智慧城市建設(shè)怎樣利用數(shù)字孿生來推動(dòng)

一、我國智慧城市建設(shè)進(jìn)入第三次浪潮

2008-2012年，我國智慧城市經(jīng)歷第一次浪潮，可稱為概念導(dǎo)入期。該時(shí)期智慧城市建設(shè)以行業(yè)應(yīng)用為驅(qū)動(dòng)，重點(diǎn)技術(shù)包括無線通信、光纖寬帶、HTTP、GIS、GPS技術(shù)等，信息系統(tǒng)以單個(gè)部門、單個(gè)系統(tǒng)、獨(dú)立建設(shè)為主要方式，形成大量信息孤島，信息共享多采用點(diǎn)對(duì)點(diǎn)自發(fā)共享方式。產(chǎn)業(yè)力量較為單一，國外軟件系統(tǒng)集成商引入概念后主導(dǎo)智慧城市產(chǎn)業(yè)發(fā)展。

2012-2015年，為試點(diǎn)探索期，智慧城市開始走出中國特色道路，掀起第二次浪潮。該階段在中國城鎮(zhèn)化加速發(fā)展的大背景下，重點(diǎn)推進(jìn)RFID、3G/4G、云計(jì)算、SOA等信息技術(shù)全面應(yīng)用，系統(tǒng)建設(shè)呈現(xiàn)橫縱分割特征，信息共享基于共享交換平臺(tái)、以重點(diǎn)項(xiàng)目或協(xié)同型應(yīng)用為抓手。推進(jìn)主體上，中央部委層面由住建部牽頭，在全國選取了290個(gè)試點(diǎn)，廣泛探索智慧城市建設(shè)路徑和模式。國內(nèi)外軟件開發(fā)商、系統(tǒng)集成商、設(shè)備商等積極參與各環(huán)節(jié)建設(shè)。

2016年之后，國家提出新型智慧城市概念，強(qiáng)調(diào)以數(shù)據(jù)為驅(qū)動(dòng)，以人為本、統(tǒng)籌集約、注重實(shí)效，重點(diǎn)技術(shù)包括Nb-IoT、5G、大數(shù)據(jù)、人工智能、區(qū)塊鏈、智慧城市平臺(tái)和操作系統(tǒng)等，信息系統(tǒng)向橫縱聯(lián)合大系統(tǒng)方向演變，信息共享方式從運(yùn)動(dòng)式向依職能共享轉(zhuǎn)變。推進(jìn)方式上逐步形成政府指導(dǎo)、市場主導(dǎo)的格局，政府方面25個(gè)國家部委全面統(tǒng)籌，市場方面電信運(yùn)營商、軟件商、集成商、互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)各聚生態(tài)。

△圖1 我國智慧城市發(fā)展三次浪潮 來源：中國信通院

二、標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范體系從建立走向健全

繼2016年首個(gè)智慧城市國家標(biāo)準(zhǔn)《GB/T 33356-2016新型智慧城市評(píng)價(jià)指標(biāo)》出臺(tái)以來，2017我國發(fā)布了五項(xiàng)智慧城市國家標(biāo)準(zhǔn)，而2018年智慧城市標(biāo)準(zhǔn)發(fā)布高達(dá)11項(xiàng)，覆蓋頂層設(shè)計(jì)、平臺(tái)、技術(shù)應(yīng)用和數(shù)據(jù)融合等各方面，成為智慧城市標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范體系全面建立的關(guān)鍵年。多層次、全方位、密集發(fā)布的標(biāo)準(zhǔn)體系為新型智慧城市健康有序發(fā)展指明方向，也為各產(chǎn)業(yè)主體協(xié)同合作奠定基本條件，標(biāo)志著智慧城市從探索階段走向規(guī)范化發(fā)展階段，將進(jìn)一步帶來智慧城市產(chǎn)業(yè)生態(tài)的集聚。

△表1 自2016年以來發(fā)布的智慧城市國家標(biāo)準(zhǔn)

三、智能化基礎(chǔ)設(shè)施助力提升城市承載能力

各類城市基礎(chǔ)設(shè)施基于移動(dòng)物聯(lián)網(wǎng)等技術(shù)，逐步實(shí)現(xiàn)大范圍智能化升級(jí)，將大幅提升城市承載能力。目前基于Nb-IoT的智能抄表、智能停車、智能井蓋等應(yīng)用層出不窮，而對(duì)未來影響最大的智能基礎(chǔ)設(shè)施當(dāng)屬多功能智能桿柱和道路設(shè)施智能化升級(jí)。

隨著城市級(jí)感知基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)需求快速增長，感知設(shè)施統(tǒng)籌部署需求愈加迫切，多功能智能桿柱集無線通信、信息交互、智慧照明、視頻監(jiān)控、交通管理、環(huán)境監(jiān)測、應(yīng)急求助等多功能于一體，可能成為新型感知設(shè)施的集成載體，逐步全面安裝、統(tǒng)籌部署和共建共享。2018年深圳市出臺(tái)《深圳市多功能桿智能化系統(tǒng)技術(shù)與工程建設(shè)規(guī)范》，開展多功能智能桿建設(shè)行動(dòng)，全市范圍全面鋪開安裝。

