智慧城市是指運(yùn)用物聯(lián)網(wǎng)、云計算、大數(shù)據(jù)、空間地理信息集成等新一代信息技術(shù)，促進(jìn)城市規(guī)劃、建設(shè)、管理和服務(wù)智慧化的新理念和新模式。一個城市的智慧水平可以通過智慧環(huán)境、智慧生活、智慧經(jīng)濟(jì)、智慧人、智慧交通、智慧治理、智慧旅游等多個因素來評價。信息通信技術(shù)、機(jī)器人技術(shù)、無線傳感器網(wǎng)絡(luò)、物聯(lián)網(wǎng)、云計算、霧計算和大數(shù)據(jù)分析等方面的最新進(jìn)展和創(chuàng)新，為智慧城市的發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。無人機(jī)作為重要載體，廣泛應(yīng)用于環(huán)境監(jiān)測、交通管理、污染監(jiān)測、民用安全控制和商品運(yùn)輸，并對智慧城市建設(shè)產(chǎn)生積極影響。以下將討論無人機(jī)對于智慧城市中幾種頗具前景的應(yīng)用。
1.交通監(jiān)控與管理
目前，我國許多大城市均面臨交通擁擠。在高峰時間、大型活動、施工作業(yè)或事故等原因?qū)е萝囕v數(shù)量周期性或突然增加。這需要交通管理者更及時找出源頭，從而尋找及時有效的方法來減少交通擁堵。我國大部分城市街道的主干道上都有攝像頭，可以提供部分信息，但難以提供完整、實時信息。由于無人機(jī)具有機(jī)動性和高可見度的優(yōu)勢，可機(jī)動覆蓋擁堵區(qū)域和周圍所有區(qū)域，實時收集和提供有關(guān)交通擁堵的一整套信息。另一個導(dǎo)致大城市某些地區(qū)交通擁堵的原因是尋找停車位。我國很多城市的老城區(qū)均未規(guī)劃單獨的停車區(qū)，大多數(shù)車輛需要沿街停放。隨著找位停車的常態(tài)化和有限的停車位，司機(jī)往往會繞著目標(biāo)區(qū)域低速轉(zhuǎn)幾圈，費(fèi)時又添堵。無人機(jī)可以發(fā)揮優(yōu)勢，俯覽尋找空置停車位，與其他自動化系統(tǒng)集成，幫助駕駛員更快地找到或預(yù)訂未占用的停車位。
2.衛(wèi)生應(yīng)急服務(wù)
無人機(jī)可用于提供或支持衛(wèi)生應(yīng)急服務(wù)，快速向病人提供所需的醫(yī)療用品和服務(wù)。這些服務(wù)將為患者提供及時的基本生活和健康支持系統(tǒng)。例如，在俄羅斯，無人機(jī)用于將除顫器和所需醫(yī)療設(shè)備直接運(yùn)送至心血管患者，以進(jìn)行心肺復(fù)蘇。另一個例子，當(dāng)救護(hù)車和醫(yī)生無法及時到達(dá)或偏遠(yuǎn)地區(qū)時，可使用無人機(jī)提供門診服務(wù)，并提供必要的生命支持設(shè)備和醫(yī)療用品，提高使用無人機(jī)的應(yīng)急響應(yīng)能力。
3.安保和人群監(jiān)控
無人機(jī)可以協(xié)助警察在智慧城市執(zhí)行安全保障，快速部署得以收集實時信息，并在各種情況下支持這些操作，以便做出正確決策和實施適當(dāng)?shù)男袆?。最近，美國國會和司法部、司法援助局等高級?lián)邦機(jī)構(gòu)，都支持利用無人機(jī)在城市中管理大型活動，將無人機(jī)與視頻流、安全可靠的無線通信、法醫(yī)繪圖軟件、基于視頻的異常運(yùn)動檢測和基于視頻的異常人類行為識別等其他技術(shù)相結(jié)合，使當(dāng)局能夠在最需要的地方提供所需的地面行動、人群控制和醫(yī)療服務(wù)，提高精度并降低成本，從而提高了監(jiān)視操作的生產(chǎn)率和效率，有助于使智慧城市成為一個安全的生活場所。
4.基礎(chǔ)設(shè)施檢查
