系统论认为，一个系统必须要从整体上进行考虑，一个方面，系统作为一个整体与环境的关系，另一方面是系统中各个层面、各个要素之间的是存在相互作用关系的，这种相互作用对整体上也有影响。
大数据分析工具已经被政府广泛应用，从预测城市特定区域的犯罪可能性，到预防像贩卖和虐待儿童这样的犯罪行为等等。随着物联网能够从大量新来源中收集数据，大数据分析将用于所有领域，包括教育、医疗保健和交通等关键领域。
数字孪生是具有数据连接的特定物理实体或过程的数字化表达，该数据连接可以保证物理状态和虚拟状态之间的同速率收敛，并提供物理实体或流程过程的整个生命周期的集成视图，有助于优化整体性能。数字孪生技术具有可操作性、可拓展性、实时性、保真性、闭环性。
典型的智慧城市框架将包括利用视频分析进行交通管理，利用网络融合提供高速互联网，在路灯、电网、交通信号中内置物联网传感器，实现数据收集和分发过程的自动化，以及边缘人工智能等。它还需要强有力的全面智慧城市计划，以加强网络安全措施，以保护设备免受黑客和数据失窃的伤害。
作为新基建背景下的重要研究成果，该白皮书对当前我国数字孪生的技术热点、应用领域、产业情况和标准化进行了分析，同时收录了在智慧城市、智慧交通、智慧能源、智慧建筑、智能制造、智慧健康6大领域的31个应用案例。
当前，我国城市正处于新旧治理模式交替、城镇人口快速上升、信息技术蓬勃发展的阶段，智慧城市的建设发展因时制宜、因势利导成为多地政府的一致选择。前瞻产业研究院日前发布的报告显示，截止至2020年4月初，我国智慧城市试点数量累计已达749个，规模发展已初见成效。
