封面聚焦 | 周成虎院士：时空大数据赋能智慧城市
科技
2024-12-23 17:11
北京
![]()
![]()
城市文明最早可追溯到4500年前的巴比伦古城。今天的现代化大都市，所有生活都可以用数字表达。在大数据和人工智能时代，人们的生产方式、生活方式，交往方式、思维方式、行为方式都呈现出全新的面貌。生产力要素的数字化渗透，生产关系的数字化重构，经济活动走向全面数字化，使得社会生产方式被打上了浓重的数字化烙印。在数字化时代，时空大数据如何赋能智慧城市？中国科学院院士周成虎在首届联合国地信周数字孪生和智慧城市专题论坛上，从智慧城市起源与发展、城市发展中的智慧、城市时空大数据与智能信息系统、城市时空大数据应用4方面给出了答案。周成虎院士首先介绍了国外智慧城市建设，最早可追溯到1992年新加坡提出的“智慧岛计划”，1999年美国前副总理戈尔提出数字地球，人类开始进入一个新的数字时代。2008年智慧地球概念被明确提出，目标是让社会更智慧地进步，让人类更智慧地生存，让地球更智慧地运转。之后，智慧城市成为各个国家经济社会发展的重要引擎，例如2012年美国国家情报委员会发布《全球趋势2030》报告，把智慧城市列为对全球经济发展最具影响力的13个技术之一。接着，周成虎院士回顾了我国智慧城市发展之路。2012年12月，住房和城乡建设部正式发布关于开展国家智慧城市试点工作的通知，并印发《国家智慧城市试点暂行管理办法》《国家智慧城市（区、镇）试点指标体系（试行）》，从此拉开中国智慧城市建设序幕。2014年8月，国务院印发《关于促进智慧城市健康发展的指导意见》，提出到2020年建成一批特色鲜明的智慧城市，按照走集约、智能、绿色、低碳的新型城镇化道路的总体要求，发挥市场在资源配置中的决定性作用，加强和完善政府引导，统筹物质、信息和智力资源，推动新一代信息技术创新应用，加强城市管理和服务体系智能化建设，积极发展民生服务智慧应用，强化网络安全保障，有效提高城市综合承载能力和居民幸福感受，促进城镇化发展质量和水平全面提升。这个意见的印发，标志着我国智慧城市全面进入落地实施阶段。自2021年“十四五”规划开局之年起，全国各地不约而同地将智慧城市列为首要发展任务，正式开启了智慧城市建设的新篇章。周成虎院士列举了几个城市发展进程中需要关注的方面。一是城市规划要有智慧。中国现在约7.3亿人分布在658个城市和2万多个小镇里，并形成了京津翼、长三角、粤港澳大湾区、成渝、武沙昌5大城市群。任何一个城镇发展都不能离开一个体系，离开这个体系就会成为孤城。比如上世纪90年代，中国曾有一场造城运动，由于城市总体规划不完善、房地产没有与其他产业很好配套以及对人口规模预判不准确等，由此产生了空城和鬼城。二是城市建设要有智慧。中国有两个非常典型的案例：青岛有百年不坏的基础设施，100年前建设的泄洪口至今仍在使用。北京北海团城有800多年的历史，从来没有被水淹过，因为古人设计了一个系统，暴雨时雨水通过青砖及涵洞渗入地下，多余的水则顺着涵洞围绕团城逆时针旋转后流走；中小雨时土壤水饱和后，水分回渗到涵洞中。这样的系统充分留住和利用了有限的雨水资源。三是城市治理和运营要有智慧。北京、上海人口达2200万，如此多的人居住在城市里，可以想象城市治理有多么复杂。而市民对政府的要求越来越高，政府要变成人民的政府、服务型政府，靠的就是信息数据的充分利用。经济社会高质量发展更是需要数据。如今身处数字经济时代，从城市的感知、分析到服务、指挥、监察，这些统统离不开时间和空间大数据的支撑。四是城市经济发展要有智慧。城市出现了新业态，互联网思维和技术引发产业发展方式变革，成为产业转型升级的原动力，实现了智慧式、内涵式增长，地理信息未来将发挥巨大作用。“城市是人汇集的地方，也是人流、物流、信息流、能量流高度聚集的地方。把城市的物理空间、社会经济空间、虚拟空间描述出来，就涉及到虚拟空间和实体空间的深度融合体系。10年前中国就在推动每一栋楼宇的数字化，因此构建了楼宇信息管理平台，建造了全生命周期楼宇。如果没有数字化楼宇，就没有数字化城市，更别提智慧城市了。而智慧城市建设需要时空大数据做支撑。”周成虎院士说。他认为，时空大数据体系由基础时空数据、物联网实时感知数据、互联网在线抓取数据和公共专题数据组成，这些数据一般来自于交通、气象、人口和经济各领域，是结合了时间、空间和第三类属性的数据集合，具有海量数据规模、快速数据流转、多样数据类型和价值密度低4个特征。周成虎院士认为，城镇化发展的必由之路是从BIM（建筑信息模型）走向CIM（城市信息建模）。CIM是以BIM、GIS（地理信息系统）、IoT（物联网）等技术为基础，整合城市地上地下、室内室外、历史、现状、未来的多维度、多尺度信息模型数据和城市感知数据，是城市规划、建设、管理、运行工作的基础性操作平台，也是智慧城市基础性、关键性和实体性信息基础设施。要把城市发展起来，首先要有全域高精度的城市基础设施平台，而时空大数据的加入，才有可能实现全域数据的整合，有了这样的底座才可能有BIM、CIM，才能创造新的城市业态，创造新的生活。所以说时空大数据是智慧城市数据底座的核心组成。“要把城市管理起来，必须有好的城市管理系统。今天，城市管理系统从传统的空间信息系统转向了空间智能信息系统，从传统的室内空间转向室内室外空间一体化。全空间智能系统是支撑城市经济社会发展的核心技术。只有这些还不够，还要让城市的数据灌输到每一寸土地，灌输到每一个人的生活之中，这样的数据体系才是城市中的时空大数据。”周成虎院士说。在移动互联网和物联网时代，产生了新的数据获取方式，信息进入到大数据时代，推动从空间实体感知向社会行为感知发展。那么城市时空大数据的应用体现在哪里呢？周成虎院士列举了两个典型场景。时空大数据能辅助城市治理。打个电话，移动网络就知道人在哪里，实现了实时动态感知，这让城市变成了一个活的城市，也正是因为这样才能有效控制城市交通流。感知一个城市的物流、人流、信息流，在网络空间里运营城市，能够让城市管理变得更加智能。通过搜集社会公众发布的各种信息，可以了解到城市居民的情绪，从而能够辅助政府更好地帮助居民解决问题。比如，当一个地方污染变得很严重时，市民的情绪就会不好，政府就会了解哪些地方需要整治，怎么整治，甚至还能防治社会犯罪。时空大数据能辅助城市规划。以前只有城市规划专家才了解城市的规划体系，今天任何一个普通人都可以用公开的导航地图等，了解这座城市的空间结构是什么样的。找饭店、游玩地、休息地等，普通人用手机就能快速找到。这些都是时空大数据为人民服务的缩影。周成虎院士最后指出，今天时空大数据让人们对城市产生了新的认知。未来的城市一定是一个城市时空智能体，大家一起共建全场景智慧应用，还要让城市像人一样进行深度学习，这样才能使城市可持续发展。
