宏观 | 中国新型智慧城市发展进程与趋势

摘要:随着城市物联网的完善以及网络信息的增加,大量用户生成的内容、音频、文本、视频、图片等非结构性数据成为大数据的主体,单一的大数据技术无法满足数据储存和分析,亟需构建大数据平台来适应新的需求。

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城镇化进程的不断推进,给城市规划、建设、管理和发展带来更多的挑战和压力。在此背景下,中国在以往智慧城市理论和实践基础上,进一步提出建设新型智慧城市。近年来,中国很多城市先后开展了智慧城市试点工作,有效地改善了公共服务水平、提升了管理能力、促进了城市经济发展。

2016年4月11日,国家发展和改革委员会、中国共产党中央网络安全和信息化委员会共同主持召开“新型智慧城市‘部际协调工作组’第一次会议”,会议指出,推进新型智慧城市建设是党中央、国务院立足于中国信息化和新型城镇化发展实际,为提升城市管理服务水平、促进城市科学发展而做出的重大决策,是落实新型工业化、信息化、城镇化、农业现代化、绿色化同步发展的积极实践,要以“五大发展理念”为指引,用新思路、新方式、新手段推动中国智慧城市新的发展。

2016年10月9日,习近平总书记在中共中央政治局第36次集体学习时明确指出:要深刻认识互联网在国家管理和社会治理中的作用,以推行电子政务、建设新型智慧城市等为抓手,以数据集中和共享为途径,建设全国一体化的国家大数据中心,推进技术融合、业务融合、数据融合,实现跨层级、跨地域、跨系统、跨部门、跨业务的协同管理和服务。

近年来,中国新型智慧城市发展呈现出良好的发展态势,在政策环境、基础设施、应用体系3个方面进展显著,并正在人工智能支撑下向纵深方向发展。

政策环境持续利好,领航新型智慧城市发展 

国家高度重视信息化与智慧城市建设。围绕“互联网+政务服务”、信息整合、新一代人工智能等多个领域,相继出台了多项政策措施,部分地方政府紧抓发展机遇,发布相关政策文件,统筹谋划城市信息化和智慧城市建设。

国家层面

党的十九大明确提出数字中国、智慧社会、网络强国的发展远景,要求围绕人民的教育、社保、优质就业、精准扶贫、健康管理和社会治理开展工作,为智慧城市的建设明确了新的发展路径。提出要推动互联网、大数据、人工智能和实体经济深度融合,发展数字经济、共享经济,培育新的增长点、形成新动能,加强水利、铁路、公路、水运、航空、管道、电网、信息、物流基础设施网络建设等举措,也将为城市信息化发展提供新的支撑。

中共中央、国务院先后颁布了《新一代人工智能发展规划》《关于进一步扩大和升级信息消费持续释放内需潜力的指导意见》《关于深化“互联网+先进制造业”发展工业互联网的指导意见》《推进互联网协议第六版(IPv6)规模部署行动计划》《国家创新驱动发展战略纲要》《关于促进移动互联网健康有序发展的意见》等政策,明确提出以信息化驱动现代化为主线,推动大数据、信息共享和智慧社会的发展。

部委层面

2017年4月,中华人民共和国工业和信息化部印发了《云计算发展三年行动计划(2017—2019年)》,提出中国云计算发展的指导思想、基本原则、发展目标、重点任务和保障措施;推出《移动互联网综合标准化体系建设指南》,着力构建移动互联网标准体系。《国家发展改革委关于印发“十三五”国家政务信息化工程建设规划的通知》中指出,要形成共建共享的一体化政务信息公共基础设施大平台,总体满足政务应用需要。

