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    智慧城市建設(shè)與應(yīng)用場景思考
    更新:2023-1-6 9:19:22 稿件:GIS 調(diào)整大小:【

    簡要背景說明:本文系根據(jù)單位領(lǐng)導(dǎo)要求寫的觀后感,文章內(nèi)容一部分借鑒于大佬報告,一部分是個人的一些心得體會。提前聲明,本人并不懂什么智慧城市,以下內(nèi)容純屬瞎掰。

    1 智慧城市建設(shè)模式

    從數(shù)字城市到智慧城市,都是對城市信息化發(fā)展的探索,都是希望借助現(xiàn)代化手段讓城市變得更加宜居。然而,無論是數(shù)字城市,還是智慧城市,兩者都并不是新鮮的概念,早在上個世紀(jì)就已經(jīng)提出,卻直至今日還在摸索其建設(shè)模式。

    在討論智慧城市建設(shè)模式之前,不妨先考慮現(xiàn)實(shí)城市的形成模式。現(xiàn)實(shí)城市的建設(shè)分為兩種模式:
    自下而上。這種模式形成的城市其規(guī)劃是滯后于城市發(fā)展的。最開始可能只是一些零星分散的建筑,隨著時間的發(fā)展,人口慢慢聚集,由一開始的小聚落發(fā)展到村鎮(zhèn),然后再慢慢演變成城市。

    自上而下。這種模式下的城市其規(guī)劃是領(lǐng)先于發(fā)展的。大多數(shù)現(xiàn)代發(fā)展起來的城市,都是先有整體規(guī)劃,然后再逐漸吸引人口入住,不斷擴(kuò)展規(guī)模,例如曾經(jīng)的深圳、現(xiàn)在的雄安,都是在全面規(guī)劃指導(dǎo)下進(jìn)行城市建設(shè)。

    類比于現(xiàn)實(shí)城市,智慧城市的建設(shè)也分為兩種建設(shè)模式:
    自下而上,F(xiàn)在政府各個部門都有自己的信息化平臺,這些平臺已經(jīng)相對成熟,能夠滿足各類政務(wù)場景的應(yīng)用需求。這種情況下,只要將各個部門的信息化平臺進(jìn)行統(tǒng)一整合,構(gòu)建一個整體的城市信息化管理平臺,本質(zhì)就是一個智慧城市管理平臺。這種模式帶來的問題是重復(fù)建設(shè),各個部門獨(dú)自建設(shè)的信息化平臺中必然存在很多共通、共享的部分,但是在這種情況下就得重復(fù)建設(shè)多次,不僅造成資源的浪費(fèi),而且會導(dǎo)致信息不對稱的問題。

    自上而下。先做頂層設(shè)計,建設(shè)好智慧城市所需要的基礎(chǔ)設(shè)施,然后讓各個部門在這些基礎(chǔ)設(shè)施之上構(gòu)建相關(guān)應(yīng)用。這種模式可以有效避免重復(fù)建設(shè)的問題,畢竟各個部門可以共享同一套基礎(chǔ)設(shè)施,但是這種模式需要將各部門現(xiàn)有的信息化平臺作廢,然后在新的基礎(chǔ)設(shè)施上構(gòu)建新的應(yīng)用,推動阻力比較大。

    建設(shè)智慧城市最重要的是基礎(chǔ)設(shè)施,類似于開發(fā)區(qū)招商引資,往往是先做到通水、通電、通網(wǎng)、通路,然后才會慢慢有企業(yè)入駐。智慧城市建設(shè)好基礎(chǔ)設(shè)施,通過數(shù)據(jù)共享與開放,自然會有政府部門、甚至企業(yè)在其之上構(gòu)建相關(guān)應(yīng)用。

    2 智慧城市基礎(chǔ)設(shè)施
    智慧城市的基礎(chǔ)設(shè)施分為兩類:物理設(shè)施,顧名思義就是那些物理上存在的設(shè)施,例如服務(wù)器、寬帶、無線網(wǎng)絡(luò)、傳感器等;數(shù)字設(shè)施,其實(shí)質(zhì)就是模型和數(shù)據(jù)。由于作者對知識有限,本文不對物理設(shè)施做進(jìn)一步探討。

