数字孪生产业内涵
　　数字孪生因感知控制技术而起，因综合技术集成创新而兴，是指通过对物理世界的人、物、事件等所有要素数字化，在网络空间再造一个与之对应的“虚拟世界”，形成物理维度上的实体世界和信息维度上的数字世界同生共存、虚实交融的格局。数字孪生技术从制造业逐步延伸拓展至城市空间，深刻影响着城市规划、建设与发展。数字孪生城市是基于数字化标识、自动化感知、网络化连接、普惠化计算、智能化控制、平台化服务的信息技术体系和城市信息空间模型，在数字空间再造一个与物理城市匹配对应的数字城市，全息模拟、动态监控、实时诊断、精准预测城市物理实体在现实环境中的状态，推动城市全要素数字化和虚拟化、全状态实时化和可视化、城市运行管理协同化智能化，实现物理城市与数字城市协同交互、平行运转。数字孪生城市是技术演进与需求升级驱动下新型智慧城市建设发展的一种新理念、新途径、新思路。

研究报告全文：数字孪生城市产业图谱研究报告2022年数字孪生产业图谱研究报告2022年审核稿中国信息通信研究院产业与规划研究所苏州工业园区数字孪生创新坊中国互联网协会数字孪生技术应用工作委员会2023年2月版权声明本报告版权属于中国信息通信研究院苏州工业园区数字孪生创新坊和中国互联网协会并受法律保护转载摘编或利用其它方式使用本报告文字或者观点的应注明来源中国信息通信研究院苏州工业园区数字孪生创新坊和中国互联网协会违反上述声明者编者将追究其相关法律责任前言数字孪生技术作为优势技术集成突破的代表已经成为产业资本政府各界高度关注和资源投入的焦点十四五国家信息化规划十四五信息通信行业发展规划等文件均提出要强化数字孪生技术战略研究布局和技术融通创新国务院印发的十四五数字经济规划将数字孪生技术列入加快推动数字产业化将其作为增强关键数字技术创新能力强化优势技术供给的战略性前瞻性新领域也是十四五时期需重点突破的创新技术集成领域数字孪生起源于航天军工领域近年来持续向智能制造智慧城市水利能源交通医疗等垂直领域拓展已成为助力企业数字化转型实现城市可持续发展促进数字经济发展的重要抓手本报告由中国信息通信研究院产业与规划研究所联合苏州工业园区数字孪生创新坊中国互联网协会数字孪生技术应用工作委员会及政产学研多家单位共同编写报告首次研究提出数字孪生产业概念与内涵我国数字孪生产业四阶段体系分析数字孪生产业发展现状与趋势绘制数字孪生城市产业总体视图和细分领域视图结合苏州工业园区上海临港雄安等地建设经验提出数字孪生产业发展建议希望能为社会各界提供借鉴和参考限于时间和能力所限内容疏漏在所难免烦请各界不吝指正目录一数字孪生产业内涵1一我国数字孪生产业形成五大阵营三大圈层1二我国数字孪生产业呈现四大典型特征3三我国数字孪生产业发展阶段正处于增长期4二我国数字孪生产业发展态势6一产业市场蓬勃发展产业生态不断繁荣6二空间布局差异较大发达地区集中度高8三投融资市场强势反弹融资进入中后期10四学术研究势头活跃源头创新活力十足11五应用领域持续爆发元宇宙点燃消费市场15六标准化进程加速护航行业高质量发展16三数字孪生城市产业图谱19一我国数字孪生城市产业总体视图19二六大核心产业板块21三五大关联产业板块36四三大辐射产业板块45四数字孪生产业发展建议50一强化顶层设计统筹产业全要素协调联动发展50二强化自主可控加强核心技术协同攻关与自主创新52三强化生态开放构建共建共享产业合作生态圈53四强化集成突破开展高价值场景征集与试点示范55五强化补链强链提高产业集聚度和集群竞争力56图目录图1数字孪生典型特征与核心技术关系图2图2数字孪生产业定义3图3我国数字孪生产业发展阶段5图4全球数字孪生市场规模增长趋势7图5全国数字孪生企业增长趋势8图6全国数字孪生企业分布9图7数字孪生专利申请量省份对比9图8全国数字孪生融资轮次交易笔数变化情况10图9全国数字孪生企业投融资交易总额变化情况11图10全球全国每年数字孪生论文发布情况12图11全国数字孪生领域发表论文数量12图12全国数字孪生专利数量占比情况13图13我国数字孪生专利新增数量变化情况13图14数字孪生学术研究热点情况14图15数字孪生领域研究国际合作情况14图16我国数字孪生应用分布情况15图17