智慧城市概念提出至今已經(jīng)超過(guò)十年，城市發(fā)展對(duì)ICT等新興技術(shù)的響應(yīng)已經(jīng)滲透到規(guī)劃、建設(shè)、運(yùn)營(yíng)、管理的每個(gè)環(huán)節(jié)，正在全面改變城市運(yùn)行的模式和理念。尤其是2015年以后，隨著物聯(lián)網(wǎng)、人工智能、5G等技術(shù)的日益成熟，越來(lái)越多建設(shè)主體的參與，智慧城市在密集的中央和地方政策指引之下迎來(lái)了新的發(fā)展。
2019年，5G正式商用，各地陸續(xù)成立了大數(shù)據(jù)管理局，智慧城市也進(jìn)入了數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)發(fā)展的新階段。可以預(yù)見(jiàn)，2020年，將是中國(guó)智慧城市發(fā)展非常重要的一年，各種新的趨勢(shì)和轉(zhuǎn)變也正在陸續(xù)出現(xiàn)。
5G：引領(lǐng)新基礎(chǔ)設(shè)施的進(jìn)化
高速率、低時(shí)延、大連接，5G的這幾個(gè)核心特性中，對(duì)用戶而言，其實(shí)早期能體驗(yàn)到的只是增強(qiáng)移動(dòng)寬帶的提速效果，但對(duì)城市而言，低時(shí)延和大連接才是通過(guò)物聯(lián)網(wǎng)賦能智慧城市發(fā)展的關(guān)鍵特征。
作為重要的基礎(chǔ)設(shè)施，5G的普及未來(lái)對(duì)無(wú)人駕駛、遠(yuǎn)程教育、遠(yuǎn)程醫(yī)療、VR/AR等領(lǐng)域會(huì)有決定性的促進(jìn)作用。2020年，作為5G網(wǎng)絡(luò)建設(shè)普及的早期階段，物聯(lián)網(wǎng)和應(yīng)用生態(tài)建設(shè)進(jìn)展會(huì)比較有限，與之相關(guān)的最大變革會(huì)體現(xiàn)在5G基站大量密集建設(shè)過(guò)程中，與城市空間的深度融合。
目前市面上的各種一體化智能燈桿，都是響應(yīng)這種趨勢(shì)的產(chǎn)品。但除了攝像頭、環(huán)境監(jiān)測(cè)等基本能力的簡(jiǎn)單集成以外，需要更全面考慮城市新型基礎(chǔ)設(shè)施的整體架構(gòu)和新的形態(tài)。
其中，通過(guò)智能感知設(shè)備的全面部署和城市基礎(chǔ)設(shè)施的物聯(lián)網(wǎng)改造，建立地上地下一體化的全面感知網(wǎng)絡(luò)和基礎(chǔ)設(shè)施系統(tǒng)的智能控制能力，是最為關(guān)鍵的環(huán)節(jié)。
2020年初，雄安新區(qū)發(fā)布了智能基礎(chǔ)框架體系和首款智能接入設(shè)備，將智能基礎(chǔ)設(shè)施作為城市基礎(chǔ)設(shè)施體系的新成員，感知數(shù)據(jù)作為傳統(tǒng)城市“七通一平”的拓展。突出基礎(chǔ)設(shè)施的空間覆蓋和貫通互聯(lián)，提出包括通用感知終端、智能接入設(shè)備、邊緣計(jì)算節(jié)點(diǎn)、接入機(jī)房、傳輸管道、社區(qū)級(jí)處理中心、匯聚機(jī)房、城市級(jí)處理中心等智能基礎(chǔ)設(shè)施體系。
雄安的創(chuàng)新實(shí)踐必將引領(lǐng)中國(guó)智慧城市的建設(shè)重點(diǎn)從軟件、應(yīng)用、大腦等產(chǎn)品真正延伸到城市空間和基礎(chǔ)設(shè)施的重新定義。
數(shù)字政府：從行業(yè)應(yīng)用到超級(jí)應(yīng)用
