文 | 上海计算机软件技术开发中心主任 蔡立志
一、建设背景
2023年,习近平总书记在上海考察时强调,要全面践行人民城市理念,加快城市数字化转型,努力走出一条中国特色超大城市治理现代化的新路。作为超大城市的上海,在数字化转型进程中面临显著挑战,例如,治理体系条块分割导致“数据孤岛”丛生,跨部门协同与资源统筹效率不足等瓶颈。
为破解上述困境,《上海市“一张图”工作推进方案》于2023年正式印发,旨在以构建全市“一张图”城市数字平台作为关键抓手,基于大数据、云计算、数字孪生与人工智能等技术,打造一个基准统一、轻量开放的时空数字底座,实现对多源数据的系统整合与可视化呈现,为城市治理提供统一的时空框架与共性能力支撑。
二、创新实践
上海市“一张图”是以系统思维和数字孪生理念为指导,对城市数字基础设施进行的一次范式重构,打造一个驱动治理现代化的城市级数字孪生操作系统。本章将从理论认知、架构解构与核心特质三个层面,剖析这一根本性特征。
(一)理论基础:从“数字映射”向“智能治理”范式演进
“一张图”的构建,建立在对城市复杂系统治理与数字技术融合的前沿认知之上,实现了三次关键的理论跃迁。
一是,“一张图”超越了“工具性”的地图观,确立了“平台性”的底座观。传统地图本质是面向特定功能(如导航、查询)的“工具”,“一张图”从城市作为复杂适应系统的整体性出发,构建一个能够承载全要素数据、集成通用智能、支持应用生长的基础性数字底座。其定位类比为城市数字化转型的“鸿蒙系统”,核心价值在于通过统一的标准、服务与能力,使各治理主体能高效、灵活地开发和运行多样化的智能治理场景,从而实现整体效能的涌现。
二是,“一张图”促进了政府信息化建设模式从“项目型”向“生态型”转变。在开放技术框架下,结合云原生技术,实现时空引擎国产化高可用弹性伸缩服务能力;通过模块化、可视化服务编排技术,建设以API服务为核心的超大城市平台信息化能力体系,推动全市时空信息化建设从“项目型”向“生态型”转型升级,对城市全域数字化转型推广、公共数据融合和共性能力集约化建设起到了示范作用。
三是,“一张图”推动了城市治理模式从“经验驱动、事后响应”向“数据驱动、模拟预演”的深刻变革。“一张图”的目标是深度融合数字孪生理念,构建一个可实时感知、可动态仿真、可交互推演的“城市镜像”,使城市治理得以从依赖历史经验和固化流程的框架中解放,进入基于多源数据融合与模型计算进行态势研判、风险评估与策略优化的新阶段。
(二)架构设计:“五层一体”的城市数字孪生操作系统
基于上述理论认知,“一张图”构建了逻辑严密、层次分明的“五层一体”架构体系,遵循“底座夯实、数据融合、感知全域、中枢赋能、场景牵引”的建设思路,形成了完整的“感、传、知、用”闭环,如图1所示。
图1 “一张图”城市数字孪生底座框架
三维底板层:构建轻量易用、共建共享的“城市骨架”。作为数字空间的“地基”,创新采用“区采市算”模式。在市数据局统筹下,由区级负责航飞影像采集,市级中心会同专业机构利用AI快速建模技术进行统一计算、生产与发布。此举旨在构建一个覆盖重点区域、轻量易用、可持续快速更新的全市三维底版,通过建筑单体化承载各类数据,为精细化管理和模拟推演提供高保真的“数字沙盘”。
数据资源层:打造共性统建与行业汇聚的“数据基底”。采取“共性统建”与“行业汇聚”结合策略,构筑高质量时空数据资源池。共性高质量数据集聚焦城市治理核心实体,统建“人、房、企、地址”基础库,并融合社会化舆情、月度遥感解译地物等数据,形成全市通用的“数据普通话”。行业高质量数据集纵向汇聚自然资源、住建、生态环境、水务海洋等部门的专题数据,形成深度与权威性兼备的行业数据资产。
感知接入层:织密视频与物联融合的“神经末梢”。构建全域动态感知体系,让数字孪生体“活”起来。依托“视觉中枢”标准化接入全市60余万路视频,实现点位落图与快速调阅,已赋能防汛、监管等多个实战场景。接入生态环境、水务、车辆、船舶等140余类物联数据,并试点集成区级万级物联设备与全市楼宇消防感知,实时捕捉城市生命体征。
智能中枢层:部署MaaS驱动的“城市大脑”。这是系统的智能核心,依托模型即服务(MaaS)平台,提供通用与垂类智能。通用政务模型如结合GIS与AI的“多人一诉”智能发现,能自动聚合相近投诉,提升共性问题识别效率。建设防汛、舆情等智能体,实现从事件自动发现、跟踪到初步研判的闭环,推动治理从被动处置向主动预警转变。
