城市文明最早可追溯到4500年前的巴比倫古城。今天的現(xiàn)代化大都市，所有生活都可以用數(shù)字表達(dá)。在大數(shù)據(jù)和人工智能時代，人們的生產(chǎn)方式、生活方式，交往方式、思維方式、行為方式都呈現(xiàn)出全新的面貌。生產(chǎn)力要素的數(shù)字化滲透，生產(chǎn)關(guān)系的數(shù)字化重構(gòu)，經(jīng)濟(jì)活動走向全面數(shù)字化，使得社會生產(chǎn)方式被打上了濃重的數(shù)字化烙印。在數(shù)字化時代，時空大數(shù)據(jù)如何賦能智慧城市？中國科學(xué)院院士周成虎在首屆聯(lián)合國地信周數(shù)字孿生和智慧城市專題論壇上，從智慧城市起源與發(fā)展、城市發(fā)展中的智慧、城市時空大數(shù)據(jù)與智能信息系統(tǒng)、城市時空大數(shù)據(jù)應(yīng)用4方面給出了答案。
智慧城市的起源與發(fā)展
周成虎院士首先介紹了國外智慧城市建設(shè)，最早可追溯到1992年新加坡提出的“智慧島計劃”，1999年美國前副總理戈爾提出數(shù)字地球，人類開始進(jìn)入一個新的數(shù)字時代。2008年智慧地球概念被明確提出，目標(biāo)是讓社會更智慧地進(jìn)步，讓人類更智慧地生存，讓地球更智慧地運(yùn)轉(zhuǎn)。之后，智慧城市成為各個國家經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展的重要引擎，例如2012年美國國家情報委員會發(fā)布《全球趨勢2030》報告，把智慧城市列為對全球經(jīng)濟(jì)發(fā)展最具影響力的13個技術(shù)之一。
接著，周成虎院士回顧了我國智慧城市發(fā)展之路。2012年12月，住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部正式發(fā)布關(guān)于開展國家智慧城市試點工作的通知，并印發(fā)《國家智慧城市試點暫行管理辦法》《國家智慧城市（區(qū)、鎮(zhèn)）試點指標(biāo)體系（試行）》，從此拉開中國智慧城市建設(shè)序幕。2014年8月，國務(wù)院印發(fā)《關(guān)于促進(jìn)智慧城市健康發(fā)展的指導(dǎo)意見》，提出到2020年建成一批特色鮮明的智慧城市，按照走集約、智能、綠色、低碳的新型城鎮(zhèn)化道路的總體要求，發(fā)揮市場在資源配置中的決定性作用，加強(qiáng)和完善政府引導(dǎo)，統(tǒng)籌物質(zhì)、信息和智力資源，推動新一代信息技術(shù)創(chuàng)新應(yīng)用，加強(qiáng)城市管理和服務(wù)體系智能化建設(shè)，積極發(fā)展民生服務(wù)智慧應(yīng)用，強(qiáng)化網(wǎng)絡(luò)安全保障，有效提高城市綜合承載能力和居民幸福感受，促進(jìn)城鎮(zhèn)化發(fā)展質(zhì)量和水平全面提升。這個意見的印發(fā)，標(biāo)志著我國智慧城市全面進(jìn)入落地實施階段。自2021年“十四五”規(guī)劃開局之年起，全國各地不約而同地將智慧城市列為首要發(fā)展任務(wù)，正式開啟了智慧城市建設(shè)的新篇章。
城市發(fā)展中的智慧
周成虎院士列舉了幾個城市發(fā)展進(jìn)程中需要關(guān)注的方面。
一是城市規(guī)劃要有智慧。中國現(xiàn)在約7.3億人分布在658個城市和2萬多個小鎮(zhèn)里，并形成了京津翼、長三角、粵港澳大灣區(qū)、成渝、武沙昌5大城市群。任何一個城鎮(zhèn)發(fā)展都不能離開一個體系，離開這個體系就會成為孤城。比如上世紀(jì)90年代，中國曾有一場造城運(yùn)動，由于城市總體規(guī)劃不完善、房地產(chǎn)沒有與其他產(chǎn)業(yè)很好配套以及對人口規(guī)模預(yù)判不準(zhǔn)確等，由此產(chǎn)生了空城和鬼城。
二是城市建設(shè)要有智慧。中國有兩個非常典型的案例：青島有百年不壞的基礎(chǔ)設(shè)施，100年前建設(shè)的泄洪口至今仍在使用。北京北海團(tuán)城有800多年的歷史，從來沒有被水淹過，因為古人設(shè)計了一個系統(tǒng)，暴雨時雨水通過青磚及涵洞滲入地下，多余的水則順著涵洞圍繞團(tuán)城逆時針旋轉(zhuǎn)后流走；中小雨時土壤水飽和后，水分回滲到涵洞中。這樣的系統(tǒng)充分留住和利用了有限的雨水資源。
三是城市治理和運(yùn)營要有智慧。北京、上海人口達(dá)2200萬，如此多的人居住在城市里，可以想象城市治理有多么復(fù)雜。而市民對政府的要求越來越高，政府要變成人民的政府、服務(wù)型政府，靠的就是信息數(shù)據(jù)的充分利用。經(jīng)濟(jì)社會高質(zhì)量發(fā)展更是需要數(shù)據(jù)。如今身處數(shù)字經(jīng)濟(jì)時代，從城市的感知、分析到服務(wù)、指揮、監(jiān)察，這些統(tǒng)統(tǒng)離不開時間和空間大數(shù)據(jù)的支撐。
