在一个完备的数字孪生系统中，对运行环境和数字孪生组成部件自身状态的感知是基础，也是数字孪生系统中的重要环节。感知系统的实现主要依赖不同类型的传感器及其融合技术。
数字孪生是虚实之间双向映射、动态交互和实时的联系。大家知道数字孪生如果用到城市里，就是通过对物理城市的人、物、事等等进行数字化，水、电、气的流，让数字化制造一个与之对应的虚拟的城市，物理维度上的实体城市以及信息维度上数字城市同生共存、虚实交融。
数字孪生最初源于PLM，是从数字化产品定义(digital product definition，DPD)和数字样机(digital mock-up，DMU)发展而来的[7]。DMU在实际应用中主要停留在产品设计阶段和基于理想模型的仿真，在产品制造和运维中，由于虚拟模型与物理模型脱钩，DMU发挥的实际作用有限。
数字孪生，指充分利用物理模型、传感器、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。它作为虚拟空间中对实物的镜像，反映了对应物理实体的全生命周期过程。
虚拟调试技术在数字化环境中建立生产线的三维布局，包括工业机器人、自动化设备、PLC和传感器等设备。在现场调试之前，可以直接在虚拟环境下，对生产线的数字孪生模型进行机械运动、工艺仿真和电气调试，让设备在未安装之前已经完成调试。
随着大数据和人工智能的兴起，从城市计算和智能分析的角度来看，现有的三维模型都是非结构化数据：即人眼可见，人脑可识别，但是电脑不可识别。现有的城市信息表达模型只能成为“数据大”，不能称为“大数据”。