    2.1智慧城市中的模型

    模型是數(shù)據(jù)的載體,沒有模型的數(shù)據(jù)是抽象的,沒有數(shù)據(jù)的模型是空洞的。把數(shù)據(jù)掛載在模型之上,才能構(gòu)建出一個有血有肉的城市場景。城市對象分為兩類:人工對象,即一切人造的對象,包括建筑物、構(gòu)筑物、道路、橋梁及各類城市部件等;自然對象,主要是各類樹木植被等。
    事實(shí)上,現(xiàn)在實(shí)景三維模型中已經(jīng)囊括城市中所有對象,但是存在如下問題:
    實(shí)景三維模型本質(zhì)是瓦片化的網(wǎng)格模型,各個對象之間彼此相連,缺少語義信息。解決這一問題需要在實(shí)景三維模型基礎(chǔ)上做進(jìn)一步的單體化工作,雖然已經(jīng)有很多工具可以使用,但是整個作業(yè)過程還是高度人工化,難以大面積推廣;

    實(shí)景三維模型是一種表面模型,缺少對建筑物內(nèi)部的表達(dá)。郭院士提出引入BIM模型來還原室內(nèi)三維場景,對于新建的建筑物確實(shí)是一種行之有效的手段。同時,考慮到很多歷史建筑缺少BIM模型,其設(shè)計圖紙也是一種重要的數(shù)據(jù)來源,室內(nèi)外一體化建模必然是將來的發(fā)展方向;

    實(shí)景三維模型中的樹木模型變形非常嚴(yán)重,無法滿足各類分析應(yīng)用的需求。郭院士的解決方案是從兩方面解決:在大場景中用多源遙感影像自動識別樹木信息;在小場景中通過激光掃描,然后對點(diǎn)云建模得到精細(xì)的樹木模型。

    現(xiàn)在的各類智慧城市平臺建設(shè)都以實(shí)景三維模型作為底座,但是由于其數(shù)據(jù)量大、缺少語義、局部更新困難的特點(diǎn),已經(jīng)受到越來越多的詬病。傾斜攝影測量是一種快速獲取大場景三維模型的良好手段,但是其生產(chǎn)的數(shù)據(jù)并不應(yīng)該直接作為智慧城市建設(shè)的基底數(shù)據(jù),而是應(yīng)該在其之上加工出一種更加適合平臺建設(shè)的模型數(shù)據(jù)。然而受限于技術(shù)瓶頸,目前并沒有一種快速在實(shí)景三維模型基礎(chǔ)之上完成各類城市對象(人工對象、自然對象)提取與加工的工具。

    2.2 智慧城市中的數(shù)據(jù)

    流動的數(shù)據(jù)是城市鮮活的證明,在信息化時代,城市中發(fā)生的一切都可以用數(shù)據(jù)進(jìn)行表達(dá)。智慧城市中的數(shù)據(jù)分為兩類:
    感知數(shù)據(jù)。感知數(shù)據(jù)來源于各類傳感器,如溫度、濕度、壓力等物理傳感器,甚至監(jiān)控視頻也是一種傳感器。感知數(shù)據(jù)以極高的頻率實(shí)時檢測城市的各種運(yùn)行狀態(tài),是城市管理者的眼睛和耳朵;

    業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)。業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)是城市運(yùn)行發(fā)展過程中不斷產(chǎn)生的數(shù)據(jù),無論是個人的衣食住行,還是公司、政府部門運(yùn)營發(fā)展,都會產(chǎn)生各類業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)。業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)是與人聯(lián)系最緊密的數(shù)據(jù),智慧城市最核心的數(shù)據(jù)也是業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)。

    對于智慧城市中的數(shù)據(jù)要分兩步走:
    管好。數(shù)據(jù)每時每刻都在產(chǎn)生,尤其是感知數(shù)據(jù),其數(shù)據(jù)規(guī)模非常龐大,需要非?捎^的存儲空間。智慧城市建設(shè)最重要的基礎(chǔ)設(shè)施之一就是將整個城市產(chǎn)生的各類數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)一、高效的存儲,建設(shè)全市統(tǒng)一的數(shù)據(jù)中心;

    用好。數(shù)據(jù)既能表征城市運(yùn)行狀態(tài),也能從中挖掘出城市中存在的問題和原因,更能指導(dǎo)將來的規(guī)劃和建設(shè)去預(yù)防和解決各類城市病。這是城市大數(shù)據(jù)最大的應(yīng)用場景和價值所在。

    雖然大數(shù)據(jù)概念已經(jīng)提出很多年,但當(dāng)前對城市大數(shù)據(jù)的管理還大多停留在存儲層面,甚至沒有做到統(tǒng)一化存儲,更談不上有效的分析應(yīng)用。大數(shù)據(jù)是診斷城市病的最佳手段,分析數(shù)據(jù),發(fā)現(xiàn)問題,并對癥下藥才能讓城市實(shí)現(xiàn)良性迭代,才能讓城市變得更加宜居。