应用生态层:生长多维实战的“智慧应用”。基于下层赋能,自然生长出覆盖城市治理、经济发展、民生服务的丰富应用生态。
(三)数据治理:主动、分层、智能的数据归集与治理范式
区别于传统项目对数据“被动接入、简单堆砌”的做法,“一张图”建立了主动、分层、智能的数据归集与治理范式,将原始数据转化为高质量的数据集。
系统性归集:五类数据资源的全景式汇聚。平台系统地归集了五类数据资源,形成了覆盖静态与动态、政务与社会、基础与专题的全景数据视图,为数字孪生提供充足数据。
表1 数据资源归集分类与说明
精细化治理:从“物理汇聚”到“化学融合”的升华。在公共数据标准化接入与治理方面,当前已完成全市299项A类信息系统的时空数据标准化接入,并同步推进B类系统数据对接与“上链”治理,从源头确保核心政务数据的规范性、完整性与一致性。
(四)机制建设:驱动“操作系统”高效运行的协同体系
专班协同机制。针对平台建设中的关键技术难题和重点任务,从各相关单位抽调业务骨干和技术专家,成立“一张图”工作专班,采取集中办公、联合作战的方式,快速攻克难点。
市区协同机制。在三维数据采集方面,创新采用“区采市算”模式,由各区负责本区域航拍影像的采集工作,市大数据中心利用人工智能技术进行三维模型的统一计算和生产。该模式既发挥了区的积极性,又保证了全市统一标准,降低了总体成本。
长效运营机制。制定发布了《“一张图”区级节点建设指南》等技术规范,明确数据标准和服务接口。同时,优化信息化项目立项审批流程,要求新建的时空类应用必须基于“一张图”平台进行开发,从源头上避免新的“信息孤岛”产生。平台设有专职运营团队,负责日常维护、数据更新和用户支持。
三、成效总结
经过两年多的建设和推广,“一张图”平台已在上海市城市治理的多个关键领域发挥重要作用,切实提升了城市管理的精细化、智能化水平。截至2025年10月底,“一张图”平台成效量化指标如表2所示。
表2 “一张图”平台成效量化指标

(一)支撑城市重大活动与应急保障
平台在涉及城市安全与秩序的重大场景中,发挥着重要的“基座”作用,通过多源数据融合与可视化呈现,为集中指挥、高效协同提供了可能。
保障重大活动。在第七届进博会期间,专班基于“一张图”平台能力打造“2024进博一张图”应用,构建了覆盖国家会展中心及周边约160平方公里的三维数字孪生场景,接入了气象、轨交、舆情、民生等8大业务系统构成综合管理板块,接入14大类预警事件对10大类应用场景进行分析,实现了对场馆人流、车流、展厅等要素的实时监测与智能预警,实现了风险实时感知与联动处置,显著提升了综合保障的精准化与协同效率。
赋能应急指挥。“一张图”为全市防汛防台智慧系统提供重要支撑,不同于传统的电话沟通与人工汇报,平台一张图呈现多维实战数据,辅助指挥决策。
(二)驱动行业管理数字化转型
各行业管理部门基于“一张图”提供的标准化服务,快速构建了各类专业管理系统。
实现建筑渣土车全流程智慧监管。融合住建、交通、绿容等多部门数据,构建了渣土“产生-运输-消纳”的全流程监管场景。管理者可以实时掌握全市渣土车、船的分布与历史轨迹,核查其是否按照报备路线行驶、是否进入合法消纳场所,实现了建筑垃圾运输处置的可视化、可追溯管理,为创建“无废城市”提供了技术支撑。
赋能农产品安全与农业管理。市农委基于“一张图”能力,构建了覆盖全市的农用地块管理地图,实现了对粮田、菜田等种植档案的信息化管理。监管人员可结合地块信息进行日常巡检,记录用肥用药情况,实现了从生产到监管的闭环,助力农产品质量安全提升。
(三)夯实基层治理数字化底座
打造“块数据”治理示范。普陀区基于“一张图”服务,构建了基层治理“块数据”应用。该应用以统一地址为脉络,将全区划分为“区-街道-居委-院落-楼栋-户室”六级管理单元,并对分散的政务数据进行空间化重组与关联。
支撑乡村民宿产业与治理。崇明区利用“一张图”能力,集成全区民宿、景点、餐饮等数据,打造了“乡村民宿一张图”。该应用围绕民宿旅游“吃、住、行、游、购、娱”全周期提供信息服务,同时为政府管理部门提供了民宿“开办、监管、服务”的全生命周期管理工具,以数字化手段赋能乡村振兴与产业监管。
四、经验总结
基于本次调研,本报告认为上海市“一张图”城市数字孪生底座的实践,已超越单一的技术平台建设,初步形成了一套系统性数字化转型方法论。该模式的核心在于“场景化牵引、平台化基座、智能化内核、协同化机制”的有机结合。展望未来,这一模式的深化与推广,不仅将为上海自身治理能力带来新一轮跃升,更将为各地的全域数字化转型,特别是超大城市和都市圈,提供一套已验证、可借鉴的完整实践框架。