近年來(lái)，由于我國(guó)各級(jí)政府對(duì)智慧城市建設(shè)的主導(dǎo)地位，數(shù)字政府幾乎已經(jīng)成為智慧城市的同義詞。2019年出現(xiàn)的幾個(gè)數(shù)十億元規(guī)模的單一來(lái)源采購(gòu)數(shù)字政府大單，也讓互聯(lián)網(wǎng)和ICT巨頭們?cè)谶@一領(lǐng)域的投入持續(xù)加大。
隨著各地大數(shù)據(jù)管理局的陸續(xù)建立，數(shù)字政府的建設(shè)和運(yùn)營(yíng)機(jī)制也在發(fā)生變化，并與行政管理體制的變革息息相關(guān)。技術(shù)以外的治理痛點(diǎn)逐漸成為焦點(diǎn)，簡(jiǎn)單的IOC展示大屏模式已經(jīng)不能滿足政府治理的需求。
各地大數(shù)據(jù)管理局成立之后，盡管職能分工各有差異，但共同點(diǎn)都是對(duì)政府?dāng)?shù)據(jù)資源的統(tǒng)籌和協(xié)調(diào)。而在具體建設(shè)層面，大數(shù)據(jù)管理局的關(guān)注重點(diǎn)往往會(huì)跳出以往智慧城市建設(shè)聚焦的部門和行業(yè)應(yīng)用，而更多關(guān)注跨部門應(yīng)用和超級(jí)應(yīng)用，超級(jí)APP、領(lǐng)導(dǎo)駕駛艙和數(shù)據(jù)共享交換平臺(tái)是其中最為典型的幾類。
超級(jí)APP，原意是指那些擁有龐大的用戶數(shù)，成為用戶手機(jī)上“裝機(jī)必備”的基礎(chǔ)應(yīng)用。而在智慧城市場(chǎng)景下，超級(jí)APP是指架構(gòu)于智慧城市核心支撐平臺(tái)和行業(yè)系統(tǒng)之上的綜合性應(yīng)用，通過(guò)整合各部門、各領(lǐng)域現(xiàn)有公共服務(wù)入口，集成公共服務(wù)內(nèi)容，建立基礎(chǔ)性公共服務(wù)平臺(tái)，匯聚用戶使用頻率高、需求量大的服務(wù)事項(xiàng)，提供APP、小程序等多渠道、廣覆蓋的移動(dòng)服務(wù)。
隨著智慧政務(wù)服務(wù)的全面普及深化，城市超級(jí)APP可能成為生活服務(wù)的新型基礎(chǔ)設(shè)施。城市超級(jí)應(yīng)用運(yùn)行過(guò)程中所產(chǎn)生的政務(wù)數(shù)據(jù)，也是提升政務(wù)服務(wù)水平的重要驅(qū)動(dòng)力量。
城市領(lǐng)導(dǎo)駕駛艙系統(tǒng)是一種專為現(xiàn)代城市各級(jí)管理者量身定制的特殊超級(jí)應(yīng)用，是智能化、平臺(tái)化的基于大數(shù)據(jù)技術(shù)的城市運(yùn)行管理和輔助決策支持工具。
城市領(lǐng)導(dǎo)駕駛艙的核心能力是政府各部門各場(chǎng)景海量實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的接入，尤其是大量新興基礎(chǔ)設(shè)施運(yùn)行的物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)，通過(guò)專門的人工智能算法進(jìn)行降維處理，通過(guò)一系列功能模塊滿足各類城市管理需求。把巨大龐雜的多維數(shù)據(jù)按照不同的事務(wù)而非部門事權(quán)去抽取和建模，形成更符合高維城市治理需求的新型平臺(tái)。
用于政務(wù)數(shù)據(jù)資源有效共享和應(yīng)用的數(shù)據(jù)共享交換平臺(tái)是提升城市治理能力的關(guān)鍵應(yīng)用。政務(wù)數(shù)據(jù)資源存在數(shù)據(jù)流通共享難、數(shù)據(jù)監(jiān)督管控難、數(shù)據(jù)安全有效保障難等諸多問(wèn)題。