全球数字孪生应用分布情况16图19我国数字孪生城市产业总体视图20表目录表1国际新增组织机构以及标准情况17表2孪生建模企业分类22表3可视化渲染企业分类24表4仿真推演企业分类27表5感知标识企业分类30表6GIS与新型测绘企业分类32表7倾斜摄影与激光雷达技术对比34表8交互控制企业分类35表9数字孪生城市规建管领域企业分类37表10数字孪生流域企业分类40表11数字孪生交通企业分类42表12数字孪生电力企业分类43表13数字孪生制造企业分类45数字孪生城市产业图谱研究报告2022一数字孪生产业内涵数字孪生因感知控制技术而起因综合技术集成创新而兴是指通过对物理世界的人物事件等所有要素数字化在网络空间再造一个与之对应的虚拟世界形成物理维度上的实体世界和信息维度上的数字世界同生共存虚实交融的格局数字孪生技术从制造业逐步延伸拓展至城市空间深刻影响着城市规划建设与发展数字孪生城市是基于数字化标识自动化感知网络化连接普惠化计算智能化控制平台化服务的信息技术体系和城市信息空间模型在数字空间再造一个与物理城市匹配对应的数字城市全息模拟动态监控实时诊断精准预测城市物理实体在现实环境中的状态推动城市全要素数字化和虚拟化全状态实时化和可视化城市运行管理协同化智能化实现物理城市与数字城市协同交互平行运转数字孪生城市是技术演进与需求升级驱动下新型智慧城市建设发展的一种新理念新途径新思路一我国数字孪生产业形成五大阵营三大圈层从典型场景和技术架构详见中国信通院数字孪生城市研究报告2019年分析数字孪生城市至少具备九大核心能力即物联感知操控可视化呈现全要素数字化表达数据融合供给虚实融合互动空间分析计算模拟仿真推演自学习自优化和众创扩展应用详见中国信通院数字孪生城市研究报告2020年结合九大核心能力从供给侧角度分析目前行业分化形成感知标识地理信息建模渲染算法仿真虚实交互五大数字孪生城市技术体1数字孪生城市产业图谱研究报告2022系发展路径和产业阵营详见中国信通院数字孪生城市研究报告2021年从数字孪生城市扩展到数字孪生全产业链孪生建模可视化渲染仿真推演是数字孪生最基本要素感知标识交互控制GIS与新型测绘是从物理空间与数字空间双向作用的关键要素此外还需要基础设施咨询标准安全等服务保障来源中国信息通信研究院图1数字孪生典型特征与核心技术关系图数字孪生产业包括核心企业关联企业以及辐射企业三个部分狭义的数字孪生产业以数字孪生核心技术企业为主即以孪生建模可视化渲染和仿真推演为核心以感知标识GIS与新型测绘交互控制技术提供商为外核围绕关键技术形成数字孪生城市核心业态广义的数字孪生产业既包含核心企业也包含关联企业关联企业为智慧城市智慧机场智能制造智慧医疗智慧能源智慧交通智慧流域智慧建筑航空军事等集成应用提供商关联产业驱动经济社会国防等各领域产业的转型升级辐射企业包括咨询评测2数字孪生城市产业图谱研究报告2022标准安全融合基础设施算力基础设施网络基础设施等相关供应商带动ICT产业集群发展来源中国信息通信研究院图2数字孪生产业定义二我国数字孪生产业呈现四大典型特征现阶段我国数字孪生产业正处于源头创新勃发行业高速扩张领域快速渗透阶段行业应用覆盖面广呈现出点多链长融合引领四大典型发展特征一是点多表现为产业主体多涵盖领域广数字孪生产业包括用户政府企业运营商解决方案提供商内容与服务提供商户等多个角色涵盖数字孪生城市园区交通水利医疗健康智能制造航空军事等领域二是链长表现为产业链条长辐射带动性强数字孪生产业链包括规划设计系统集成设备采集建模解决方案和运营服务等多个环节吸引了ICT互联网等各类企业纷纷入局对硬件软件服务业等领域带动作用大3数字孪生城市产业图谱研究报告2022三是融合表现为技术创新强交叉融合快数字孪生是多种技术集成包括GISBIM仿真可视化渲染交互控制物联感知等当前随着元宇宙等概念兴起隐私计算等技术趋于成熟与数字孪生技术体系交叉融合将不断催生蝶变大量新模式新应用新场景四是引领表现为各地积极布局点面结合北上广深等一线城市发挥创新资源集聚优势将数字孪生与社会治理需求深度融合着力打造数字孪生全场景应用服务体系引领带动智慧城市产业全方位发展部分城市聚焦地理信息AI渲染等特色领域点状发力寻求突