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English文章来源：数字孪生城市白皮书(2022年)
关键词：【数字孪生】【数字孪生系统】【数字孪生发展】【数字孪生城市】
数字孪生技术发展历程是新一代信息技术不断集成融合的过程。回顾数字孪生技术发展历程，大致可以分四个阶段，数字孪生萌芽期，以模型仿真驱动为特征；数字孪生概念期，以模型与感知控制驱动为特征；数字孪生推广期，以模型、感知、空间位置等多技术融合驱动为特征；数字孪生壮大期，以模型、位置、感知、交互、AI等技术全面融合驱动为特征。可以看出，每个阶段均呈现出，更多技术的一次集成与融合，并形成一种综合性更强的技术。
数字孪生技术集成发展历程
01 数字孪生萌芽期 以模型仿真驱动为特征
20世纪80年代以来，CAD、CAE、CAM等计算机建模、模拟仿真技术迅猛发展，并在制造业领域开始广泛应用，从产品设计发展到工程设计和工艺设计等，通过建模软件来设计产品外观、仿真软件来模拟产品性能，成为该时期发展的主要目的及形态。
02 数字孪生概念期 以模型与感知控制驱动为特征
2002年迈克尔·格里夫教授首次提出“镜像空间模型”，成为数字孪生概念的起源，并将该理念应用于产品全生命周期管理之中。与此同时，21世纪初“物联网”技术快速推广应用，通过感知通信获取产品实时运行数据成为可能。2010年NASA将数字孪生应用于航天航空领域，随后通用电气、达索、西门子等制造业龙头企业广泛开展数字孪生应用，推动了物联感知技术与建模仿真技术的集成融合。
03 数字孪生推广期 以模型、感知、空间位置等多技术 融合驱动为特征
随着物联网、BIM技术的成熟普及，二维GIS技术走向三维化实体化语义化，数字孪生技术应用逐渐从封闭空间小微场景，向开放空间大中型场景转变，从数字孪生零件、产品、车间，走向数字孪生楼宇、园区、城市等大尺度范围。2015年新加坡提出“虚拟新加坡”建设计划，2017年雄安新区提出“数字孪生城市”建设理念并落地实施，数字孪生技术开始着力解决城市规划、能耗管理、废物处理、交通规划等社会运行发展问题。
04 数字孪生壮大期 以模型、感知、位置、交互、AI等技术 全面融合为特征
随着大数据、AI、区块链等技术进入大规模应用，行业知识图谱、行业算法与空间分析计算开始融合，VR/AR等交互技术兴起，UE、Unity等高逼真可视化渲染引擎广泛应用，GIS、IOT、BIM、AI、VR/AR等企业纷纷开展合作，并参与到城市大脑、数字孪生城市、数字孪生流域建设中来，构建全时空、全要素、全能力的数字孪生空间成为可能。近两年元宇宙概念兴起、AR/VR发展提速，加速推动数字空间与现实空间深度融合，数字空间赋能现实空间运行，数字孪生进入大集成大融合新阶段。
05 数字孪生城市技术集成性高 核心板块日渐清晰
随着近年来数字孪生技术在城市各领域广泛应用，建模仿真、物联感知、地理信息、大数据与人工智能、虚拟现实等各领域头部企业纷纷开展技术合作和集成创新，加速进入数字孪生城市建设新赛道，数字孪生城市的技术体系总体构成逐渐清晰，其核心技术至少包含六大板块。
数字孪生城市涉及核心技术构成
1 标识感知技术
来源于通信领域和自动化与控制领域，是连接物理世界的入口和反馈物理世界的出口，具备标识解析和感知两大功能。
2 GIS与新型测绘技术
来源于地理信息领域，通过定位与空间导航、空间分析等技术，为数字孪生提供基础地理信息、遥感影像等城市底板数据。
3 孪生建模技术
来源于制造业计算机辅助设计领域，通过几何建模和物理建模实现对物理实体形状、已知（或经验）的物理规律以及未知的物理规律的模拟。
4 可视化渲染技术
来源于计算机图形学和图像处理技术理论，通过WebGL或游戏引擎工具将3D模型生成图像、视觉效果的过程，能够真实展现物理世界全貌。
5 仿真推演技术
来源于大数据分析、AI分析、视频分析等算法领域，通过机理仿真、大数据或AI驱动仿真对物理世界及其运行发展全过程进行仿真模型构建、模拟分析和实时智能推演。
6 交互控制技术
来源于类脑视觉、AR/VR、三维视觉、模式识别等图形图像领域，将人的因素通过手势、视觉、语音、脑波等融入数字孪生系统，使用者可以通过友好的人机操作方式将控制指令反馈给物理世界，实现数字孪生全闭环优化。
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