王家耀院士：把时空大数据平台作为新型智慧城市的“大脑”

众所周知，当今城市规模越来越大，问题越来越多，解决城市问题传统的方法已经力不从心，必须进行新探索，开辟新路径。在第十七届中国智慧城市大会上，王家耀院士给出的路径是，建设新型智慧城市。

王家耀院士介绍，我国城市信息化经历了3次浪潮：20世纪80年代的数字化，20世纪90年代中期开始的网络化，以及进入21世纪的智能化，目前正在开启以数据分析、计算、关联、融合、挖掘、应用及智能服务为主要特征的智能化阶段，也就是智慧城市阶段。

“多年来，智慧城市建设确实取得了不少成绩，但存在的问题也不容忽视。例如，顶层设计难以落地；高精度、高分辨率的城市空间数据基础设施建设比较薄弱；形象工程、面子工程现象比较突出；缺乏长期可持续运维机制；智慧城市建设存在“碎片化”问题，显示不出整体优势和效果；智慧城市时空信息云平台的组织结构与现实城市的社会组织结构脱节，无法实现技术融合、数据融合、业务融合和跨层级、跨地域、跨系统、跨部门、跨业务的协同管理和服务；重硬件轻软件，重建设轻应用等。”王家耀院士的直言不讳，让与会代表深深感受到了一位老科学家的责任与担当。“人们对智慧城市所谓的‘会说话’‘能决策’的期望值过高，实际上它只能起到决策支持或者辅助决策的作用，最终作出决策的还是人，所以提高人的科学素质和决策水平至关重要。从某种意义上讲，智慧城市的本质，是让作为城市主体的人更智慧”。

解决这些问题的出路在哪里？王家耀院士开出良方——建设新型智慧城市！“它是适应新型城镇化建设的需要，以信息化创新引领城市发展转型，全面推进新一代信息通信技术与城市发展融合创新，加快工业化、信息化、城镇化、农业现代化的融合，提高城市治理能力现代化水平，实现城市可持续发展的新路线、新模式、新形态。”他这样解释。

新型智慧城市的“新”和“智”体现在哪里？王家耀院士认为，“新”主要体现在3个方面——新理念，即创新、协调、绿色、开放、共享的发展理念，以人为核心是新型智慧城市的基本价值取向；新思维，即“互联网+”思维、时空大数据思维，认识互联网，适应互联网、使用互联网，一切靠时空大数据说话，凭时空大数据决策；新方法，即采用系统科学和系统工程方法，把新型智慧城市作为一个复杂巨系统工程来做。“智”主要体现在7个方面——智能感知，无处不在的传感器实现全面、综合的感知感测，实时智能地获取城市各种信息；全面互联，通过物联网将无处不在的智能传感器连接起来，通过互联网实现感知感测数据实时传输和存储；深度融合，将多源异构数据融合为一致性的数据；资源共享，实现数据即服务、软件即服务、平台即服务、基础设施即服务、知识即服务；协同运作，使城市和谐高效运行以达到城市的最佳状态；智能服务，为人民提供各种不同层次、满足不同要求的低成本、高效率、智能化服务；激励创新，政府、企业、个人积极开展科技和业务创新应用。

对于数字城市、智慧城市和新型智慧城市之间的关系，王家耀院士打了一个形象的比喻：“数字城市相当于我们有了车，车上有了货（数据）。车要开动，货要流通，就必须网络化，相当于建设高速公路（信息高速公路），有了高速公路货才能流动。但是高速公路上也会产生各种问题，比如信息不能高效、有序、可控流动，不能共享，出现信息孤岛，必须有新理念、新思维、新方法，这就要建设智慧城市。新型智慧城市和智慧城市并没有本质的区别，只是更加强调智慧城市建设与工业化、信息化、城市化、农业现代化的融合发展。数字城市是城市信息化的初级阶段，智慧城市是城市信息化的高级阶段，新型智慧城市是新型城镇化条件下智慧城市水平的进一步提升。”

王家耀院士对新型智慧城市建设的目标、总体思路、任务等一一做了介绍。五大目标——为民服务全程全时化，把人的幸福感、获得感作为新型智慧城市建设的价值取向；城市治理能力现代化，城市治理精细、精准、高效有序；数据开放共享常态化，实现跨部门、跨系统、跨行业、跨层级、跨地域的数据交换融合、协同管理和服务；融合创新经济体系现代化，建立以数据为关键要素的创新驱动发展的现代经济体系；网络空间安全清朗化，实现网络基础设施自主可控，网络空间安全态势感知、监控、监测、分析可视化。

总体思路——紧紧围绕建设现代化城市的目标，以提升民生服务和城市治理能力为重点，以体制机制创新为保障，坚持全市“一个规划”统到底，“一张网络”全贯通，“一个中心”聚数据，“一个平台”大家用，“一套标准”是依据的建设原则，采用分步实施的策略，通过建设八大体系、十大工程实现新型智慧城市总体发展目标。八大体系包括组织保障体系、为民便民服务体系、城市治理体系、时空大数据平台及应用引擎、“资源池”支撑体系、通信网络支撑体系、政策保障体系、标准规范体系。十大工程包括高速宽带网络工程、全面感知体系工程、城市大数据工程、智慧城市运行管理工程、公共服务提升工程、公共安全体系工程、信息产业发展工程、网络安全保障工程、城市治理现代化工程、标准规范保障工程。

