全国生态环境保护大会提出，“深化人工智能等数字技术应用，构建美丽中国数字化治理体系，建设绿色智慧的数字生态文明”。当前，我国生态环境科技领域结构重塑、加速演进，亟待推动数字智慧新兴技术在生态环境科技领域发挥更大作用，以高水平生态环境科技赋能美丽中国建设。

数字孪生以数字化方式虚拟映射物理实体，借助历史、实时数据以及算法模型等完成模拟、验证、预测物理实体全生命周期的任务，实现同步运行和自助孪生。数字孪生技术系统包括物联网、大数据、5G、人工智能、建模仿真、云计算、元宇宙、边缘计算等技术的系统集成，是国内外科技攻关和产业应用战略前沿。笔者认为，数字孪生技术系统在健全数字生态文明治理体系方面潜力巨大，亟待系统布局和科学引导。

现阶段数字孪生技术应用存在的问题

我国生态环境领域数字化进程正处于从单纯数据监测采集向数字化深度应用方向发展的转型阶段。面对数字生态文明治理需求，现有数字孪生技术只是在典型地区开展了小范围业务场景示范，数字孪生技术系统在国家数字生态文明顶层设计中布局不够完善，在数字生态文明建设主流化建设中仍有很多维度可以拓展。

对数字孪生应用场景的挖掘还不够充分。部分地方政府在从被动发现问题转变为通过先进技术手段主动发现典型生态破坏和环境污染问题内生动力不足。尚未形成基于数字孪生技术系统的全国尺度生态环境数字智慧应用场景系统性工程，缺乏国家、省、市、县协同参与并面向社会服务的示范性、标志性项目。地方政府在污染防治攻坚战和生态文明重大改革领域发展数字孪生技术应用的场景需求不明、挖掘不充分，生态环境智慧监管与高效技术应用之间存在断层。

数字孪生存在技术痛点。地方层面在应用数字孪生技术系统时数据采集能力参差不齐、关键数据无法有效感知，信息孤岛和应用服务孤岛也导致数字生态服务系统数据链和应用链不完善，数字感知和应用层的信息基础设施不均衡，抑制了数字生态文明治理效能。数字孪生集成技术系统之间兼容协同水平参差不齐，成熟度和模型平台化等工作较为滞后。数字孪生技术系统的软件设计、芯片架构等核心技术由国外公司主导，在国产化应用推广中，数据安全、公民隐私和人才保障等关键环节存在风险和行业技术难点。

对数字孪生技术助力美丽中国建设的建议

笔者认为，应强化数字孪生技术系统的战略布局。在顶层设计中强化数字孪生技术系统在我国生态环境数字智慧建设和数字生态文明治理体系中的战略作用，分区分类推进数字孪生技术系统在数字生态文明建设中的布局应用，谋划重大战略区域和生态保护监管关键环节的生态环境智能感知与智慧治理的数字生态文明建设工程，探索建立全国尺度生态环境协同共享的数字孪生底座，构筑美丽中国数字治理体系的底层数字生态。对生态环境数字智慧应用平台规范化建设加强指导，强化各业务平台互联互通共享和立体协作，建立多部门、多行业兼容的数字孪生技术系统建设数据接口规范，解决“看”“算”“存”“用”（即可视化、算力部署、数据管理、智慧应用）脱节问题。

建设“数实融合、同生共长、实时交互”的生态环境数字智慧治理体系，健全和拓展“监测—管理—监管—应急—执法”一体化生态环境智慧感知应用场景。打造一批生态环境要素动态感知、突发应急事件智慧处置、大气污染物扩散溯源精准模拟、流域水生态环境健康风险诊断等全国性架构系统，谋划“锰三角”、陕西白河、祁连山等重大生态破坏地区数字孪生智慧监管示范项目。强化技术感知和风险预警预判，从被动应对到主动预判预警问题，从被动执法到预警执法，健全现代化监管执法体系。强化生态文明示范建设对生态环境数字孪生技术系统建设成效的引导和考核，推动美丽中国数字治理与数字经济建设深度融合。

开展数字孪生支撑数字生态文明建设的核心技术攻关。突破软件设计、芯片架构、高速通信、实时渲染、边缘计算、信息安全等核心技术，研究构建生态环境多要素、跨介质、多学科融合的二维、三维数字孪生模型关键技术体系，开发基于多模态大模型的生态环境数字孪生技术政策工具、应用和服务，实现算法、模型、算力、应用资源统一管理和共享，研究推广低成本、高效率的生态环境数字孪生政府—企业联动式治理和社会服务平台，分级分类推进数字孪生技术成果科技转化，培养一批生态环境数字智慧建设和应用的战略科学家和领军人才。

作者单位：生态环境部南京环境科学研究所