原国土资源部和原国家测绘地理信息局颁布《关于推进国土空间基础信息平台建设的通知》,明确了国土空间基础信息平台建设的目标任务和总体要求;国家标准化管理委员会发布国家标准《智慧城市——技术参考模型》及《新型智慧城市评价指标》。其中,《智慧城市——技术参考模型》指出了智慧城市概念参考框架,规定了信息通信技术支撑的智慧城市业务框架、知识管理参考模型和技术参考模型,以及智慧城市建设的技术原则和要求。《新型智慧城市评价指标》包括惠民服务、精准治理、生态宜居、智能设施、信息资源、网络安全、改革创新以及市民体验等8个一级评价指标(图1),是开展新型智慧城市评价工作的主要依据,是引导中国各地新型智慧城市健康发展的重要手段。

   

图1  新型智慧城市评价指标体系

国家发展和改革委员会办公厅印发了《关于组织实施2018年新一代信息基础设施建设工程的通知》,指出加快推进“宽带中国”战略实施,要求以直辖市、省会城市及珠三角、长三角、京津冀地区等为重点,开展5G规模组网建设及应用示范工程。构建量子保密通信网络运营服务体系,进一步推进其在信息通信领域及政务、金融、电力等行业的应用,也为新型智慧城市的发展提供更好的网络支撑。

地方层面

北京、天津、上海、重庆、广东、江苏、浙江、安徽、山东、宁夏等省级政府大力推进新型智慧城市建设。对“互联网+”公共资源交易、政务信息系统整合共享、智慧监管、智慧消防、智慧审批、智慧金融、智慧家庭等做出具体工作部署。同时,广州、深圳、南京、杭州、宁波、福州、合肥、银川等城市政府发布了贯彻落实中央有关云计算、大数据、物联网及信息化建设政策法规的文件,积极打造新型智慧城市,推动智慧医院、智慧社区、智慧菜市、智慧交通、智慧网络、智慧人防、智慧物流、智慧城管等领域的广泛应用。

 基础设施创新发展,支撑新型智慧城市建设 

基础设施是智慧城市的核心,是支撑智慧城市健康运转的生命线和可持续发展的基石,其建设水平直接决定了智慧城市的发展前景。相关研究指出,智慧城市是硬件基础设施(或物质资本)和知识通信与社会基础设施使用及其质量的集合,通过使用新的数字技术协同和整合传统的基础设施是推动智慧城市基础设施升级的重要途径。

目前来看,智慧基础设施主要包括3方面内容(图2)。1)经过智能化改造的传统基础设施,包括对水、电、气、热管网,以及道路、桥梁、车站、机场等设施的感知化与智能化建设;2)信息网络基础设施,包括宽带、物联网、三网融合等,这是智慧城市的信息传输系统;3)信息共享基础设施,包括时空信息云平台、信息安全服务设施等,这是智慧城市的公共数据存储、信息交换及运营支撑平台。

   

图 2  智慧城市基础设施构成

目前,中国新型智慧城市基础设施建设不断深入。宽带中国战略稳步推进、5G试点开始启动,进一步提高了城市信息基础设施能力。通信卫星与导航技术的新成果,提升了城市信息获取能力及其在城市建设、环境监测、应急减灾等领域的应用。大数据中心和时空信息云平台的不断建设与演进,拓展了大数据与云计算在智慧政务、智慧城管、智慧交通、智慧医疗、智慧养老、智慧环保等领域的应用。

互联网和通信技术新发展,提高城市信息基础设施水平

宽带网络是中国新型智慧城市发展的战略性公共基础设施,发展宽带网络对促进信息消费、拉动发展方式转变具有重要支撑作用。近几年,中央提出转变经济发展方式,加速“宽带中国”建设和信息化与工业化深度融合,从根本上转变经济发展方式。随着“宽带中国”建设的稳步推进,宽带提速效果明显。中国移动宽带用户使用4G网络访问互联网的速率明显提升,5G发展也再次取得突破,在全球范围内首次实现基于3GPP R15标准的5G基站到终端的连通。

