數字孿生是指充分利用物理模型和物聯網傳感器采集的全生命周期的運行歷史等數據，集成多學科、多物理量、多尺度、多概率的仿真過程，在虛擬空間中完成映射，從而反映和管控相對應的實體對象的全生命周期過程。

數字孿生如果運用到城市中，就是在建筑信息模型和城市三維地理信息系統基礎上利用物聯網技術把物理城市的人、物、事件和水、電、氣等所有要素數字化，在網絡空間再造一個與之完全對應的“虛擬城市”，形成物理維度上的實體城市和信息維度上的數字城市同生共存、虛實交融的格局。

數字孿生的實現和落地需要物理實體的真實全面感知、多維多尺度模型的精準構建、全要素數據的深度融合、智能化服務的按需使用以及全面、動態、實時的交互。數字孿生的智慧城市要解決的科學問題分別為：

在物理實體維度方面，如何實現城市多源異構物理實體的智能感知與互聯互通，實時獲取物理實體對象多維度數據，從而深入認識和挖掘相關規律和現象，實現物理實體的可靠控制與精準執行。

在虛擬模型維度方面，如何構建城市動態多維多時空尺度高保真模型，如何保證和驗證模型與物理實體的一致性、真實性、有效性、可靠性，如何實現多源多學科多維模型的組裝與集成等。

在孿生數據維度方面，如何實現城市海量大數據和異常小數據的變頻采集，如何實現全流程多源異構數據的高效傳輸，如何實現信息物理數據的深度融合與綜合處理，如何實現孿生數據與物理實體、虛擬模型、服務的精準映射與實時交互。

在連接與交互維度方面，如何通過城市智慧大腦實現城市跨平臺的實時交互，如何實現數據—模型—應用的迭代交互、動態演化與實時反饋等。

在服務維度方面，如何基于多維模型和孿生數據，提供滿足不同領域需求、不同層次用戶需求、不同業務應用需求的服務。

編輯：jq