破打造数字产业发展新引擎三我国数字孪生产业发展阶段正处于增长期从中央部委到地方政府积极出台数字孪生相关政策文件数字孪生相关技术越来越受到关注数字孪生应用广度与深度也持续拓展根据发展驱动力技术特征市场特征和应用场景可将我国数字孪生技术产业发展历程分为产业早期产业探索期产业增长期和产业成熟期四个阶段当前我国正处于产业增长期4数字孪生城市产业图谱研究报告2022来源中国信息通信研究院图3我国数字孪生产业发展阶段第一阶段产业早期2010年前后-2016年2010年NASA定义了未来飞行器数字孪生体范例开始应用于航天飞行器制造受国外市场影响数字孪生技术逐步进入国内市场国内企业开始在航天军工制造业建筑医疗等领域进行技术单点的尝试GIS三维可视化企业快速发展BIMCADCAE物联网等数字孪生支撑技术也逐步成熟但相互之前处于互相割裂状态企业数量增长缓慢第二阶段产业探索期2017年-2019年该阶段以供给侧市场为主GISBIM游戏引擎物联网等技术成熟并在某个行业开始初步融合应用形成感知到控制闭环2017年中国信息通信研究院提出以数字孪生城市推进新型智慧城市建设的创新理念在业内引起强烈反响数字孪生技术开始在水利交通能源等领域探索应用虽然市场尚未打开但可视化渲染孪生建模等中小型企业数量开始逐步增长5数字孪生城市产业图谱研究报告2022第三阶段产业增长期2020年-2029年随着数字孪生价值显现探索数字孪生城市纳入十四五规划住建部自然资源部水利部等部门出台相关政策推动数字孪生技术在城市水利能源军事智能制造等领域深度应用ToGToB市场增长稳定ARVRAI等各种技术充分渗透智能终端实现技术突破数字孪生工具化平台化快速发展开发门槛降低华为阿里腾讯等头部企业积极布局中国互联网协会数字孪生技术应用工作委员会等联盟纷纷成立推动企业生态融合市场标准逐步统一第四阶段产业成熟期2030年以后未来随着行业算法成熟AI脑机接口等技术大规模应用算力基础设施快速发展数字孪生市场将整体成熟稳定预计在2030年左右进入产业成熟期该阶段需求侧占绝对主导地位ToGToBToC呈现多点开花的局势面向复杂场景应用技术成熟不同行业数据与标准打通融合市场规范化发展市场格局稳固但新兴企业仍然可依靠技术创新进入市场二我国数字孪生产业发展态势一产业市场蓬勃发展产业生态不断繁荣从全球数字孪生市场发展情况来看数字孪生市场正处于蓬勃发展的进程当中我国数字孪生城市建设市场活跃根据中国信息通信研究院与世界经济论坛合作报告数据截止到2021年全球数字孪生市场规模达到49亿美元预计全球数字孪生市场将以58的复合年增长率增长到2026年将达到482亿美元2021年8月世界经6数字孪生城市产业图谱研究报告2022济论坛与中国信通院联合征集数字孪生城市案例据统计千万人民币以上的投资项目占50以上百万人民币以上的投资项目达到89项目平均投资达到2800万元人民币将数字孪生产业市场推向新的高度据IDC统计目前仿真推演可视化交互控制城市信息模型等市场板块均是十亿级市场规模相关企业在数字孪生解决方案方面的营收增长率普遍超50预计2022年整体市场将保持较良好的增长态势1来源中国信息通信研究院与世界经济论坛合作报告图4全球数字孪生市场规模增长趋势从产业生态情况来看我国数字孪生企业数量保持快速增长趋势市场主体持续壮大产业生态不断繁荣据不完全统计在2014年以前我国数字孪生企业新增数量保持在每年30个左右2015年至2018年我国数字孪生企业数量保持50-60个快速增长2019年至2021年我国数字孪生企业数量涨幅达到顶峰企业增长数量高达1IDC中国数字孪生城市市场分析2021报告7数字孪生城市产业图谱研究报告2022100余个表明我国市场主体持续壮大后入场玩家较多市场机会多市场潜力大来源天眼查数字孪生关键词检索数据中国信息通信研究院整理图5全国数字孪生企业增长趋势二空间布局差异较大发达地区集中度高北上广数字孪生企业主体数量领先龙头企业多北京广东江苏上海等经济发达地区数字孪生市场主体规模大是我国数字孪生产业格局中重要组成部分其中北京数字孪生企业数量高达219家领跑全国代表企业有泰瑞数创51World优锘科技摩尔线程等广东数字孪生企业数量名列第2