    3 智慧城市應(yīng)用需求

    通過以上的論述,個人認(rèn)為智慧城市在軟件層面的建設(shè)就是CIM和城市大腦的結(jié)合體。CIM包含各類城市對象的模型(無論是二維的點(diǎn)線面,還是三維的模型,其本質(zhì)都是空間對象的符號化表達(dá)),城市大腦包含城市大數(shù)據(jù),將城市大腦數(shù)據(jù)掛接在CIM模型上,就能在計算機(jī)中構(gòu)建一個鮮活的數(shù)字城市。當(dāng)然,目前的CIM和城市大腦都還存在很多局限性,但從將來的發(fā)展上來看,兩者必然會相互靠近、相互統(tǒng)一。
    將來智慧城市的各類應(yīng)用必然會朝著多源數(shù)據(jù)融合的方向發(fā)展,具體表現(xiàn)為:

    (1)宏觀與微觀相結(jié)合

    目前的智慧城市建設(shè)多集中在大場景,側(cè)重于城市范圍的規(guī)建管及各類應(yīng)用,較少涉及微觀層面。事實(shí)上,大多數(shù)人每天的活動范圍非常有限,只有實(shí)現(xiàn)微觀層面(樓棟、小區(qū)、社區(qū)等)的智慧管理,才能實(shí)現(xiàn)整個城市的智慧管理。智慧樓宇、智慧小區(qū)、智慧社區(qū)是智慧城市的細(xì)胞,缺少微觀層面的智慧化管理,所謂的智慧城市只是一具骨架。

    (2)室內(nèi)與室外一體化

    智慧城市的建設(shè)是為了讓城市變得更加宜居,而多數(shù)人每天大部分時間都處于室內(nèi)。要做到城市微觀層面的智慧化管理,就必然要從室外走向室內(nèi),實(shí)現(xiàn)建筑物內(nèi)外一體化的精細(xì)管理。BIM數(shù)據(jù)作為一種重要的建筑物模型數(shù)據(jù)源,將來必然會在智慧城市建設(shè)中扮演更加重要的角色,在此基礎(chǔ)之上可以衍生出各類應(yīng)用,如室內(nèi)定位、室內(nèi)導(dǎo)航、火災(zāi)模擬、爆炸模擬、煙霧模擬、疏散模擬等等。

    (3)分析與應(yīng)用互補(bǔ)充

    智慧城市不僅是為了更好地管理城市,也是為了讓城市在不斷地迭代中實(shí)現(xiàn)升級、進(jìn)化。對于智慧城市的建設(shè)來說,也不應(yīng)該僅僅是各類應(yīng)用平臺,更應(yīng)該包括對城市大數(shù)據(jù)的有效分析與利用。城市發(fā)展不是一蹴而就,智慧城市的建設(shè)也不是一朝一夕,城市發(fā)展與智慧城市建設(shè)應(yīng)該是相伴相生,互相促進(jìn)。

    整體來說,需求來源于業(yè)務(wù),只有了解業(yè)主的業(yè)務(wù)流程,才能發(fā)掘出進(jìn)一步的應(yīng)用需求。個人認(rèn)為做智慧城市相關(guān)平臺建設(shè),一方面應(yīng)該去和業(yè)主溝通新的需求,另一方面應(yīng)該去改造、升級現(xiàn)有平臺,這樣建設(shè)出來的平臺才能和日常業(yè)務(wù)緊密結(jié)合,才能有長久的生命力。

    4 總結(jié)

    智慧城市不是空中樓閣,其建設(shè)也應(yīng)該從底層做起,先做好基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè),才會慢慢有人接入,才會形成一個智慧城市中樞。現(xiàn)在的困難在于,怎么去找到一個部門來牽頭完成這項(xiàng)工作?或者說,有哪個部門能夠牽頭完成這個工作?
    由于上述問題的存在,現(xiàn)在智慧城市多以平臺建設(shè)為核心。有很多專家高屋建瓴地談過,但是很多最后落地都淪為演示平臺。以現(xiàn)在火熱的實(shí)景三維為例,大多數(shù)平臺的功能都停留在看的層面,很難說有什么實(shí)際的應(yīng)用價值,更談不上有人真正去用。

    所謂智慧城市,歸根到底并不是讓城市變智慧,而是讓管理城市的人更智慧。畢竟,是人在一直管理著城市運(yùn)轉(zhuǎn)的方方面面,如果用都沒人用,就更談不上什么智慧了。

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