李德仁院士：智慧城市=數(shù)字城市+物聯(lián)網(wǎng)+云計(jì)算

　　城鎮(zhèn)化不僅是中國也是當(dāng)今世界上最重要的社會(huì)、經(jīng)濟(jì)現(xiàn)象之一。21世紀(jì)初，全球人口的半數(shù)以上生活在城市地區(qū)，并且這種趨勢(shì)仍在加劇，隨之而來的是大都市和城市群，這在人口密集的亞洲表現(xiàn)得尤為明顯。作為全球人口最多的國家，中國在城鎮(zhèn)化過程中衍生出人口超千萬的超大城市是必然的，然而，很多問題也隨之而來。

　　智慧城市：解決城鎮(zhèn)化進(jìn)程中各種“城市病”

　　城鎮(zhèn)化進(jìn)程中涌現(xiàn)出了各種“城市病”，主要集中在以下方面：

　　1當(dāng)前超大城市地面沉降問題日益凸顯。我國現(xiàn)在有超過50個(gè)城市發(fā)生地面沉降，地面沉降是一種嚴(yán)重的自然災(zāi)害，會(huì)危及到城市基礎(chǔ)設(shè)施的安全;

　　2極端環(huán)境下城市災(zāi)害頻發(fā)。超大城市的發(fā)展改變了土地利用性質(zhì)，當(dāng)城市不透水面占75%以上后，55%的降水需要靠地表徑流來排，可以說，不透水層變化從根本上改變了降水再分配。由此帶來的影響我們都已經(jīng)深刻感受到了，近年來城市特大暴雨頻發(fā)，給老百姓的生活帶來很多不便，甚至?xí)＜暗缴?，?duì)城市的經(jīng)濟(jì)也造成了巨大的損失;

　　3交通擁堵問題突出。中國和國外城市特別是超大城市現(xiàn)有的交通系統(tǒng)存在著很多問題，高峰期交通擁堵、停車難、公共交通出行難、交通管理難……城市交通發(fā)展面臨著交通安全和通行效率的雙重挑戰(zhàn);

　　4城市能源問題。大城市現(xiàn)有能源系統(tǒng)也面臨著挑戰(zhàn)，綠色能源生產(chǎn)不可持續(xù)，能源使用效率低。

　　上述這些“城市病”需要通過智慧城市來幫助解決。智慧城市對(duì)經(jīng)濟(jì)轉(zhuǎn)型發(fā)展、城市智慧管理和對(duì)大眾的智能服務(wù)具有廣泛的前景，從而使得人與自然更加協(xié)調(diào)發(fā)展。

　　智慧城市=數(shù)字城市+物聯(lián)網(wǎng)+云計(jì)算

　　“智慧城市”可以簡單定義為“數(shù)字城市+物聯(lián)網(wǎng)+云計(jì)算”。數(shù)字城市是一個(gè)網(wǎng)絡(luò)空間、虛擬空間，在其中我們將現(xiàn)實(shí)城市的東西裝到互聯(lián)網(wǎng)上，可以在網(wǎng)上看到城市的信息、實(shí)體。但僅僅這樣還不行，因?yàn)樗鼪]有與現(xiàn)實(shí)城市關(guān)聯(lián)，要通過物聯(lián)網(wǎng)將現(xiàn)實(shí)城市與數(shù)字城市關(guān)聯(lián)起來，物聯(lián)網(wǎng)就是將各種城市人流、物流信息實(shí)時(shí)往上輸送。但這又出現(xiàn)一個(gè)問題，物聯(lián)網(wǎng)有上億傳感器，收上來的數(shù)據(jù)是需要計(jì)算、分析和控制反饋的，而傳感器并沒有計(jì)算功能，所以云計(jì)算出現(xiàn)了。物聯(lián)網(wǎng)和云計(jì)算可以說是一對(duì)孿生兄弟。

　　在智慧城市的建設(shè)和應(yīng)用中，傳感器網(wǎng)絡(luò)將產(chǎn)生反映自然和人類活動(dòng)的百萬兆級(jí)甚至萬億兆級(jí)數(shù)據(jù)，使世界進(jìn)入真正的大數(shù)據(jù)時(shí)代。數(shù)字城市是周圍組織的基礎(chǔ)，互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)是實(shí)現(xiàn)互聯(lián)互通的手段。一個(gè)智慧的城市，需要運(yùn)用物聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算、時(shí)空大數(shù)據(jù)集成等新一代信息技術(shù)，來促進(jìn)城市規(guī)劃、建設(shè)、管理和服務(wù)智慧化的新理念和新模式，以解決空間文化、處理傳輸、實(shí)時(shí)處理、及時(shí)反饋等服務(wù)，實(shí)現(xiàn)全球無縫的智能化。