2018年1月,中国互联网络信息中心(China Internet Network Information Center, CNNIC)发布第41次《中国互联网络发展状况统计报告》,报告显示,截至2017年12月,中国网民规模达到7.72亿,占全球网民总数的25%,互联网普及率为55.8%,超过全球平均水平(51.7%)4.1%,超过亚洲平均水平(46.7%)9.1%,手机网民规模达7.53亿,占总网民的97.5%。《全球城市信息化发展报告2017》也显示,在选取的当今世界最具规模的20个城市中,北京、上海在全球智慧城市排名分别为第14、15位。

智慧城市是新的信息技术革命和科技变革的产物,用更加智慧、便捷的方式处理城市问题,方便城市居民生活、提升城市竞争力和创新力。发展互联网通信技术与推进智慧城市建设相辅相成,密不可分,通过通信技术发展能够实现经济结构的调整,将新的思维模式、新型服务模式在传统产业、政府服务、社会管理、文化娱乐等领域得到广泛应用,打造移动互联网,有助于实现信息惠民和新型智慧城市建设。如在文化娱乐行业,移动直播有望迎来爆发式增长,据《网络直播行业商业模式创新与投资机会深度研究报告》指出,2017年在线直播用户规模达到3.98亿人,增长率为28.4%,预计2018年在线直播用户规模达4.60亿人,2019年达5.07亿人。

遥感卫星与导航技术新成果,拓宽城市信息获取途径

遥感技术是智慧城市“六个一”建设理念(即一个体系架构、一张天地一体栅格网、一个通用功能平台、一个数据集合、一个城市运行中心、一套标准)中,“一张天地一体化的城市信息服务栅格网”的关键技术之一,其具有空间覆盖广阔、快速高效、信息丰富等特点,是城市空间信息的动态采集与监测不可或缺的重要技术手段。随着遥感技术的发展,遥感数据已经具有明显的大数据特征,遥感进入大数据时代。   

中国卫星遥感获取数据技术不断成熟,取得新的进展。中国气象局与国防科工局联合发布了中国新一代静止轨道气象卫星风云四号获取的首批图像与数据(图3),标志着中国静止轨道气象卫星成功实现了升级换代,并成功发射“风云三号04星”,成为国际上最先进的宽幅成像遥感仪器之一。中国也因此成为世界上在轨气象卫星数量最多、种类最全的国家,全方位提供气象、海洋、林业、农业等应用领域的观测信息。中国自主研制的“高景一号”(SuperView-1)01/02高分辨率商业遥感卫星成功接收了全球范围内的影像,标志着中国首个完全自主研制的0.5 m级高分辨率商业遥感卫星星座正式具备运营能力。

图3  风云四号A星第一套图像

北斗卫星导航系统是中国正在实施的自主发展、独立运行的全球卫星导航系统,使中国成为继美国、俄罗斯之后又一个拥有独立自主卫星导航系统的国家。该导航系统性能稳定、使用方便,具有定位、测速、授时、短报文通信功能,是智慧城市的重要基础设施,对智慧城市中的抗震救灾、海洋渔业、交通运输、物流、物联网等行业的发展发挥至关重要的支撑作用。

目前,中国自主研制的北斗全球导航卫星系统进入快速发展的第3个阶段。中国国家认证认可监督管理委员会与工业信息化部电子司指导下的汽车联网产品认证联盟,推出了中国自主研制的“米级快速定位北斗芯片”,导航精度从原来的10 m提升到1~2 m,结束了中国高精度卫星导航定位产品“有机无芯”的历史,标志着中国自主可控的北斗卫星导航即将进入米级定位时代(图4)。

   

图4  北斗导航在交通和手机导航领域中的应用

此外,中国卫星导航定位基准服务系统建成并启用。该系统是目前中国规模最大、覆盖范围最广的卫星导航定位服务系统,可向公众提供免费开放,实时亚米级导航定位服务,并向专业用户提供厘米级、毫米级定位服务。该系统包括410座国家级卫星导航定位基准站,统筹了各省级测绘地理信息部门的2300余座基准站,利用高速数据传输网络连接国家和30个省级数据中心,形成了覆盖全国的卫星导航定位服务“一张网”。 