無人機(jī)可以為檢查城市基礎(chǔ)設(shè)施提供靈活、快速和經(jīng)濟(jì)高效的工具。城市基礎(chǔ)設(shè)施進(jìn)行常規(guī)檢查具有很大的需求，但這些檢查工作量巨大，過程復(fù)雜，人工實施危險系數(shù)高，涉及巨大的成本和努力。無人機(jī)可以有效地用于其中一些檢查，可以提供可能出現(xiàn)問題區(qū)域的圖像和掃描，通過后續(xù)軟件的分析，找出基礎(chǔ)設(shè)施中任何問題的跡象。目前，針對無人機(jī)檢查橋梁、電力線、管道、大型建筑等方面，已經(jīng)有成熟方案。
5.農(nóng)業(yè)管理與環(huán)境監(jiān)測
目前，無人機(jī)在農(nóng)業(yè)植保領(lǐng)域已經(jīng)廣泛應(yīng)用，如施肥、噴灑、播種或澆水，它們還可以定期檢查作物及其狀況。此外，它們還可用于篩選作物的發(fā)育情況，以確定最佳收獲時間或是否需要采取某些保護(hù)措施。在城市中，無人機(jī)也可以幫助監(jiān)測和測量環(huán)境條件，例如測量高二氧化碳含量和空氣污染物存在等有害物質(zhì)，這使得早發(fā)現(xiàn)有害狀況，并準(zhǔn)確評估可能存在的風(fēng)險，從而在必要時進(jìn)行早期干預(yù)。
6.旅游支持
無人機(jī)可以作為旅游景點的向?qū)В鐨v史自然博物館、動物園和其他城市的設(shè)施，引導(dǎo)游客參觀景點區(qū)域，并使用智慧手機(jī)中應(yīng)用程序或車載音頻系統(tǒng)為他們連接和提供信息，用來引導(dǎo)游客到他們想看的特定景點。此外，無人機(jī)還可以根據(jù)游客的需要提供多種語言的翻譯能力。目前廣州億航在廣西賀州等地，利用無人機(jī)自動駕駛，在景區(qū)開展擺渡觀光飛行。
7.無人機(jī)測量
在土木工程和城市管理中有許多應(yīng)用，傳統(tǒng)的測量方法耗時費(fèi)力。隨著無人機(jī)、遙感和圖像處理技術(shù)的進(jìn)步，無人機(jī)可以有效地用于智慧城市的地理空間和測量活動，可以作為靈活、快速、準(zhǔn)確、廉價和安全的工具來進(jìn)行建設(shè)項目或城市管理系統(tǒng)所需的各種測量活動。無人機(jī)可用于獲取大型基礎(chǔ)設(shè)施項目的三維(3D)地圖數(shù)據(jù)，基于這些數(shù)據(jù)可以生成不同類型的三維地圖，如紋理三維模型、數(shù)字表面模型、地形表面模型、矢量信息和等高線。此外，無人機(jī)還可以幫助執(zhí)行智慧城市不同地區(qū)的地理空間土地勘測。采集到的數(shù)據(jù)也可以提供給地理信息系統(tǒng)(GIS)，用于不同類型的智慧城市管理應(yīng)用。
8.大規(guī)模災(zāi)害管理
在遇到地震、洪水、火山、森林或大型基礎(chǔ)設(shè)施火災(zāi)以及恐怖襲擊等大災(zāi)害和緊急情況中，迅速開展情況監(jiān)測、分析、應(yīng)急安排和控制工作極為重要。然而，在大多數(shù)情況下，人類和應(yīng)急小組可能無法輕松快速地到達(dá)災(zāi)區(qū)。同時，道路和電信系統(tǒng)等大部分基礎(chǔ)設(shè)施可能遭到破壞。這使得常規(guī)監(jiān)測和應(yīng)急響應(yīng)行動難以有效實現(xiàn)。在這種情況下，無人機(jī)可以得到有效利用，作為靈活、可靠和安全的工具來監(jiān)視和提供有關(guān)當(dāng)前情況的實時信息。例如，2011年日本福島發(fā)生了兩次重大自然災(zāi)害，第一次是里氏9.0級的地震(據(jù)記載是日本歷史上最強(qiáng)的地震)。第二次是一場15米的大海嘯，破壞了整個地區(qū)，引發(fā)了福島第一核電站核災(zāi)難，數(shù)千居民喪生。除了無人機(jī)之外，沒有其他的無人機(jī)來監(jiān)測這些災(zāi)害的情況。無人機(jī)可以飛到不同的地方，獲得更多的實時信息，以便更好地分析和評估形勢。
