平台的实时交互，如何实现数据—模型—应用的迭代交互、动态演化与实时反馈等。
在服务维度方面，如何基于多维模型和孪生数据，提供满足不同领域需求、不同层次用户需求、不同业务应用需求的服务。
（本文部分图片、文字、数据等综合自各大网络平台）
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