大数据中心建设日臻完善,提升城市信息处理能力

随着城市物联网的完善以及网络信息的增加,大量用户生成的内容、音频、文本、视频、图片等非结构性数据成为大数据的主体,单一的大数据技术无法满足数据储存和分析,亟需构建大数据平台来适应新的需求。大数据平台可以促进数据的共享、开放和交换,有利于推进简政放权、创新政府治理方式、优化市场服务并加强市场监管。

从应用领域看,大数据平台主要应用在电子商务、公共安全、公共交通、电信、仿真等领域,可以划分为电力大数据平台、公共交通大数据评估、电信大数据平台、水务大数据平台等。

从系统构建看,通常分为数据采集层、计算存储层、能力服务层、应用层、平台管理层等。通过对国内外在大数据方面的研究工作进行分析,可以发现目前大数据平台的研究还比较零散,许多公共安全、电子政务等业务信息系统还停留在初级处理水平,缺乏综合性的开发应用。

在实践层面,随着新型城镇化和“互联网+”的不断推进,新型智慧城市发展进入以海量数据为主的阶段,为深化互联网与社会经济领域的融合并推进大数据发展和应用,各省市相继开展政府大数据平台的建设实践。2017年11月,第二届“中国数坝”暨中国互联网大会“支撑冬奥张家口赛区”峰会在张家口召开,会议围绕京津冀大数据综试区的建设,大数据资源的汇聚与应用为核心,打造对接互联网、大数据资源的合作平台,与业界共同探讨和分享利用大数据推动京冀产业结构转型升级的模式与经验。

2017年12月,在世界智能制造大会“制造业+大数据技术”主题论坛上,江苏省、浙江省、上海市大数据联盟举办了合作备忘录签署仪式,共同推动江浙沪三地工业云、工业大数据平台建设,加快相应大数据应用,推动大数据共性技术在制作行业的推广及应用,助力完善行业大数据标准建设和大数据发展资源流通与互补,实现资源共享、共同发展。

时空信息云平台建设,支撑城市管理与服务决策

随着智慧城市的发展,数字城市阶段的地理信息公共服务平台体现出一些不足,如数据应用内容单一、共享方式单一、实时数据稀缺、运行维护工作量大等,直接导致对时空信息云平台的建设需求。智慧城市时空信息云平台是通过泛在网络、传感设备、智能计算等新型高科技手段,实时汇集城市各种时空信息,而形成的更透彻感知、更广泛互联、更智能决策、更灵性服务和更安全可靠的地理信息服务平台,智慧城市地理空间信息基础设施的重要的、基础性的内容。智慧城市时空信息云平台具有体验性更好、实时性更强、移动性更大、可控性更高、自主性更多等优点,通过云平台建设可以实现智慧城市内地理信息资源的广泛共享和充分应用,降低各部门、行业获取信息的难度。从技术架构体系来看,新型智慧城市时空信息云平台基于云架构,由基础设施服务层(Infrastructure as a Service, IaaS)、大数据层(Data-as-a-service, DaaS)、平台服务层(Platform- as- a- Service, PaaS)、多维应用层(Software-as-a-Service, SaaS)构成(图5)。

   

图 5  新型智慧城市时空信息云平台架构

原国家测绘地理信息局于2017年发布《智慧城市时空大数据与云平台建设技术大纲》,要求各地区加快智慧城市时空信息云平台建设试点,指导开展时空大数据及时空信息云平台构建。该技术大纲为各个城市时空信息云平台建设提供了基本指导,平台的建设能够充分发挥时空信息的基础性和纽带作用,规范和引导智慧城市空间信息化发展。