五大任务——大力实施“互联网+城市”行动，加强体制机制创新和城市资源融合，推进工业化、信息化、城镇化、农业现代化融合创新，着力解决城市病（交通拥堵、环境恶化、洪涝灾害等）和民生领域（医疗健康服务、教育、就业、住房）的问题，构建无处不在的惠民服务体系和透明高效的政府治理体系。

“建设新型智慧城市要有三大支撑：一是智能感知系统，即天地一体的智能感知网；二是智能存储管理系统，即“资源池”，包括信息基础设施资源池、数据资源池和功能资源池；三是智能操作系统，也就是我们常说的时空大数据平台。”王家耀院士说。

怎么认识这个时空大数据平台呢？王家耀院士认为，大数据本质上就是时空大数据，这有哲学上的依据，也有社会治理、作战指挥和复杂现实世界表达可视化的需要。它可以界定为一种基于统一时空基准、在时间和空间中与位置直接或者间接关联的大数据。

“时空大数据可以看作是人工智能的动力，好比我们发电厂的水动力、煤动力、核动力，没有时空大数据算法就不起作用，数据质量不好就会算不准。”王家耀院士进一步解释，“时空大数据不仅仅是基础地理空间数据，还要与各个部门的专题专业数据融合在一起。时空大数据平台把各种分散的点数据和分割的条数据汇聚在一起，并使之发生持续的聚合效应。这种聚合效应就是通过数据多维融合和关联分析与数据挖掘，揭示事物的本质规律，对事物做出更加快捷、全面、精准和有效的研判和预测。从这个意义上讲，时空大数据平台是大数据的核心价值，是大数据发展的高级形态，也是大数据时代的一种解决方案。”

王家耀院士介绍了时空大数据平台的八大基本功能，包括传感网动态感知和信息接入功能，时空信息服务“资源池”（分布式存储）管理功能，多源时空大数据融合、共享、交换功能，时空大数据实时更新功能，时空大数据统计分析、数据挖掘与知识发现功能，时空大数据可视化功能，知识服务与辅助指挥决策功能，网络空间数据安全监控与防范功能。

基于这八大功能，时空大数据平台能够提供3种服务模式：一种是基于网络服务的空间信息共享与空间数据互操作模式，天地图就是这种服务模式；一种是基于网格服务的信息资源共享与协同工作，这种服务模式采用了网格技术，解决了广义的信息资源共享与多层次、多节点协同工作的问题；一种是基于云计算的空间信息服务，它把信息技术资源、数据资源等通过虚拟化技术管理起来，组成一个庞大的资源池，并将其作为服务通过网络传递给用户。

“这3种服务模式贯穿于城市治理全过程、各方面，能有效提高城市的治理能力、发展能力和服务能力。”

时空大数据平台怎么建？王家耀院士给出了“路线图”——

要建立一种面向服务的强化公用、整合通用、开放应用的体系架构，这就解决了“建智慧城市不是为了看，是为了用”的问题，它包括服务提供者、服务请求者、服务注册中心3个角色以及服务注册、服务查找、服务绑定和服务调用4个基本操作，其核心是建好服务注册中心。

要编织一张“天空地海”一体的信息服务网，为实现信息资源共享和跨地域、跨层次、多节点的协同工作提供崭新的运行环境。

要构建一个科学实用的组织管理体系，采用虚拟化技术实现信息资源的汇聚共享和跨地域、跨层级、跨系统、跨部门、跨业务的协调联动，为平台安全可靠运行提供支撑。

要打造一种能够自适应发现和组合服务的工作流服务链，将各类服务按标准封装为网络服务，实现基于工作流服务链的各类信息资源的高效调用，支撑信息服务的智能化。

要制定一套自主可控的标准体系，保证时空大数据平台规范、有序、健康、安全、可持续运行。

对于时空大数据平台怎么用的问题，王家耀院士说：“我们要采用‘共用时空大数据平台+’的模式来解决应用问题，所谓+就是跨界融合，+民用就产生新质生产力，+军用就产生新质战斗力。我们可以把很多数据融合在这个平台上，来构建政府综合决策支持系统、各部门业务系统等等。”

王家耀院士以智慧农业时空大数据平台为例做了详细解读。他指出，智慧农业是智慧经济的重要组成部分，是发展中国家消除贫困、实现后发优势的一个主要途径。从技术角度来理解，它就是利用互联网、物联网、人工智能、卫星导航定位、遥感、地理信息系统等现代新兴信息技术，对农业生产，包括种植、林、牧、渔业等进行定时定量管理，根据农产品生产情况合理分配资源，实现农业生产的高效、低耗、优质、环保。智慧农业是农业生产信息化的高级阶段，集新兴信息技术于一体，为农业生产提供精准化种植、可视化管理、智能化决策，为加快发展现代农业提供新引擎。

“智慧城市建设是一项长期的战略目标和任务，必须要有一个长期规划、中期规划、近期行动规划。我们必须坚持以人为本，以人民的获得感、幸福感作为智慧城市建设的价值取向，不能搞形式主义，要杜绝面子工程，更好服务城市高质量发展、高效能治理、高品质生活，推进中国式现代化城市建设。”王家耀院士强调。

千里之行始于足下。智慧让城市更美好，时空大数据平台让城市更智慧。