面對(duì)大量政務(wù)數(shù)據(jù)跨系統(tǒng)、跨部門、跨業(yè)務(wù)的信息共享和業(yè)務(wù)協(xié)同需求，區(qū)塊鏈等新技術(shù)的應(yīng)用，正在大幅提升智慧城市的供給能力，為政府?dāng)?shù)據(jù)的融合共享以及新一代政務(wù)云的發(fā)展提供了新的契機(jī)。基于區(qū)塊鏈“分布式”的特點(diǎn)，可以打通部門間的“數(shù)據(jù)壁壘”，實(shí)現(xiàn)信息和數(shù)據(jù)共享。
與中心化的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)不同，區(qū)塊鏈上的信息都會(huì)通過(guò)點(diǎn)對(duì)點(diǎn)廣播的形式分布于每一個(gè)節(jié)點(diǎn)，沒(méi)有中心點(diǎn)，通過(guò)“全網(wǎng)見(jiàn)證”實(shí)現(xiàn)所有信息的“如實(shí)記錄”，并且如果區(qū)塊鏈的分布式儲(chǔ)存架構(gòu)節(jié)點(diǎn)越多，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的安全性就越高。
在公共服務(wù)領(lǐng)域，區(qū)塊鏈能夠?qū)崿F(xiàn)政務(wù)數(shù)據(jù)跨部門、跨區(qū)域共同維護(hù)和利用，為市民帶來(lái)更好的政務(wù)服務(wù)體驗(yàn)。華為在北京建設(shè)的“目錄區(qū)塊鏈”，已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)變化的實(shí)時(shí)探知、數(shù)據(jù)訪問(wèn)的全程留痕、數(shù)據(jù)共享的有序關(guān)聯(lián)，很大程度上解決了數(shù)據(jù)缺位、越位、隨意流轉(zhuǎn)、協(xié)同無(wú)序、管理失控等問(wèn)題。
無(wú)人駕駛：危機(jī)中孕育新生
2019對(duì)無(wú)人駕駛企業(yè)來(lái)說(shuō)是艱難的一年，大量初創(chuàng)公司倒閉，車企的無(wú)人駕駛團(tuán)隊(duì)也紛紛解散。與所有人工智能細(xì)分領(lǐng)域一樣，無(wú)人駕駛結(jié)束了盲目樂(lè)觀，而進(jìn)入了更加穩(wěn)健和務(wù)實(shí)的階段。有一個(gè)說(shuō)法，從2020年開(kāi)始，全球汽車工業(yè)將會(huì)用一個(gè)車型周期的時(shí)間，向智能電動(dòng)車產(chǎn)業(yè)過(guò)渡。
我國(guó)此前發(fā)布的《節(jié)能與新能源汽車技術(shù)路線圖》指出，到2020年，駕駛輔助/部分自動(dòng)駕駛車輛市場(chǎng)占有率將達(dá)到50%。日本、法國(guó)、美國(guó)等近年制訂的相關(guān)法律法規(guī)也紛紛把2020年定為自動(dòng)駕駛上路使用的節(jié)點(diǎn)。
北京、廣州、深圳長(zhǎng)沙等城市都陸續(xù)發(fā)放了RoboTaxi所需的載人測(cè)試牌照，L4級(jí)別的無(wú)人駕駛出租車隊(duì)開(kāi)始了常態(tài)化試運(yùn)營(yíng)。加上園區(qū)、低速、非客運(yùn)等特殊場(chǎng)景下的運(yùn)營(yíng)實(shí)踐，以馭勢(shì)、智行者為代表，很多中小廠商都找到了適合自己的產(chǎn)品和解決方案落地之路。
2020年初，在CES大展上，以大疆為代表的中國(guó)企業(yè)宣布量產(chǎn)了多款萬(wàn)元級(jí)的激光雷達(dá)設(shè)備，大幅降低了車載感知系統(tǒng)的成本，同時(shí)也為路測(cè)大量部署提供了可能性。可以預(yù)見(jiàn)，在2020年，更低成本的無(wú)人駕駛方案將大大促進(jìn)自動(dòng)駕駛的規(guī)模化特色化落地運(yùn)營(yíng)。