随着新型智慧城市规划建设的深入,中国掀起了建设新型智慧城市时空信息云平台的热潮。济宁市、宁波市、武汉市、雄安新区、郑州市、云南省等地相继启动了智慧城市时空信息云平台建设的序幕。2017年10月,雄安新区举行“智慧时空大数据助力雄安新区建设高端论坛”,提出要建设“智慧雄安时空大数据与云平台”,并在空间规划、生态监测、智慧社区、公众服务等多方面开展示范应用。同时,要求开展雄安新区新型基础测绘建设示范。创新建立雄安新区实体化、三维化、时空化、地上地下一体化的新型基础测绘产品。2017年11月初,“智慧武汉时空信息云平台”作为中国首个智慧城市时空信息云平台建成,平台以时空信息为载体,整合了城市人口、法人、房屋等基础信息8500项2.5亿条,积聚了1803层专题信息,在城市规划、国土资源管理、社会管理创新、智慧税务、智慧水务、网上群众服务、智慧城管、应急指挥及公众服务等30多个领域开展应用。2017年11月底,“智慧重庆时空信息云平台国家试点”项目通过验收,该平台以云计算、物联网、大数据、智能计算、移动互联网等新型技术为依托,是重庆市信息化建设的重要时空基础设施和全市社会公共信息资源共享交换唯一权威平台。

 应用体系不断拓展,彰显新型智慧城市作用 

在城市信息基础设施支撑下,新型智慧城市应用体系不断拓展,智慧应用已涵盖智慧政务、智慧城管、智慧规划、智慧商务、智慧交通、智慧医疗、智慧养老、智慧环保等城市规划、建设、管理、运维等诸多领域。

智慧政务取得新突破,支撑政府管理服务能力提升

大数据和智能化设备的相继出现和应用,移动互联网大潮的到来,使当前的社会治理模式迫切需要进行现代化变革,促进了新型电子政务组织即智慧政务的形成与发展。智慧政务并非是一种全新的政务形式,而是电子政务发展到一定程度以后的高级阶段,其实质是将信息高效处置机制引入公共部门政务流程中,进而实现政务透明化、科学化与智能化。学界普遍认为智慧政务是依托大数据、云计算等信息技术,优化政府治理的理念、方式、手段、内容,以实现政府运行廉洁高效、公共治理集约精准、公共服务便捷惠民、社会效益显著突出的一种全新政务运营模式,智慧政务的提出是基于智慧城市和智慧社会这一大背景和宏观体系,在新型智慧城市的规划与建设中,智慧政府无疑是其中的一个重点领域,智慧政务是搞好智慧城市建设的关键因素。

由于智慧政务呈现出简便、透明、自治、移动、实时、智能和无缝对接等特征,通过智慧政务建设可以使得城市的智慧之路更加顺畅,其优势主要表现在3个方面。1)可以充分利用网络信息化的优势,转变传统政务工作模式以及政府管理工作模式,使政府信息资源由原来的“分散”管理模式逐步转变为“集中”管理模式;2)可以为城市各个单元之间协调行动、政府与公众之间有效合作提供基础;3)在公共安全、医疗卫生、城市管理、民生服务等领域,围绕管理模式和服务模式创新,构建便捷高效和安全可靠的智能化社会管理和公共服务体系。

国家有关部委从制度设计和顶层规划层面推动智慧政务健康发展。2017年,国家发展与改革委员会印发了《“十三五”国家政务信息化工程建设规划》,对于推动政务信息化建设集约创新和高效发展,形成满足国家治理体系和治理能力现代化要求的政务信息化体系具有重要意义。

同时,一些城市积极地进行智慧政务的实践探索,取得了一系列进展。如银川市推进实体政务服务大厅与网上市民大厅线上、线下深度融合,推进行政审批全程电子化、网络化,促进“不见面,马上办”式审批全面提速;建立起“24小时不打烊”自助便民服务体系,通过多端口、多渠道为市民提供全天候、多领域、自动化“不见面”的政务服务。合肥市召开“互联网+政务服务”工作推进会,依托市级大数据平台建设,大力推进政务信息系统和资源整合共享,为“互联网+政务服务”平台提供数据信息;已经建成市级政务信息资源交换共享平台,汇集了50家单位、161个业务系统、15.5亿条数据信息;完成市级平台与省级平台对接工作,实现了省级统一身份认证、统一支付功能调用,确保省、市平台之间政务服务事项的实时下发和市级全过程办件信息的实时上报。