四是城市經(jīng)濟(jì)發(fā)展要有智慧。城市出現(xiàn)了新業(yè)態(tài)，互聯(lián)網(wǎng)思維和技術(shù)引發(fā)產(chǎn)業(yè)發(fā)展方式變革，成為產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級的原動力，實現(xiàn)了智慧式、內(nèi)涵式增長，地理信息未來將發(fā)揮巨大作用。
城市時空大數(shù)據(jù)與智能信息系統(tǒng)
“城市是人匯集的地方，也是人流、物流、信息流、能量流高度聚集的地方。把城市的物理空間、社會經(jīng)濟(jì)空間、虛擬空間描述出來，就涉及到虛擬空間和實體空間的深度融合體系。10年前中國就在推動每一棟樓宇的數(shù)字化，因此構(gòu)建了樓宇信息管理平臺，建造了全生命周期樓宇。如果沒有數(shù)字化樓宇，就沒有數(shù)字化城市，更別提智慧城市了。而智慧城市建設(shè)需要時空大數(shù)據(jù)做支撐?！敝艹苫⒃菏空f。他認(rèn)為，時空大數(shù)據(jù)體系由基礎(chǔ)時空數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)實時感知數(shù)據(jù)、互聯(lián)網(wǎng)在線抓取數(shù)據(jù)和公共專題數(shù)據(jù)組成，這些數(shù)據(jù)一般來自于交通、氣象、人口和經(jīng)濟(jì)各領(lǐng)域，是結(jié)合了時間、空間和第三類屬性的數(shù)據(jù)集合，具有海量數(shù)據(jù)規(guī)模、快速數(shù)據(jù)流轉(zhuǎn)、多樣數(shù)據(jù)類型和價值密度低4個特征。
周成虎院士認(rèn)為，城鎮(zhèn)化發(fā)展的必由之路是從BIM（建筑信息模型）走向CIM（城市信息建模）。CIM是以BIM、GIS（地理信息系統(tǒng)）、IoT（物聯(lián)網(wǎng)）等技術(shù)為基礎(chǔ)，整合城市地上地下、室內(nèi)室外、歷史、現(xiàn)狀、未來的多維度、多尺度信息模型數(shù)據(jù)和城市感知數(shù)據(jù)，是城市規(guī)劃、建設(shè)、管理、運(yùn)行工作的基礎(chǔ)性操作平臺，也是智慧城市基礎(chǔ)性、關(guān)鍵性和實體性信息基礎(chǔ)設(shè)施。要把城市發(fā)展起來，首先要有全域高精度的城市基礎(chǔ)設(shè)施平臺，而時空大數(shù)據(jù)的加入，才有可能實現(xiàn)全域數(shù)據(jù)的整合，有了這樣的底座才可能有BIM、CIM，才能創(chuàng)造新的城市業(yè)態(tài)，創(chuàng)造新的生活。所以說時空大數(shù)據(jù)是智慧城市數(shù)據(jù)底座的核心組成。
“要把城市管理起來，必須有好的城市管理系統(tǒng)。今天，城市管理系統(tǒng)從傳統(tǒng)的空間信息系統(tǒng)轉(zhuǎn)向了空間智能信息系統(tǒng)，從傳統(tǒng)的室內(nèi)空間轉(zhuǎn)向室內(nèi)室外空間一體化。全空間智能系統(tǒng)是支撐城市經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展的核心技術(shù)。只有這些還不夠，還要讓城市的數(shù)據(jù)灌輸?shù)矫恳淮缤恋?，灌輸?shù)矫恳粋€人的生活之中，這樣的數(shù)據(jù)體系才是城市中的時空大數(shù)據(jù)?！敝艹苫⒃菏空f。
城市時空大數(shù)據(jù)應(yīng)用
在移動互聯(lián)網(wǎng)和物聯(lián)網(wǎng)時代，產(chǎn)生了新的數(shù)據(jù)獲取方式，信息進(jìn)入到大數(shù)據(jù)時代，推動從空間實體感知向社會行為感知發(fā)展。那么城市時空大數(shù)據(jù)的應(yīng)用體現(xiàn)在哪里呢？周成虎院士列舉了兩個典型場景。
時空大數(shù)據(jù)能輔助城市治理。打個電話，移動網(wǎng)絡(luò)就知道人在哪里，實現(xiàn)了實時動態(tài)感知，這讓城市變成了一個活的城市，也正是因為這樣才能有效控制城市交通流。感知一個城市的物流、人流、信息流，在網(wǎng)絡(luò)空間里運(yùn)營城市，能夠讓城市管理變得更加智能。通過搜集社會公眾發(fā)布的各種信息，可以了解到城市居民的情緒，從而能夠輔助政府更好地幫助居民解決問題。比如，當(dāng)一個地方污染變得很嚴(yán)重時，市民的情緒就會不好，政府就會了解哪些地方需要整治，怎么整治，甚至還能防治社會犯罪。
時空大數(shù)據(jù)能輔助城市規(guī)劃。以前只有城市規(guī)劃專家才了解城市的規(guī)劃體系，今天任何一個普通人都可以用公開的導(dǎo)航地圖等，了解這座城市的空間結(jié)構(gòu)是什么樣的。找飯店、游玩地、休息地等，普通人用手機(jī)就能快速找到。這些都是時空大數(shù)據(jù)為人民服務(wù)的縮影。
周成虎院士最后指出，今天時空大數(shù)據(jù)讓人們對城市產(chǎn)生了新的認(rèn)知。未來的城市一定是一個城市時空智能體，大家一起共建全場景智慧應(yīng)用，還要讓城市像人一樣進(jìn)行深度學(xué)習(xí)，這樣才能使城市可持續(xù)發(fā)展。
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