無人駕駛技術(shù)帶動(dòng)城市道路設(shè)施智能化升級(jí)，多個(gè)城市搶先部署試驗(yàn)場地設(shè)施。如北京亦莊建設(shè)全國首條無人駕駛試點(diǎn)道路，對(duì)信號(hào)、標(biāo)志、標(biāo)線等進(jìn)行改造，便于自動(dòng)駕駛車輛識(shí)別；上海2018年將無人駕駛開放道路從5.6公里擴(kuò)大到12公里，并積極研發(fā)全國首套新型道路標(biāo)志標(biāo)線系統(tǒng)；武漢部署了首批260套基于NB-IoT的智慧交通標(biāo)志牌，為無人駕駛奠定道路設(shè)施基礎(chǔ)條件。

四、人工智能技術(shù)廣泛應(yīng)用將大幅提升

城市治理服務(wù)水平人工智能技術(shù)大幅提高公共服務(wù)和社會(huì)治理水平智能化水平，將徹底改變傳統(tǒng)智慧城市中市民滿意度差、獲得感低的難題。習(xí)近平同志近日強(qiáng)調(diào)，要加強(qiáng)人工智能同社會(huì)治理的結(jié)合，推進(jìn)智慧城市建設(shè)，運(yùn)用人工智能提高公共服務(wù)和社會(huì)治理水平。近年來，人工智能技術(shù)在智慧城市公共安全、健康醫(yī)療、交通出行等多領(lǐng)域應(yīng)用，已經(jīng)取得了顯著成效。如北京公安系統(tǒng)使用人工智能技術(shù)高效處理海量案件和警情數(shù)據(jù)，利用機(jī)器大腦每小時(shí)可處理1.2萬封信件，在0.3秒內(nèi)檢索到關(guān)鍵詞匹配的結(jié)果，在每萬份舉報(bào)信中可建立800萬條線索，對(duì)于警情的預(yù)測精度高達(dá)92%。

五、互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)成為新型智慧城市建設(shè)的明星主體

除設(shè)備商、集成商等智慧城市傳統(tǒng)從業(yè)者，互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)成為“門口的野蠻人”，以人工智能或互聯(lián)網(wǎng)入口為抓手搶灘新型智慧城市，以技術(shù)、用戶、平臺(tái)和創(chuàng)新能力等優(yōu)勢(shì)快速搶占市場份額，豐富了新型智慧城市產(chǎn)業(yè)生態(tài)體系。如阿里巴巴2016年在杭州提出城市大腦，2017、2018年又分別推出城市大腦1.0和2.0版，并提出將全面開放城市大腦平臺(tái)AI能力，提供城市交通、醫(yī)療等八大領(lǐng)域的計(jì)算能力、數(shù)據(jù)算法、管理模型等，匯聚上下游從業(yè)者，試圖構(gòu)建以阿里巴巴為中心的智慧城市超級(jí)生態(tài)圈。騰訊2017年與電信、移動(dòng)、聯(lián)通共同出資成立數(shù)字廣東網(wǎng)絡(luò)建設(shè)有限公司，為廣東數(shù)字政府改革提供全流程技術(shù)支撐，并于2018年上線粵省事APP，以微信為入口整合廣東省公共服務(wù)，形成智慧城市領(lǐng)域的超級(jí)APP。

六、分級(jí)分類成為新型智慧城市建設(shè)的基本導(dǎo)向

不同區(qū)域、不同級(jí)別、不同類型的城市發(fā)展定位和側(cè)重不同，不同城市經(jīng)濟(jì)社會(huì)、地理區(qū)位、自然環(huán)境、產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)條件也不盡相同，因此智慧城市建設(shè)程度和發(fā)展目標(biāo)均存在較大差異，沒有一套單一的適用于所有城市的統(tǒng)一解決方案。要綜合考慮城市發(fā)展定位、經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展水平、人口規(guī)模、區(qū)位特點(diǎn)，因地制宜，找準(zhǔn)定位，找到各類城市有針對(duì)性的發(fā)展路徑?？傮w而言，應(yīng)支持特大型城市對(duì)標(biāo)國際先進(jìn)水平，打造世界級(jí)的智慧城市群；省級(jí)城市發(fā)揮輻射帶動(dòng)作用，形成區(qū)域性經(jīng)濟(jì)社會(huì)活動(dòng)中心；地級(jí)市、縣級(jí)市著眼城鄉(xiāng)統(tǒng)籌，縮小數(shù)字鴻溝，促進(jìn)均衡發(fā)展；推動(dòng)新城新區(qū)、小城鎮(zhèn)特色化、差異化發(fā)展。

在各類智慧城市中，新城新區(qū)將成為下一階段率先探索創(chuàng)新的亮點(diǎn)。新城新區(qū)是新型城鎮(zhèn)化的新載體，是發(fā)展智慧城市的試驗(yàn)田，新城新區(qū)以城市信息模型為關(guān)鍵技術(shù)建設(shè)數(shù)字孿生城市或?qū)⒊蔀橄乱粋€(gè)風(fēng)口。數(shù)字孿生城市是基于數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)、軟件定義、平臺(tái)支撐、虛實(shí)交互的城市信息模型（CIM），使數(shù)字城市與現(xiàn)實(shí)城市同步規(guī)劃、同步建設(shè)，實(shí)現(xiàn)全過程、全要素?cái)?shù)字化，做到城市全狀態(tài)實(shí)時(shí)化和可視化和城市管理決策與服務(wù)協(xié)同化和智能化。雄安新區(qū)、北京副中心均已廣泛應(yīng)用CIM技術(shù)開展數(shù)字孿生城市建設(shè)。