2020智慧城市建设的4条发展路径 ​

高速率、低时延、大连接，5G的这几个核心特性中，对用户而言，其实早期能体验到的只是增强移动宽带的提速效果，但对城市而言，低时延和大连接才是通过物联网赋能智慧城市发展的关键特征。

作为重要的基础设施，5G的普及未来对无人驾驶、远程教育、远程医疗、VR/AR等领域会有决定性的促进作用。2020年，作为5G网络建设普及的早期阶段，物联网和应用生态建设进展会比较有限，与之相关的最大变革会体现在5G基站大量密集建设过程中，与城市空间的深度融合。

目前市面上的各种一体化智能灯杆，都是响应这种趋势的产品。但除了摄像头、环境监测等基本能力的简单集成以外，需要更全面考虑城市新型基础设施的整体架构和新的形态。

其中，通过智能感知设备的全面部署和城市基础设施的物联网改造，建立地上地下一体化的全面感知网络和基础设施系统的智能控制能力，是最为关键的环节。

2020年初，雄安新区发布了智能基础框架体系和首款智能接入设备，将智能基础设施作为城市基础设施体系的新成员，感知数据作为传统城市“七通一平”的拓展。突出基础设施的空间覆盖和贯通互联，提出包括通用感知终端、智能接入设备、边缘计算节点、接入机房、传输管道、社区级处理中心、汇聚机房、城市级处理中心等智能基础设施体系。

雄安的创新实践必将引领中国智慧城市的建设重点从软件、应用、大脑等产品真正延伸到城市空间和基础设施的重新定义。

近年来，由于我国各级政府对智慧城市建设的主导地位，数字政府几乎已经成为智慧城市的同义词。2019年出现的几个数十亿元规模的单一来源采购数字政府大单，也让互联网和ICT巨头们在这一领域的投入持续加大。
 
随着各地大数据管理局的陆续建立，数字政府的建设和运营机制也在发生变化，并与行政管理体制的变革息息相关。技术以外的治理痛点逐渐成为焦点，简单的IOC展示大屏模式已经不能满足政府治理的需求。
 
各地大数据管理局成立之后，尽管职能分工各有差异，但共同点都是对政府数据资源的统筹和协调。而在具体建设层面，大数据管理局的关注重点往往会跳出以往智慧城市建设聚焦的部门和行业应用，而更多关注跨部门应用和超级应用，超级APP、领导驾驶舱和数据共享交换平台是其中最为典型的几类。
 
超级APP，原意是指那些拥有庞大的用户数，成为用户手机上“装机必备”的基础应用。而在智慧城市场景下，超级APP是指架构于智慧城市核心支撑平台和行业系统之上的综合性应用，通过整合各部门、各领域现有公共服务入口，集成公共服务内容，建立基础性公共服务平台，汇聚用户使用频率高、需求量大的服务事项，提供APP、小程序等多渠道、广覆盖的移动服务。
 
例如上海市的“随申办”、广东省的“粤省事”等。市民不需额外下载APP即可通过超级应用一站式获得政务服务、支付、电商、出行、订餐等各类服务，实现各门类、多渠道、广覆盖的服务触达。

▲上海市的“随申办”APP界面

随着智慧政务服务的全面普及深化，城市超级APP可能成为生活服务的新型基础设施。城市超级应用运行过程中所产生的政务数据，也是提升政务服务水平的重要驱动力量。
 
城市领导驾驶舱系统是一种专为现代城市各级管理者量身定制的特殊超级应用，是智能化、平台化的基于大数据技术的城市运行管理和辅助决策支持工具。
 
城市领导驾驶舱的核心能力是政府各部门各场景海量实时数据的接入，尤其是大量新兴基础设施运行的物联网数据，通过专门的人工智能算法进行降维处理，通过一系列功能模块满足各类城市管理需求。把巨大庞杂的多维数据按照不同的事务而非部门事权去抽取和建模，形成更符合高维城市治理需求的新型平台。
 
用于政务数据资源有效共享和应用的数据共享交换平台是提升城市治理能力的关键应用。政务数据资源存在数据流通共享难、数据监督管控难、数据安全有效保障难等诸多问题。

面对大量政务数据跨系统、跨部门、跨业务的信息共享和业务协同需求，区块链等新技术的应用，正在大幅提升智慧城市的供给能力，为政府数据的融合共享以及新一代政务云的发展提供了新的契机。基于区块链“分布式”的特点，可以打通部门间的“数据壁垒”，实现信息和数据共享。
 
与中心化的数据存储不同，区块链上的信息都会通过点对点广播的形式分布于每一个节点，没有中心点，通过“全网见证”实现所有信息的“如实记录”，并且如果区块链的分布式储存架构节点越多，数据存储的安全性就越高。
 
在公共服务领域，区块链能够实现政务数据跨部门、跨区域共同维护和利用，为市民带来更好的政务服务体验。华为在北京建设的“目录区块链”，已经实现了数据变化的实时探知、数据访问的全程留痕、数据共享的有序关联，很大程度上解决了数据缺位、越位、随意流转、协同无序、管理失控等问题。

2019对无人驾驶企业来说是艰难的一年，大量初创公司倒闭，车企的无人驾驶团队也纷纷解散。与所有人工智能细分领域一样，无人驾驶结束了盲目乐观，而进入了更加稳健和务实的阶段。有一个说法，从2020年开始，全球汽车工业将会用一个车型周期的时间，向智能电动车产业过渡。
 
我国此前发布的《节能与新能源汽车技术路线图》指出，到2020年，驾驶辅助/部分自动驾驶车辆市场占有率将达到50%。日本、法国、美国等近年制订的相关法律法规也纷纷把2020年定为自动驾驶上路实用的节点。
 
