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

　　城鎮(zhèn)化不僅是中國也是當今世界上最重要的社會、經濟現(xiàn)象之一。21世紀初，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)化進程中各種“城市病”

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

　　1當前超大城市地面沉降問題日益凸顯。我國現(xiàn)在有超過50個城市發(fā)生地面沉降，地面沉降是一種嚴重的自然災害，會危及到城市基礎設施的安全;

　　2極端環(huán)境下城市災害頻發(fā)。超大城市的發(fā)展改變了土地利用性質，當城市不透水面占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，甚至會危及到生命，對城市的經濟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。智慧城市對經濟轉型發(fā)展、城市智慧管理和對大眾的智能服務具有廣泛的前景，從而使得人與自然更加協(xié)調發(fā)展。

　　智慧城市=數(shù)字城市+物聯(lián)網(wǎng)+云計算

　　“智慧城市”可以簡單定義為“數(shù)字城市+物聯(lián)網(wǎng)+云計算”。數(shù)字城市是一個網(wǎng)絡空間、虛擬空間，在其中我們將現(xiàn)實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、實體。但僅僅這樣還不行，因為它沒有與現(xiàn)實城市關聯(lián)，要通過物聯(lián)網(wǎng)將現(xiàn)實城市與數(shù)字城市關聯(lián)起來，物聯(lián)網(wǎng)就是將各種城市人流、物流信息實時往上輸送。但這又出現(xiàn)一個問題，物聯(lián)網(wǎng)有上億傳感器，收上來的數(shù)據(jù)是需要計算、分析和控制反饋的，而傳感器并沒有計算功能，所以云計算出現(xiàn)了。物聯(lián)網(wǎng)和云計算可以說是一對孿生兄弟。

　　在智慧城市的建設和應用中，傳感器網(wǎng)絡將產生反映自然和人類活動的百萬兆級甚至萬億兆級數(shù)據(jù)，使世界進入真正的大數(shù)據(jù)時代。數(shù)字城市是周圍組織的基礎，互聯(lián)網(wǎng)技術是實現(xiàn)互聯(lián)互通的手段。一個智慧的城市，需要運用物聯(lián)網(wǎng)、云計算、時空大數(shù)據(jù)集成等新一代信息技術，來促進城市規(guī)劃、建設、管理和服務智慧化的新理念和新模式，以解決空間文化、處理傳輸、實時處理、及時反饋等服務，實現(xiàn)全球無縫的智能化。

　　城市建設要實現(xiàn)真正的智慧，就要充分利用時空數(shù)據(jù)的作用。時空大數(shù)據(jù)經過存儲、處理、查詢和分析后，可以更好地用于各類應用從而提供智慧服務。2012年12月27日，北斗云服務平臺已對中國以及周邊地區(qū)正式提供運營服務，其定位和測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)，實現(xiàn)一星多用、多網(wǎng)融合、實時服務，提高遙感和導航的精度，實現(xiàn)時空大數(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)的相關技術，能夠有效破解當前城市面臨的許多困局。例如，可以實現(xiàn)城市范圍內洪水淹沒范圍分析，室內外高精度手機連續(xù)位置定位和實時導航，提供與位置相關的各類服務或需求解決方案等等。

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

　　充分挖掘時空大數(shù)據(jù)的價值

　　基于數(shù)據(jù)表達、信息組織與知識發(fā)現(xiàn)等不同層次的數(shù)據(jù)挖掘方法，實現(xiàn)時空大數(shù)據(jù)的深度挖掘，是時空大數(shù)據(jù)的優(yōu)勢所在。例如，利用GIS數(shù)據(jù)的挖掘，構成生態(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)收集城市人口活動的變化強度，建立模型，并對人的行為認知進行研究分析，可以幫助解決城市建設的問題。同時，通過對視頻數(shù)據(jù)的挖掘和對夜光影像的長時間序列分析(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)自動壓縮)，可以利用其評估不同區(qū)域受到武裝沖突的影響程度，維護城市的安全。

　　利用遙感數(shù)據(jù)的挖掘，可以實現(xiàn)農業(yè)遙感監(jiān)測，提取農作物信息作為農作物長勢監(jiān)測或產量估算的模型參數(shù)，進一步進行農作物產量統(tǒng)計分析，為經濟發(fā)展提供參考。

　　建設智慧城市運營中心

　　智慧城市建設是一個系統(tǒng)工程，需要每個城市根據(jù)自身的特點，在做好頂層設計后統(tǒng)一規(guī)劃，建立智慧化的城市運營中心，根據(jù)實際需要來運營，并將其變成城市運行監(jiān)控的指揮調度中心和智慧服務中心，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化服務，使生活的幸福感得到充分的提升。

　　智慧城市的建設是“一把手”工程，要抓好智慧城市建設的中心，推動每個城市的發(fā)展，形成技術鏈、數(shù)據(jù)鏈、價值鏈。智慧城市建設過程中將產生的大數(shù)據(jù)問題既是下一代科學研究的前沿問題，也是推進智慧城市發(fā)展的源動力，需要有針對性地加快有關大數(shù)據(jù)的技術創(chuàng)新和重點攻關研究，推動和加速智慧服務產業(yè)的發(fā)展，助力讓城市更加科學、高效、低碳和安全地運行。

文/ 中國科學院院士、中國工程院院士、攝影測量與遙感學家李德仁