位代表企业有奥格科技广州勘测院竹云科技等江苏数字孪生企业数量名列第3位代表企业有苏州工业园区测绘数字地图火星视觉等此外上海浙江数字孪生企业数量均超60家8数字孪生城市产业图谱研究报告2022来源中国信息通信研究院图6全国数字孪生企业分布从区域分布来看北京广东江苏数字孪生专利数量排名领先数字孪生技术创新能力强根据中国信通院知识产权数据库检索从总量上来看北京是数字孪生专利申请量最多的省份数量遥遥领先其次是广东与江苏两地申请量相近2021年湖北辽宁江苏等省份加速发力专利增长率排名领先发展势头强劲产业市场前景广阔来源中国信息通信研究院图7数字孪生专利申请量省份对比9数字孪生城市产业图谱研究报告2022三投融资市场强势反弹融资进入中后期我国数字孪生企业投融资市场强势反弹受疫情等因素影响2019年2020年我国数字孪生投融资市场相对低迷但随着疫情常态化经济社会秩序趋于稳定以及元宇宙等热点数字孪生企业投融资市场强势反弹交易数量与金额快速增长经中国信通院根据公开资料不完全统计2021年全国投融资交易数量达45笔同比增长216投融资金额超过300亿元同比增长60整体市场相较去年同期有所回暖来源中国信息通信研究院整理图8全国数字孪生融资轮次交易笔数变化情况元宇宙助力数字孪生投资规模快速增长从融资轮次来看全国投融资市场出现新动向除种子轮之外其余轮次投资笔数显著增加截止到2021年数字孪生投融资集中在A轮之后其中A轮较去年同期增长达14笔其余轮次的增长数量也达到5-6笔根据中国信通院统计从2016年开始数字孪生企业投融资交易金额大幅提高其中IPO上市金额逐渐增大在2020年达到了167亿元除此之外10数字孪生城市产业图谱研究报告2022随着元宇宙等概念的高涨吸引投资方逐渐开始将目光转向数字孪生领域投资规模快速增长来源中国信息通信研究院整理图9全国数字孪生企业投融资交易总额变化情况四学术研究势头活跃源头创新活力十足全球数字孪生学术研究势头活跃我国论文研究数量持续领先经中国信通院整理全球数字孪生领域发文总量整体呈现逐年增长的趋势尤其2019年以来势头活跃我国论文发布数量与全球趋势保持一致且占全球论文的比例持续攀升基于Webofscience数据库检索2从总量上来看中国德国美国英国意大利等国家是全球数字孪生领域论文产出最多的国家其中中国论文研究数量居首位占总发文量的227德国发文量占比151美国占比137成为全球学术研究的重要部分推动数字孪生技术创新与发展2基于Webofscience核心合集选取范围包括SCI-EXPANDEDCPCI-S和ESCI数据库检索2010-2022年关于数字孪生的学术论文截止时间2022年11月22日11数字孪生城市产业图谱研究报告2022来源基于Webofscience数据库检索中国信息通信研究院整理图10全球全国每年数字孪生论文发布情况来源基于Webofscience数据库检索中国信息通信研究院整理图11全国数字孪生领域发表论文数量我国专利总量位居全球第一位且专利数量保持高速增长根据中国信通院统计从全球来看中国美国欧盟是数字孪生技术创新的主要国家和地区对比国外我国数字孪生专利总体数量保持领先拥有数字孪生专利4283个占比高达5033美国欧盟韩12数字孪生城市产业图谱研究报告2022国日本等紧随其后从2016到2020年我国数字孪生相关的专利数量呈现明显增长趋势数字孪生技术与创新已经进入快速发展阶段2021年我国新增数字孪生相关申请专利1771件同比增长91成为数字孪生技术创新的核心力量来源中国信息通信研究院图12全国数字孪生专利数量占比情况来源中国信息通信研究院图13我国数字孪生专利新增数量变化情况13数字孪生城市产业图谱研究报告2022研究热点方面当前数字孪生产业研究热点聚焦五大关键环节欧盟国际合作活跃经中国信通院梳理从研究方向来看当前数字孪生学术研究主要聚集在模拟仿真智能制造信息物理系统机器学习模型应用五大主题领域从国际合作情况看全球国际间合作密切主要形成以中国英国美国德国为核心的合作团体合力推动数字孪生技术应用和产业创新发展来源中国信息通信研究院图14数字孪生学术研究热点情况来源中国信息通信研究院图15数字孪生领域研究国际合作情况14