智慧城市概念提出至今已經(jīng)超過十年，城市發(fā)展對ICT等新興技術(shù)的響應(yīng)已經(jīng)滲透到規(guī)劃、建設(shè)、運營、管理的每個環(huán)節(jié)，正在全面改變城市運行的模式和理念。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，智慧城市也進入了數(shù)據(jù)驅(qū)動發(fā)展的新階段。可以預(yù)見，2020年，將是中國智慧城市發(fā)展非常重要的一年，各種新的趨勢和轉(zhuǎn)變也正在陸續(xù)出現(xiàn)。
在本文中，作者王鵬梳理了四個領(lǐng)域的主要趨勢，為您展示智慧城市接下來的發(fā)展路徑和方向。
5G：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)進展會比較有限，與之相關(guān)的最大變革會體現(xiàn)在5G基站密集建設(shè)過程，與城市空間的深度融合中。
數(shù)字政府：當前數(shù)字政府建設(shè)的關(guān)注焦點，會跳出以往智慧城市建設(shè)聚焦的部門和行業(yè)應(yīng)用，更多關(guān)注跨部門應(yīng)用和超級應(yīng)用，超級APP、領(lǐng)導駕駛艙和數(shù)據(jù)共享交換平臺是其中最為典型的幾類。
無人駕駛：北京、廣州、深圳長沙等城市都陸續(xù)發(fā)放了RoboTaxi所需的載人測試牌照，L4級別的無人駕駛出租車隊開始了常態(tài)化試運營。豐田汽車是繼Sidewalk Toronto之后，又一個從街道和出行方式變革出發(fā)，發(fā)布編織城市（Woven City）規(guī)劃設(shè)計方案的公司。相信在2020年，也會有更多類似的城市空間規(guī)劃層面的探索。
城市信息模型(CIM)：CIM并非GIS和BIM的簡單結(jié)合，而是在無縫銜接各尺度空間數(shù)據(jù)之外，更注重來自物聯(lián)網(wǎng)的海量實時大數(shù)據(jù)的接入和計算，并具備完備的時空流、場的描述和計算能力。真正的CIM平臺雛形，也許也將在今年出現(xiàn)，并取代傳統(tǒng)GIS和BIM成為城市中臺的核心部分。
以下為詳細的趨勢分析：
5G：引領(lǐng)新基礎(chǔ)設(shè)施的進化
高速率、低時延、大連接，5G的這幾個核心特性中，對用戶而言，其實早期能體驗到的只是增強移動寬帶的提速效果，但對城市而言，低時延和大連接才是通過物聯(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的普及未來對無人駕駛、遠程教育醫(yī)療、VR/AR等領(lǐng)域會有決定性的促進作用。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)進展會比較有限，與之相關(guān)的最大變革會體現(xiàn)在5G基站大量密集建設(shè)過程中，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)這種趨勢的產(chǎn)品。但除了攝像頭、環(huán)境監(jiān)測等基本能力的簡單集成以外，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、邊緣計算節(jié)點、接入機房、傳輸管道、社區(qū)級處理中心、匯聚機房、城市級處理中心等智能基礎(chǔ)設(shè)施體系。
雄安的創(chuàng)新實踐必將引領(lǐng)中國智慧城市的建設(shè)重點從軟件、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)用到超級應(yīng)用
近年來，由于我國各級政府對智慧城市建設(shè)的主導地位，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)的幾個數(shù)十億元規(guī)模的單一來源采購數(shù)字政府大單，也讓互聯(lián)網(wǎng)和ICT巨頭們在這一領(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)和運營機制也在發(fā)生變化，并與行政管理體制的變革息息相關(guān)。技術(shù)以外的治理痛點逐漸成為焦點，簡單的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，但共同點都是對政府數(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)注重點往往會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)用和超級應(yīng)用，超級APP、領(lǐng)導駕駛艙和數(shù)據(jù)共享交換平臺是其中最為典型的幾類。
超級APP，原意是指那些擁有龐大的用戶數(shù)，成為用戶手機上“裝機必備”的基礎(chǔ)應(yīng)用。而在智慧城市場景下，超級APP是指架構(gòu)于智慧城市核心支撐平臺和行業(yè)系統(tǒng)之上的綜合性應(yīng)用，通過整合各部門、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，匯聚用戶使用頻率高、需求量大的服務(wù)事項，提供APP、小程序等多渠道、廣覆蓋的移動服務(wù)。