北京、广州、深圳长沙等城市都陆续发放了RoboTaxi所需的载人测试牌照，L4级别的无人驾驶出租车队开始了常态化试运营。加上园区、低速、非客运等特殊场景下的运营实践，以驭势、智行者为代表，很多中小厂商都找到了适合自己的产品和解决方案落地之路。

2020年初，在CES大展上，以大疆为代表的中国企业宣布量产了多款万元级的激光雷达设备，大幅降低了车载感知系统的成本，同时也为路侧大量部署提供了可能性。可以预见，在2020年，更低成本的无人驾驶方案将大大促进自动驾驶的规模化特色化落地运营。
 
丰田在2020CES大展上也发布了由BIG设计的编织城市（WovenCity）规划设计方案，是继Sidewalk Toronto之后又一个从街道和出行方式变革出发，探讨未来出行与建筑、居住、工作、生活方式之间紧密关联的城市设想。

▲丰田于2020CES大展上发布的未来城市规划图

方案提出了将原有道路断面系统重新分为机动车、非机动车和人行道三套彼此交织的道路系统，满足自动驾驶测试的要求，同样也是对未来生活方式的测试场。除此之外，AI和氢燃料电池等技术也为城市提供了安全和可持续发展的保障。
 
相信在2020年，也会有更多类似的城市空间规划层面的探索，为无人驾驶和行人提供更加安全、可靠和舒适的道路环境。传统机动车交通、慢行交通和无人驾驶交通的路权分配变革路径，也将在越来越多的试点城市落地过程中，推动城市规划的变革。

继阿里推出技术中台概念之后，各大企业也都在智慧城市领域提出了类似的数据中台和应用中台提法，将共性技术集成整合作为城市的数字化底座。依托海量数据建立全面的数字孪生模型是智慧城市中台最核心的能力。
 
城市信息模型（CIM, City Information Modeling）的概念将BIM对建筑完整信息数字化建模，用于设计、施工、使用、维护全生命周期管理的概念，扩展到了城市领域。
 
在空间范围和技术逻辑上，CIM的建设是“大场景的GIS数据+小场景的BIM数据+物联网”的有机结合。

已有的BIM技术对城市中各个建筑可以做到构件尺度的数字孪生，从而将建筑物的信息数字化；GIS技术则能够对城市尺度上的地形地貌、土地利用等宏观空间环境特征和人群特征、信息资金流动等城市中无形的社会经济活动信息进行结构化、历时性的储存。
 
而物联网技术通过城市传感器的广泛布设，一方面可以对BIM中建筑物的运营数据进行补充，更重要的是对交通流、大气水文等城市开放空间中的微观环境变化进行实时感知和收集。
 
BIM与GIS在空间范围上互补，数据结构上共通，每栋建筑可以看作GIS中的一个地物，每一根管道、路灯等城市基础设施也可看作BIM的一个构件。在此基础上嵌入物联网数据，又大大提升了数据空间和时间粒度的细化程度，实现对城市空间精细、全面、动态、实时的数字化。

在全面收集数据的基础上，CIM通过统一的数据平台将各领域不同维度的数据进行结构化、标准化整合。

一方面实现城市级数据的可计算，对任意空间范围内的建筑面积、容积率等空间指标和人口密度、车辆密度甚至用水用电量等社会经济指标进行统计分析，并可通过机器学习和仿真模拟挖掘规律、进行预测。

另一方面通过空间信息可视化的技术，使得城市数据能够与其空间位置实时对应，一目了然，便于运维和管理人员的迅速感知和决策。

此外，CIM平台还具有开放性，经授权后可以向政府、企业和学界提供数据接口，成为城市级应用开发的“土地供给”，使得数据能够产生更大的社会和经济价值。

然而在软件层面，目前我们还并没有一个真正的CIM产品。市面上的GIS和BIM厂商，很多都基于自己的产品延伸扩展，同时具备了GIS和BIM的能力，但这些产品除了满足住建系统规、建、管等传统三维空间数据需求以外，对智慧城市更全面的需求并不能很好满足。

CIM并非GIS和BIM的简单结合，而是在无缝衔接各尺度空间数据之外，更注重来自物联网的海量实时大数据的接入和计算，并具备完备的时空流、场的描述和计算能力。

随着5G和物联网技术的普及，实时、海量、并发的时空大数据场景越来越丰富，在这方面，现有的GIS和BIM厂商的既有产品架构都存在天然的缺陷，需要进行底层的重构而非简单的功能完善。

目前，已经有一些技术厂商认识到全新CIM架构的价值，并已经采用“时空数据库+时空数据引擎+时空网格体系”等技术体系构建全新的CIM系统。

2020年初，美国宣布限制AI软件出口中国，其中就包括最主流的GIS平台，国内厂商一定会加强产品创新，趁机扩大市场份额。真正的CIM平台雏形，也许将在今年出现，并取代传统GIS和BIM成为城市中台的核心部分。

我国也将以最丰富的空间智能场景为依托，通过CIM产品的重新定义和广泛应用，在国际上引领下一个时代空间智能技术的发展。

2020，在中国智慧城市发展过程中一定会是充满机遇与挑战的转折之年，本文仅从一些碎片化的事实出发，对一些较为明显的趋势做了简单的展望。相信在这一年中，会在更多的相关领域出现更丰富的创新和转变，带我们越来越接近城市未来的模样。

作者：王鹏，北京大数据研究院智慧城市实验室主任

本文转载自微信公众号新京智库