　　城市建設(shè)要實(shí)現(xiàn)真正的智慧，就要充分利用時(shí)空數(shù)據(jù)的作用。時(shí)空大數(shù)據(jù)經(jīng)過存儲(chǔ)、處理、查詢和分析后，可以更好地用于各類應(yīng)用從而提供智慧服務(wù)。2012年12月27日，北斗云服務(wù)平臺(tái)已對(duì)中國以及周邊地區(qū)正式提供運(yùn)營服務(wù)，其定位和測(cè)速的高精度可用于智慧交通中車輛控制和智能駕駛。未來，我國將推行60～80顆衛(wèi)星組網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)一星多用、多網(wǎng)融合、實(shí)時(shí)服務(wù)，提高遙感和導(dǎo)航的精度，實(shí)現(xiàn)時(shí)空大數(shù)據(jù)的采集，并形成數(shù)據(jù)模型。借助遙感云大數(shù)據(jù)的相關(guān)技術(shù)，能夠有效破解當(dāng)前城市面臨的許多困局。例如，可以實(shí)現(xiàn)城市范圍內(nèi)洪水淹沒范圍分析，室內(nèi)外高精度手機(jī)連續(xù)位置定位和實(shí)時(shí)導(dǎo)航，提供與位置相關(guān)的各類服務(wù)或需求解決方案等等。

　　智慧城市要求各省市將各類應(yīng)用中的時(shí)空大數(shù)據(jù)進(jìn)行有效管理，并按照實(shí)際需求進(jìn)行處理、存儲(chǔ)、分析并提供相應(yīng)服務(wù)，滿足從室外到室內(nèi)、從天上到地下的各類智慧應(yīng)用。

　　充分挖掘時(shí)空大數(shù)據(jù)的價(jià)值

　　基于數(shù)據(jù)表達(dá)、信息組織與知識(shí)發(fā)現(xiàn)等不同層次的數(shù)據(jù)挖掘方法，實(shí)現(xiàn)時(shí)空大數(shù)據(jù)的深度挖掘，是時(shí)空大數(shù)據(jù)的優(yōu)勢(shì)所在。例如，利用GIS數(shù)據(jù)的挖掘，構(gòu)成生態(tài)智能管理系統(tǒng)，形成現(xiàn)代管制方法，可以加速解決防洪防澇、綜合發(fā)電等各項(xiàng)問題。

　　通過夜光影像、人口密度、土地覆蓋等數(shù)據(jù)收集城市人口活動(dòng)的變化強(qiáng)度，建立模型，并對(duì)人的行為認(rèn)知進(jìn)行研究分析，可以幫助解決城市建設(shè)的問題。同時(shí)，通過對(duì)視頻數(shù)據(jù)的挖掘和對(duì)夜光影像的長時(shí)間序列分析(夜光影像能夠較好的分析行為、理解數(shù)據(jù)、并將數(shù)據(jù)自動(dòng)壓縮)，可以利用其評(píng)估不同區(qū)域受到武裝沖突的影響程度，維護(hù)城市的安全。

　　利用遙感數(shù)據(jù)的挖掘，可以實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)遙感監(jiān)測(cè)，提取農(nóng)作物信息作為農(nóng)作物長勢(shì)監(jiān)測(cè)或產(chǎn)量估算的模型參數(shù)，進(jìn)一步進(jìn)行農(nóng)作物產(chǎn)量統(tǒng)計(jì)分析，為經(jīng)濟(jì)發(fā)展提供參考。

　　建設(shè)智慧城市運(yùn)營中心

　　智慧城市建設(shè)是一個(gè)系統(tǒng)工程，需要每個(gè)城市根據(jù)自身的特點(diǎn)，在做好頂層設(shè)計(jì)后統(tǒng)一規(guī)劃，建立智慧化的城市運(yùn)營中心，根據(jù)實(shí)際需要來運(yùn)營，并將其變成城市運(yùn)行監(jiān)控的指揮調(diào)度中心和智慧服務(wù)中心，使其可視化、可控化、智能化，持續(xù)優(yōu)化的發(fā)展下去。由此，企業(yè)可以重組生產(chǎn)資源，改良商業(yè)模式，獲得更大效益;市民則可以享受更好的社會(huì)化服務(wù)，使生活的幸福感得到充分的提升。

　　智慧城市的建設(shè)是“一把手”工程，要抓好智慧城市建設(shè)的中心，推動(dòng)每個(gè)城市的發(fā)展，形成技術(shù)鏈、數(shù)據(jù)鏈、價(jià)值鏈。智慧城市建設(shè)過程中將產(chǎn)生的大數(shù)據(jù)問題既是下一代科學(xué)研究的前沿問題，也是推進(jìn)智慧城市發(fā)展的源動(dòng)力，需要有針對(duì)性地加快有關(guān)大數(shù)據(jù)的技術(shù)創(chuàng)新和重點(diǎn)攻關(guān)研究，推動(dòng)和加速智慧服務(wù)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，助力讓城市更加科學(xué)、高效、低碳和安全地運(yùn)行。

文/ 中國科學(xué)院院士、中國工程院院士、攝影測(cè)量與遙感學(xué)家李德仁