相信在2020年，也會(huì)有更多類似的城市空間規(guī)劃層面的探索，為無(wú)人駕駛和行人提供更加安全、可靠和舒適的道路環(huán)境。傳統(tǒng)機(jī)動(dòng)車交通、慢行交通和無(wú)人駕駛交通的路權(quán)分配變革路徑，也將在越來(lái)越多的試點(diǎn)城市落地過(guò)程中，推動(dòng)城市規(guī)劃的變革。
CIM：基于時(shí)空數(shù)據(jù)平臺(tái)的數(shù)字孿生城市
繼阿里推出技術(shù)中臺(tái)概念之后，各大企業(yè)也都在智慧城市領(lǐng)域提出了類似的數(shù)據(jù)中臺(tái)和應(yīng)用中臺(tái)提法，將共性技術(shù)集成整合作為城市的數(shù)字化底座。依托海量數(shù)據(jù)建立全面的數(shù)字孿生模型是智慧城市中臺(tái)最核心的能力。
城市信息模型（CIM, City Information Modeling）的概念將BIM對(duì)建筑完整信息數(shù)字化建模，用于設(shè)計(jì)、施工、使用、維護(hù)全生命周期管理的概念，擴(kuò)展到了城市領(lǐng)域。
在空間范圍和技術(shù)邏輯上，CIM的建設(shè)是“大場(chǎng)景的GIS數(shù)據(jù)+小場(chǎng)景的BIM數(shù)據(jù)+物聯(lián)網(wǎng)”的有機(jī)結(jié)合。
已有的BIM技術(shù)對(duì)城市中各個(gè)建筑可以做到構(gòu)件尺度的數(shù)字孿生，從而將建筑物的信息數(shù)字化；GIS技術(shù)則能夠?qū)Τ鞘谐叨壬系牡匦蔚孛病⑼恋乩玫群暧^空間環(huán)境特征和人群特征、信息資金流動(dòng)等城市中無(wú)形的社會(huì)經(jīng)濟(jì)活動(dòng)信息進(jìn)行結(jié)構(gòu)化、歷時(shí)性的儲(chǔ)存。
而物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)通過(guò)城市傳感器的廣泛布設(shè)，一方面可以對(duì)BIM中建筑物的運(yùn)營(yíng)數(shù)據(jù)進(jìn)行補(bǔ)充，更重要的是對(duì)交通流、大氣水文等城市開(kāi)放空間中的微觀環(huán)境變化進(jìn)行實(shí)時(shí)感知和收集。
BIM與GIS在空間范圍上互補(bǔ)，數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)上共通，每棟建筑可以看作GIS中的一個(gè)地物，每一根管道、路燈等城市基礎(chǔ)設(shè)施也可看作BIM的一個(gè)構(gòu)件。在此基礎(chǔ)上嵌入物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)，又大大提升了數(shù)據(jù)空間和時(shí)間粒度的細(xì)化程度，實(shí)現(xiàn)對(duì)城市空間精細(xì)、全面、動(dòng)態(tài)、實(shí)時(shí)的數(shù)字化。
在全面收集數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，CIM通過(guò)統(tǒng)一的數(shù)據(jù)平臺(tái)將各領(lǐng)域不同維度的數(shù)據(jù)進(jìn)行結(jié)構(gòu)化、標(biāo)準(zhǔn)化整合。