建设智慧规划信息平台,助力城市协同发展

目前,智慧城市建设速度很快,在“天地图”、“互联网+政务服务”等政府改革措施大力推进的背景下,开展“多规合一”信息平台建设,不仅可以协调不同空间规划在规划期限、规划目标、功能定位等方面存在明显的差异,还可以整合国家发展改革委、国土资源部、住房和城乡建设部、生态环境部、交通运输部、国家林业局等十几个部门的专业规划与管理数据,实现“多规”数据在同一个平台上的信息联动共享和实时更新,实现一个市县一本规划、一张蓝图,解决现有各类规划自成体系、内容冲突、缺乏衔接等问题,进一步提升城市信息化和智慧城市建设。

因而,在智慧城市视角下考虑“多规合一”信息平台,将智慧城市相关大数据、云服务、物联网等信息技术应用于多规合一平台,成为促进空间信息数据共享共建、加强各规划编制过程衔接、消除部门壁垒、强化政府职能的重要手段。

2014年8月,国家发展改革委、国土资源部、住房和城乡建设部、生态环境部推动了“多规合一”试点工作,“多规合一”信息平台陆续在全国各省地市投入建设并不断发展完善。海南省、宁夏回族自治区、厦门市、广州市、南京市、沈阳市、长春市、温岭市、嘉兴市、大理市、德清县等地均建设了“多规合一”信息平台。

建设智慧城管大数据平台,提高城市管理质量

城市管理是城市健康运行和经济社会持续发展的基础保障,城市管理数字化、精细化、智能化、社会化是中国新型智慧城市发展战略的重大要求。   

伴随中国城市化进程的不断推进,城市管理面临着新形势下的一系列挑战,为破解城市管理困局,智慧城管应运而生。本质上,智慧城管建设起源于数字城管,是数字城管的升华与拓展,指充分利用物联网、云计算、移动互联网等新一代信息技术,强化信息获取自动化、监督管理精细化、业务职能协同化、服务手段多样化、辅助决策智能化、执法手段人性化,最终实现城市管理要素、城市管理过程、城市管理决策等全方位的智慧化。

智慧城管是智慧城市建设的重要构成部分,在智慧城市建设中,进一步合理运用城管信息技术,会不断提升城市经济和环境的检测指标,推进辅助城市进行管理。智慧城管是基于物联网总体架构,自下向上分为感知层、传输层、支撑层、应用层,同时建设安全保障体系、标准规范体系作为支撑(图6)。通过智慧城管大数据平台建设,可以整合城市管理资源,规范城市管理行为,提高城市管理效能。借助于城管地图,实现科学部署和智能指挥,满足对城市全天候、无缝隙、精细化管理的要求,其采用“万米单元网格法”实现城市部件和事件的管理,及时发现并处理各类城市问题,提高了城市管理的效率。智慧城管已成为智慧城市建设的重要构成部分,在智慧城市建设中,进一步合理运用城管信息技术,会不断提升城市经济和环境的检测指标,推进辅助城市进行管理。

图 6  基于物联网的智慧城管总体架构

住房和城乡建设部于2012年底发布的《国家智慧城市试点暂行管理办法》,为推进智慧城管建设提出了新的要求,也明确了新的方向。很多城市勇于创新实践,进行了智慧城管管理平台建设,取得了显著的成效,为开展推进智慧城管积累了宝贵的经验。2017年1月,长沙市雨花区智慧城市管理平台正式运行,实现了信息采集智能化,实现了“大城管”,将城管、环卫、园林等纳入统一管理,系统与公安部门的“天网”实现对接,并启用无人飞机,对重点区域和