La transición digital es uno de los mayores desafíos del nuevo milenio. Uno de los impulsores clave de esta transición es la necesidad de adaptarse al paisaje tecnológico en rápida evolución y heterogéneo que está en constante cambio. La tecnología de Gemelos Digitales (DT) puede promover esta transición a escala urbana debido a su capacidad para monitorear, controlar y predecir el comportamiento de sistemas y procesos complejos. Como han demostrado varios estudios científicos, los DT pueden desarrollarse para la infraestructura y la gestión de ciudades, enfrentando los desafíos de los cambios globales. Los DT se basan en redes de sensores distribuidos y pueden apoyar la gestión urbana y proponer estrategias de intervención basadas en pronósticos futuros. En el presente trabajo, se propone un marco operativo tridimensional para desarrollar un sistema de gestión urbana de DT utilizando la ciudad de Venecia como estudio de caso. Los tres ejes fueron elegidos en función del desarrollo urbano sostenible: energía, movilidad y resiliencia. Venecia es una ciudad frágil debido a su patrimonio cultural, que necesita estrategias de protección específicas. La metodología propuesta parte del análisis del estado del arte de las tecnologías de DT y la definición de características clave. Se proponen tres ejes diferentes, agregando las características clave en una lista de campos de intervención para cada eje. La base de datos de código abierto de Venecia se analiza para considerar los datos ya disponibles para la ciudad. Finalmente, se propone una lista de servicios de DT para la gestión urbana para cada eje. Los resultados muestran la necesidad de mejorar el sistema de gestión de la ciudad adoptando DT.