一方面實(shí)現(xiàn)城市級(jí)數(shù)據(jù)的可計(jì)算，對(duì)任意空間范圍內(nèi)的建筑面積、容積率等空間指標(biāo)和人口密度、車輛密度甚至用水用電量等社會(huì)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，并可通過(guò)機(jī)器學(xué)習(xí)和仿真模擬挖掘規(guī)律、進(jìn)行預(yù)測(cè)。
另一方面通過(guò)空間信息可視化的技術(shù)，使得城市數(shù)據(jù)能夠與其空間位置實(shí)時(shí)對(duì)應(yīng)，一目了然，便于運(yùn)維和管理人員的迅速感知和決策。
此外，CIM平臺(tái)還具有開(kāi)放性，經(jīng)授權(quán)后可以向政府、企業(yè)和學(xué)界提供數(shù)據(jù)接口，成為城市級(jí)應(yīng)用開(kāi)發(fā)的“土地供給”，使得數(shù)據(jù)能夠產(chǎn)生更大的社會(huì)和經(jīng)濟(jì)價(jià)值。
然而在軟件層面，目前我們還并沒(méi)有一個(gè)真正的CIM產(chǎn)品。市面上的GIS和BIM廠商，很多都基于自己的產(chǎn)品延伸擴(kuò)展，同時(shí)具備了GIS和BIM的能力，但這些產(chǎn)品除了滿足住建系統(tǒng)規(guī)、建、管等傳統(tǒng)三維空間數(shù)據(jù)需求以外，對(duì)智慧城市更全面的需求并不能很好滿足。
CIM并非GIS和BIM的簡(jiǎn)單結(jié)合，而是在無(wú)縫銜接各尺度空間數(shù)據(jù)之外，更注重來(lái)自物聯(lián)網(wǎng)的海量實(shí)時(shí)大數(shù)據(jù)的接入和計(jì)算，并具備完備的時(shí)空流、場(chǎng)的描述和計(jì)算能力。
隨著5G和物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的普及，實(shí)時(shí)、海量、并發(fā)的時(shí)空大數(shù)據(jù)場(chǎng)景越來(lái)越豐富，在這方面，現(xiàn)有的GIS和BIM廠商的既有產(chǎn)品架構(gòu)都存在天然的缺陷，需要進(jìn)行底層的重構(gòu)而非簡(jiǎn)單的功能完善。
目前，已經(jīng)有一些技術(shù)廠商認(rèn)識(shí)到全新CIM架構(gòu)的價(jià)值，并已經(jīng)采用“時(shí)空數(shù)據(jù)庫(kù)+時(shí)空數(shù)據(jù)引擎+時(shí)空網(wǎng)格體系”等技術(shù)體系構(gòu)建全新的CIM系統(tǒng)。
2020年初，美國(guó)宣布限制AI軟件出口中國(guó)，其中就包括最主流的GIS平臺(tái)，國(guó)內(nèi)廠商一定會(huì)加強(qiáng)產(chǎn)品創(chuàng)新，趁機(jī)擴(kuò)大市場(chǎng)份額。真正的CIM平臺(tái)雛形，也許將在今年出現(xiàn)，并取代傳統(tǒng)GIS和BIM成為城市中臺(tái)的核心部分。
我國(guó)也將以最豐富的空間智能場(chǎng)景為依托，通過(guò)CIM產(chǎn)品的重新定義和廣泛應(yīng)用，在國(guó)際上引領(lǐng)下一個(gè)時(shí)代空間智能技術(shù)的發(fā)展。
2020，在中國(guó)智慧城市發(fā)展過(guò)程中一定會(huì)是充滿機(jī)遇與挑戰(zhàn)的轉(zhuǎn)折之年，本文僅從一些碎片化的事實(shí)出發(fā)，對(duì)一些較為明顯的趨勢(shì)做了簡(jiǎn)單的展望。相信在這一年中，會(huì)在更多的相關(guān)領(lǐng)域出現(xiàn)更豐富的創(chuàng)新和轉(zhuǎn)變，帶我們?cè)絹?lái)越接近城市未來(lái)的模樣。