例如上海市的“隨申辦”、廣東省的“粵省事”等。市民不需額外下載APP即可通過超級應(yīng)用一站式獲得政務(wù)服務(wù)、支付、電商、出行、訂餐等各類服務(wù)，實現(xiàn)各門類、多渠道、廣覆蓋的服務(wù)觸達。
隨著智慧政務(wù)服務(wù)的全面普及深化，城市超級APP可能成為生活服務(wù)的新型基礎(chǔ)設(shè)施。城市超級應(yīng)用運行過程中所產(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)動力量。
城市領(lǐng)導駕駛艙系統(tǒng)是一種專為現(xiàn)代城市各級管理者量身定制的特殊超級應(yīng)用，是智能化、平臺化的基于大數(shù)據(jù)技術(shù)的城市運行管理和輔助決策支持工具。
城市領(lǐng)導駕駛艙的核心能力是政府各部門各場景海量實時數(shù)據(jù)的接入，尤其是大量新興基礎(chǔ)設(shè)施運行的物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)，通過專門的人工智能算法進行降維處理，通過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。
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題。
面對大量政務(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，為政府數(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?；趨^(qū)塊鏈“分布式”的特點，可以打通部門間的“數(shù)據(jù)壁壘”，實現(xiàn)信息和數(shù)據(jù)共享。
與中心化的數(shù)據(jù)存儲不同，區(qū)塊鏈上的信息都會通過點對點廣播的形式分布于每一個節(jié)點，沒有中心點，通過“全網(wǎng)見證”實現(xiàn)所有信息的“如實記錄”，并且如果區(qū)塊鏈的分布式儲存架構(gòu)節(jié)點越多，數(shù)據(jù)存儲的安全性就越高。
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)域共同維護和利用，為市民帶來更好的政務(wù)服務(wù)體驗。華為在北京建設(shè)的“目錄區(qū)塊鏈”，已經(jīng)實現(xiàn)了數(shù)據(jù)變化的實時探知、數(shù)據(jù)訪問的全程留痕、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)同無序、管理失控等問題。
無人駕駛：危機中孕育新生
2019對無人駕駛企業(yè)來說是艱難的一年，大量初創(chuàng)公司倒閉，車企的無人駕駛團隊也紛紛解散。與所有人工智能細分領(lǐng)域一樣，無人駕駛結(jié)束了盲目樂觀，而進入了更加穩(wěn)健和務(wù)實的階段。有一個說法，從2020年開始，全球汽車工業(yè)將會用一個車型周期的時間，向智能電動車產(chǎn)業(yè)過渡。
我國此前發(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/部分自動駕駛車輛市場占有率將達到50%。日本、法國、美國等近年制訂的相關(guān)法律法規(guī)也紛紛把2020年定為自動駕駛上路實用的節(jié)點。
北京、廣州、深圳長沙等城市都陸續(xù)發(fā)放了RoboTaxi所需的載人測試牌照，L4級別的無人駕駛出租車隊開始了常態(tài)化試運營。加上園區(qū)、低速、非客運等特殊場景下的運營實踐，以馭勢、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企業(yè)宣布量產(chǎn)了多款萬元級的激光雷達設(shè)備，大幅降低了車載感知系統(tǒng)的成本，同時也為路側(cè)大量部署提供了可能性?？梢灶A(yù)見，在2020年，更低成本的無人駕駛方案將大大促進自動駕駛的規(guī)模化特色化落地運營。
豐田在2020CES大展上也發(fā)布了由BIG設(shè)計的編織城市（WovenCity）規(guī)劃設(shè)計方案，是繼Sidewalk Toronto之后又一個從街道和出行方式變革出發(fā)，探討未來出行與建筑、居住、工作、生活方式之間緊密關(guān)聯(lián)的城市設(shè)想。
方案提出了將原有道路斷面系統(tǒng)重新分為機動車、非機動車和人行道三套彼此交織的道路系統(tǒng)，滿足自動駕駛測試的要求，同樣也是對未來生活方式的測試場。除此之外，AI和氫燃料電池等技術(shù)也為城市提供了安全和可持續(xù)發(fā)展的保障。
相信在2020年，也會有更多類似的城市空間規(guī)劃層面的探索，為無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)機動車交通、慢行交通和無人駕駛交通的路權(quán)分配變革路徑，也將在越來越多的試點城市落地過程中，推動城市規(guī)劃的變革。
