在信息化高速發展的今天，城市的發展正在由“數字化”時代進入“智慧化”時代，再到“新數字時代”。數字城市的目標是將現實世界的許多工作搬到網上，通過計算機網絡來實現，智慧城市是在信息港和數字城市的基礎上發展起來的新方向。現階段，隨著各種技術的發展與應用，越來越多的概念不斷湧現並應用到城市建設中，數字城市的內涵也在不斷豐富，為城市的自動監控、信息採集、數據分析處理、科學決策反應提供支撐。
不斷髮展的數字城市
數字城市狹義上是指以計算機技術、多媒體技術和大規模存儲技術為基礎，以寬帶網絡為紐帶，運用遙感、全球定位系統、地理信息系統、仿真-虛擬等技術，對城市進行多分辨率、多尺度、多時空和多種類的三維描述，即利用信息技術手段把城市的過去、現狀和未來的全部內容在網絡上進行數字化虛擬實現。廣義則是指城市的數字化，通過數字化的手段來處理、分析和管理整個城市，促進城市運行的通暢和協調。
早期的數字城市是現代信息技術對城市社會經濟信息進行的全面整合，實現城市各種信息的共享與服務。可以說前期的數字城市是智慧城市發展的前提和基礎，它最主要的內容就是在信息相同的前提下，將其信息技術本身所具有的優勢完全發揮出來，以此讓實體城市向數字化方向發展。
而隨著物聯網、雲計算等新一代信息技術以及移動通信、人工智能等工具和方法的不斷髮展，實現城市信息全面透徹的感知、寬帶泛在的互聯以及智能融合的應用已經具備了條件，城市的發展正在由“數字化”時代進入“智慧化”時代。智慧城市是在信息港和數字城市的基礎上發展起來的新方向。在智慧城市階段，智慧園區、智慧社區、智慧工地等平臺、應用、場景成為建設的重點。
智慧城市的建設源於智慧地球。智慧地球本身是在各個行業之中使用新的IT技術，然後將感應器鑲嵌在全球的每一個地方，將鐵路、電網、橋樑等全部鏈接起來，最終形成物聯網。智慧城市在本質上其實是一個小型的智慧地球，將智慧地球本身所存在的各項內容完全體現在了城市之中。它能夠讓整個城市變得更加智慧，這主要是因為運用互聯網能將城市之中的各個傳感器設備進行相互連接，由此構建起來一個區域之中的物聯網，讓城市可以被全面感知。
隨著互聯網以及信息技術的發展，越來越多的其他領域的新概念應用到智慧城市建設中。近年來，數字孿生——這一工業互聯網中的重要概念開始與智慧城市的建設不斷融合，基於數字孿生理唸的新時代數字城市成為新的潮流，尤其是《河北雄安新區規劃綱要》中提出“堅持數字城市與現實城市同步規劃、同步建設，適度超前佈局智能基礎設施，推動全域智能化應用服務實時可控，建立健全大數據資產管理體系，打造具有深度學習能力、全球領先的數字城市”以來，數字孿生城市成為現階段最前沿的理念。
“孿生”成為數字城市的新內核
在雄安新區建設的指引下，數字孿生城市建設在行業內一時炙手可熱。數字孿生城市的興起並非偶然，智慧城市建設弊端的不斷湧現、越來越多互聯網技術與理念和城市建設的不斷融合、現階段新基建的興起，也為數字孿生在全行業迎來新一輪爆發製造契機。數字孿生的意義就在於讓真實世界很高成本、很難實現的事情，可以在虛擬世界裡低成本、快速地去實施。無論是全域規劃一張圖，還是城市治理一盤棋，數字孿生都作為新型智慧城市的基礎設施，以數字化的虛擬映射來模擬城市全要素和時空全過程，從而打通智慧產業集群之間的信息互聯互通，推動新基建大潮下各領域的數字升級。
與傳統基建不同，新基建作為當前經濟社會數字化、網絡化、智能化轉型的關鍵助力，其最大的特徵就是數字化。智慧城市信息處理核心也是數字化，通過大數據、雲計算、5G、人工智能、物聯網、智能感知等方式推進城市治理現代化，加速萬物互聯、全感知全連接、虛實交互的數字城市的到來。
此外，對於數字孿生城市，物聯網也是十分重要的一環，沒有物聯網的建設，數字孿生城市是建不起來的。因為從現實城市到數字城市，要把數據採集到數字城市中，全域數字化之後，在數字城市進行映射，從而自動發現問題。無論是新基建還是傳統基建，物聯網以及智能感知技術的發展都是不可或缺的。無所不在的傳感網絡將實現城市部件的實時感知與自主聯網，地理信息系統將水、電、氣、交通、環境等基礎信息與特定時空下的城市事件緊密關聯、實時融合，將全面滿足城市人與物的聯通、管理、響應的需要。
基於物聯網以及智能感知設備，營造全域數據匯聚、融合共享的環境，實現物理世界與虛擬世界的虛實交互，打通數據流通通道，從源頭上避免數據壁壘的產生，促進數據融合、開放的常態化、制度化和規範化。以城市信息模型為關鍵技術建設數字孿生城市，全面推動海量數據的跨領域融合應用，構建安全、有序的數據開放生態，充分釋放數據資源價值，打造融合城市災害預警、應急管理、公共服務等功能的一體化智能城市管理服務模式，推動城市運轉的全面數字化、智能化，讓城市居民生活更舒適、更方便。
以現實構建虛擬，以虛擬指導現實，全面提升城市規劃質量和水平，實現科學的城市規劃、頂層設計、決策管理，讓決策者和評估者快速、直觀地瞭解智慧化對城市環境、城市運行等狀態的提升效果，輔助政府在信息化、智慧化建設中的科學決策，避免走彎路或重複、低效建設，實現智慧城市建設協同創新。
智慧城市是數字城市發展的高級階段，數字孿生城市作為數字城市最初的目標，也將成為智慧城市建設新的起點。以基礎設施為支撐，賦予城市實現智慧化管理與科學決策的能力，現實世界物理問題通過採集反映到數字世界進行優化，然後在數字世界仿真、在物理世界執行，最後進行反覆迭代，形成具有深度學習能力、虛實融合的管理和運營模式，推動現代化治理能力與治理體系的形成。