“全市一盘棋”的顶层设计与强力统筹。上海的实践始于清晰的市级战略(《上海市“一张图”工作推进方案》),并由市大数据中心作为实施机构进行跨部门统筹,避免了因缺乏统筹协调而陷入“部门各自为战、数据难以互通”的常见困境。可借鉴要点:明确公共数据开发利用的各类主体及职责,发布顶层行动方案,赋予其在数据标准、项目审批上的统筹权。
“深度关联、实体融合”的数据治理方法。一般地图是“图层思维”,数据独立叠加,“一张图”采用“实体思维”,以建筑物等空间实体或管理网格为唯一锚点,通过标准地址串联“人、房、企、事、物”全要素信息,形成可追溯、可计算的“数字档案”。可借鉴要点:数据治理核心逻辑是“以地聚数”,实现跨部门数据的语义级关联与融合,支撑基于精准实体的治理与服务。
“平台赋能、应用生长”的生态建设路径。上海没有选择为每个应用单独急用先行,而是先集中力量统筹打造统一的“时空智能中枢”,提供标准化的数据服务、引擎服务和AI模型服务,各部门可基于此快速、低成本地开发业务应用。这种模式催生了数百个创新应用,形成了“基座越用越强、生态越用越繁荣”的良性循环。可借鉴要点:改变项目化、孤岛式的IT建设思维,优先投资建设全域数据基础设施,并通过制度激励各部门“上图用图”。
“市区协同、共建共享”的可持续运营机制。“区采市算”三维建模模式是机制创新的典范,明确了市、区两级政府在不同环节的角色与分工,既发挥了区级的积极性,又保证了全市标准的统一与成本集约。可借鉴要点:在数据生产、更新和维护等环节,设计清晰的级联权责利分配与成本分担机制,构建“共建共治共享”的可持续发展模式。
“场景驱动、实战管用”的价值实现原则。平台建设始终围绕防汛防台、进博会保障、基层治理等真实、急迫的城市治理场景展开。以解决具体问题为导向,快速迭代平台能力,并用实战成效(如预警效率提升、协同成本下降)来证明运营价值,从而获得持续资源支持。可借鉴要点:选择若干个跨部门、高关注度的重大或高频治理场景作为首批突破口,快速打造示范应用,用实际成效凝聚共识、驱动投入。
五、发展建议
为使“一张图”持续赋能上海加快建成具有世界影响力的社会主义现代化国际大都市,建议在以下方向重点深化:
一是,从“感知城市”迈向“认知城市”,打造时空智能驱动的决策增强引擎。建议依托市人工智能基础设施,大力发展“图智能”。重点研发“图训”(类似LLM中“下一个词预测”的通用任务函数)“图析”(从海量的互联网图像和视频中提取深层空间信息,并辅以合成数据和多模态数据,自动关联分析与归因)、“图推”(超越1D/2D序列范式,具备3D或4D模拟推演与预测能力)和“图控”(智能闭环调控)等高阶能力。推动平台从“反映发生了什么”向“研判为什么发生、预测将发生什么、建议该怎么办”演进,真正成为城市宏观决策与微观管理的“智慧大脑”。
二是,从“数据汇聚”迈向“要素流通”,探索公共数据价值化。在确保安全与隐私的前提下,依托“一张图”底座形成的高质量时空数据资产,探索其作为生产要素面向社会有序流通和增值利用的机制。例如,在未来产业领域(如智能网联汽车、低空经济)试点提供脱敏、合规的时空数据服务,激发社会创新,催生新模式新业态。
三是,构筑“自主可控、开放合作”的技术与产业生态,保障数字基座安全可信。在数字孪生引擎、时空计算芯片、底层图形算法等关键领域培育自研方案。同时,以更加开放的架构吸引全球顶尖企业、科研机构和开发者参与生态建设,在安全可控的前提下融入全球创新网络,形成“自主根技术+开放应用生态”的健康发展格局。
四是,从“技术集成”迈向“规则创新”,积极参与国家数据标准的应用验证。建议在已形成的实践经验基础上,牵头或深度参与国家、行业相关标准制定,将“上海标准”升级为“国家标准”。重点围绕城市数字孪生数据模型、接口规范、安全体系等输出标准,并探索与之适配的流程再造与制度创新(如基于数字孪生的规划合规性自动审查),从技术规则延伸到治理规则。
六、致谢
本研究在调研与撰写过程中,得到了上海市大数据中心的大力支持。上海软件中心闭珊珊和沈倩文、上海市大数据中心“一张图”专班王跃和王号等同志在资料提供、访谈协调、案例梳理等方面给予的宝贵协助,为本次研究提供了重要的实践基础和实证材料。特此致谢!