CIM：基于時空數(shù)據(jù)平臺的數(shù)字孿生城市
繼阿里推出技術(shù)中臺概念之后，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)中臺和應(yīng)用中臺提法，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最核心的能力。
城市信息模型（CIM, City Information Modeling）的概念將BIM對建筑完整信息數(shù)字化建模，用于設(shè)計、施工、使用、維護全生命周期管理的概念，擴展到了城市領(lǐng)域。
在空間范圍和技術(shù)邏輯上，CIM的建設(shè)是“大場景的GIS數(shù)據(jù)+小場景的BIM數(shù)據(jù)+物聯(lián)網(wǎng)”的有機結(jié)合。
已有的BIM技術(shù)對城市中各個建筑可以做到構(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?、土地利用等宏觀空間環(huán)境特征和人群特征、信息資金流動等城市中無形的社會經(jīng)濟活動信息進行結(jié)構(gòu)化、歷時性的儲存。
而物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)通過城市傳感器的廣泛布設(shè)，一方面可以對BIM中建筑物的運營數(shù)據(jù)進行補充，更重要的是對交通流、大氣水文等城市開放空間中的微觀環(huán)境變化進行實時感知和收集。
BIM與GIS在空間范圍上互補，數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)上共通，每棟建筑可以看作GIS中的一個地物，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)空間和時間粒度的細化程度，實現(xiàn)對城市空間精細、全面、動態(tài)、實時的數(shù)字化。
在全面收集數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，CIM通過統(tǒng)一的數(shù)據(jù)平臺將各領(lǐng)域不同維度的數(shù)據(jù)進行結(jié)構(gòu)化、標準化整合。
一方面實現(xiàn)城市級數(shù)據(jù)的可計算，對任意空間范圍內(nèi)的建筑面積、容積率等空間指標和人口密度、車輛密度甚至用水用電量等社會經(jīng)濟指標進行統(tǒng)計分析，并可通過機器學習和仿真模擬挖掘規(guī)律、進行預(yù)測。
另一方面通過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時對應(yīng)，一目了然，便于運維和管理人員的迅速感知和決策。
此外，CIM平臺還具有開放性，經(jīng)授權(quán)后可以向政府、企業(yè)和學界提供數(shù)據(jù)接口，成為城市級應(yīng)用開發(fā)的“土地供給”，使得數(shù)據(jù)能夠產(chǎn)生更大的社會和經(jīng)濟價值。
然而在軟件層面，目前我們還并沒有一個真正的CIM產(chǎn)品。市面上的GIS和BIM廠商，很多都基于自己的產(chǎn)品延伸擴展，同時具備了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的簡單結(jié)合，而是在無縫銜接各尺度空間數(shù)據(jù)之外，更注重來自物聯(lián)網(wǎng)的海量實時大數(shù)據(jù)的接入和計算，并具備完備的時空流、場的描述和計算能力。
隨著5G和物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的普及，實時、海量、并發(fā)的時空大數(shù)據(jù)場景越來越豐富，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，需要進行底層的重構(gòu)而非簡單的功能完善。
目前，已經(jīng)有一些技術(shù)廠商認識到全新CIM架構(gòu)的價值，并已經(jīng)采用“時空數(shù)據(jù)庫+時空數(shù)據(jù)引擎+時空網(wǎng)格體系”等技術(shù)體系構(gòu)建全新的CIM系統(tǒng)。
2020年初，美國宣布限制AI軟件出口中國，其中就包括最主流的GIS平臺，國內(nèi)廠商一定會加強產(chǎn)品創(chuàng)新，趁機擴大市場份額。真正的CIM平臺雛形，也許將在今年出現(xiàn)，并取代傳統(tǒng)GIS和BIM成為城市中臺的核心部分。
我國也將以最豐富的空間智能場景為依托，通過CIM產(chǎn)品的重新定義和廣泛應(yīng)用，在國際上引領(lǐng)下一個時代空間智能技術(shù)的發(fā)展。
2020，在中國智慧城市發(fā)展過程中一定會是充滿機遇與挑戰(zhàn)的轉(zhuǎn)折之年，本文僅從一些碎片化的事實出發(fā)，對一些較為明顯的趨勢做了簡單的展望。相信在這一年中，會在更多的相關(guān)領(lǐng)域出現(xiàn)更豐富的創(chuàng)新和轉(zhuǎn)變，帶我們越來越接近城市未來的模樣。
