数字孪生是充分利用物理模型、传感器更新、运行历史等数据，集成多学科、多物理量、多尺度、多概率的仿真过程，在虚拟空间中完成映射，从而反映相对应的实体装备的全生命周期过程。[1]它以数据与模型的集成融合为基础与核心，通过数字空间实时构建物理对象的精准数字化映射，基于数据整合与分析预测来模拟、验证、控制物理实体生命周期过程，构建孪生体涉及到的数据包括实时传感数据和运行历史数据，集成的模型涵盖物理模型、机理模型和流程模型等。[2]数字孪生是一种超越现实的概念，可以被视为一个或多个重要的、彼此依赖的装备系统的数字映射系统。
通俗来讲，数字孪生就是在“物理实体”的基础上，创造数字版的“虚拟模型”。这个“虚拟模型”被创建在信息化平台上用以提供服务，如同创造了一个“平行的数字世界”，实现对“现实世界”中实体对象的动态仿真。在这个由人类创造的“平行宇宙”中，数字孪生体内的数据无时无刻不在“运动”当中，这些来自“现实世界”的实体对象通过传感器、物理设计模型将自身的实时状态“数据”反馈到数字孪生体上，打通现实世界与虚拟世界屏障，以数字为基础，对城市运行管理进行运营、决策，为城市打造一套“虚拟副本”。