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    城市館資訊專家解讀 智慧城市該如何建

    智慧城市該如何建

    來源- 中國科學報 | 作者:郭仁忠 | 2020/10/22 0:00:00 | 閱讀次數:9查看評論 [56]

    智慧城市該如何建

    ■郭仁忠

    智慧城市建設中,來自計算機、通信、物聯網、物流、交通、城市規劃等各領域的專家學者都在踴躍參與。這是一個新的領域,存在不少問題,需要思考。

    這場“狂歡”有幾個特點。一是學術跨界。檢索近幾年智慧城市的相關論文發現,與計算機系統架構和網絡通信有關的約占19%,與計算機理論相關的約占12%,與電子電器工程相關的約占33%,與地理信息測繪有關的約占19%。

    二是熱度長期持續。從2011年至今,智慧城市的研究熱點只在新冠肺炎疫情嚴重時出現小低谷,此外都保持著較高的社會關注度。互聯網數據中心(IDC)的一項分析認為,未來5年,中國在智慧城市方面的投入,每年將保持15%~16%的增長,遠高于GDP增長率。

    三是概念迭出。城市是一個“復雜巨系統”,橫跨文理工,融合天地生,涉及產學研。各領域專家的思想和觀點,必然會刻上其專業或工作背景印記。不同領域的專家有不同的視角和訴求,因此認識和理解的智慧城市也千差萬別。目前,相關的概念有城市大腦、數字孿生、大數據平臺、操作系統、中樞神經系統、城市信息模型(CIM)等。

    盡管概念很多,但不同觀點背后有著相同的邏輯,建設智慧城市,必須回答一個關鍵問題:智慧城市究竟該怎么建?

    無限智慧工程

    重復“昨天的故事”

    經常能看到,一個路口裝十幾個攝像頭,甚至幾十個。為什么要裝這么多攝像頭?因為這些設備的產權主體不同,相關部門的系統獨立,因此攝像頭、傳感器等設備也是獨立的。

    很多城市的智慧城市建設規劃得很好,其建設原則、建設目標、建設規劃描述得美輪美奐,具體的任務落實單位也有十幾個,非常具體、詳細。遺憾的是,其工作模式十分傳統。

    智慧城市建設會催生智慧交通、智慧應急、智慧安防、智慧城管、智慧社區、智慧教學等。這么多各自獨立的“智慧”,其實只是無限的智慧工程重復“昨天的故事”。這樣的智慧城市建設不過是給傳統的、部門化的信息系統貼上了“智慧”的標簽。

    過去信息化的邏輯是線下業務在線化,比如管理信息系統、規劃信息系統、土地管理系統等,都用系統化的、規范化的軟件工程來開發,是以單一業務或部門業務為需求導向的系統。其結果是出現了功能和用戶非常明確,“縱向耦合、橫向隔離”的信息系統。

    這些信息系統,從城市感知到信息傳輸、數據處理再到最后應用,相當于“自己吃菜自己種”,是典型的自給自足模式。縱向耦合、橫向隔離的部門信息化,導致信息孤島化、應用重復化。

    數據需要“上架”

    中國工程院院士王家耀認為,智慧城市是城市信息化的高級階段。這是個非常準確的概念。城市信息化的高級階段不是某些部門的信息化,而是一個“復雜巨系統”的信息化。按照以往做軟件工程的方法進行智慧城市建設將面臨兩大挑戰。一是復雜性難以處理。各部門的業務流程是非常清晰的,但把城市所有職能放一起,沒人能理得清,沒有模型能把城市的功能全部集成起來。二是創新難以預見。智慧城市究竟能干什么,實際上還說不太清楚。有了大數據,還要從數據里面發現知識、發現規律,投入使用。這是個創新的過程,但創新的東西難以預見。

    因此,智慧城市建設的首要問題,是復雜的數據和業務無法按照軟件工程的方法集成,形成數據庫,形成信息系統。同時,新技術、新數據會產生新的需求,這些需求或許暫時想不到,也不可能預先設計一個流程圖或邏輯框架。

    既然智慧城市是城市信息化的升級版,那就把復雜問題簡單化,思考城市是怎么發展起來的。城市建設是個逐級推進的過程,其基礎設施與商業開發應分別進行。比如,先把道路、水、電管網完成,然后進行商業開發。智慧城市建設也應該遵從這個邏輯,先建信息基礎設施,然后再建相關的應用系統。

    傳統智慧城市建設分為城市感知、數據獲取和應用開發三個層次。但僅有這個三層架構還不夠,還需要在其中加個數據平臺,形成“感知—數據—平臺—應用”四層結構。其中,數據平臺就像超市的“貨架”,各種商品到超市后要“上架”才方便人們尋找。數據平臺要在一個開放的開發框架下,“向下屏蔽復雜異構世界,向上賦能開放多元應用”,把過去部門化的信息系統從縱向耦合,使其變為橫向耦合,“以開放性包容復雜性、保障創新性”。

    這個系統可以稱作“智慧城市操作系統”。在這個四層結構中,下面的三層是信息基礎設施。智慧城市建設的頂層設計、統籌規劃主要在下面三層進行。上面的應用層內容很多,人類無法窮盡,也無法做頂層設計,而是要調動公眾的智慧,讓用戶和科研人員從這個“超市”獲得數據,根據特定需要加工、開發應用。

    基于GIS的城市操作系統

    城市數據是十足的“大數據”,其特點是多元異構、時空交錯。如何建大數據平臺、怎么把它組織起來、怎么“上架”是個重要問題。其實,最好的辦法是利用三維地理信息系統(GIS)模型,因為所有數據都發生在城市的地理空間中,所有數據都有其位置屬性。所有數據都可以用位置屬性這個“關鍵詞”進行關聯,進行管理。

    這個基于三維地理模型的操作系統是智慧城市“基礎之基礎、核心之核心、關鍵之關鍵”。它必須是可視化的、可仿真的、可模擬的。有了這樣一個“超市”,數據集成后就可以做很多分析,比如通過攝像頭了解某區域的人口分布,進行空間管理,遇到緊急情況可用系統來優化疏散,縮短避險時間,如做立體倉儲、商場熱力圖,建設云端博物館,進行數字化體驗式購物等。

    基于三維地理模型的智慧城市操作系統是智慧城市建設的基本邏輯,但并非唯一邏輯。智慧城市建設可以遵循不同的邏輯智慧城市也不應僅堅守一個平臺。
    作者系中國工程院院士,本報記者張雙虎據其在2020GIS軟件技術大會上的發言整理)

     

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