9.商品訂單交付
我國的迅蟻、美團(tuán)等大型企業(yè)正在開展此類配送活動，谷歌在澳大利亞昆士蘭進(jìn)行了農(nóng)村快遞的初步測試。當(dāng)客戶在線下訂單時，待命送貨無人機(jī)快速收到訂單，可以靈活地快速移動到城市的不同區(qū)域，即使在擁擠的城市也可以快速運(yùn)送，在飛行航線上，通過避開擁擠區(qū)域和使用更快的路線來增加機(jī)動性。亞馬遜和DHL等公司開始開發(fā)和測試這一概念。此外，谷歌也在開發(fā)一個名為“翼計劃”的系統(tǒng)，以構(gòu)建自動遞送系統(tǒng)，在幾分鐘內(nèi)將包裹送到不同的地方。
10.無人機(jī)輔助無線通信
一般來說，城市中的無線通信有多種選擇，可以使用Wi-Fi、GSM、WiMAX和衛(wèi)星鏈路等。然而，在一些特殊情況中，一些技術(shù)可能無法持續(xù)提供可靠的無線通信服務(wù)。例如，遇到自然災(zāi)害時，基站等基礎(chǔ)設(shè)施損壞而無法使用。同時，在一些重大體育賽事等特殊活動中，這些區(qū)域的基站會變得極度擁擠而超載。這種情況下，配備無線通信支持設(shè)備的無人機(jī)可以部署在這些地區(qū)，為智慧城市服務(wù)的不同客戶提供基本或額外的覆蓋。此外，無人機(jī)還可用于協(xié)助提供遠(yuǎn)程區(qū)域之間的無線連接，繼續(xù)提供交互式智慧城市服務(wù)。
11.無人機(jī)出租車
在智慧城市中使用無人機(jī)作為空中出租車也是行業(yè)發(fā)展的一個熱點，主要有兩個目標(biāo)，一是提供安全、自主、無人駕駛的無人機(jī)出租車，二是通過利用更直接的出行路線、避免交通擁堵，來提供更快的方式。作為其智慧城市愿景的一部分，迪拜最近進(jìn)行了無人機(jī)出租車服務(wù)的首次試驗，該無人機(jī)可以搭載兩名乘客，由德國Volocopter的公司研發(fā)。這家公司的目標(biāo)是讓他們的無人機(jī)出租車在5年內(nèi)投入使用。盡管這種出租車應(yīng)用有很多優(yōu)點，但仍有一些具體的挑戰(zhàn)需要妥善解決和測試。首先，載客無人機(jī)出租車必須具有極高的安全和安保要求，進(jìn)而會大大增加提供此類服務(wù)的成本。其他問題，類似空中擁堵、起降場地使用、空中交通管制以及法律和道德問題都還需要進(jìn)一步突破和完善。
12.基于無人機(jī)的霧(Fog)計算
許多智慧城市基于物聯(lián)網(wǎng)、云計算和其他系統(tǒng)集成來實現(xiàn)各種目的。然而，將物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用程序與云集成有許多限制，因為云計算無法處理物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用程序的基本特征和要求，這時就出現(xiàn)了霧計算。霧計算是對云計算概念的延伸，也很形象地描述二者的特征，云在天上，霧更接近人生活的空間。霧計算主要使用的是邊緣網(wǎng)絡(luò)中的設(shè)備，數(shù)據(jù)傳遞具有極低時延?；跓o人機(jī)的霧計算結(jié)合了二者的優(yōu)點，通過利用配備霧單元的無人機(jī)可以更好地支持物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用，提供靈活性、移動性和快速部署功能，以支持智慧城市中的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用。例如，當(dāng)一個十字路口的信號燈發(fā)生問題時，可以派遣一個基于無人機(jī)的霧計算平臺，去執(zhí)行任務(wù)，為交通信號燈提供智慧控制。
