【摘要】我國(guó)在智慧城市投資與建設(shè)方面走在了世界的前列，但要適應(yīng)面向未來(lái)的數(shù)字化建造、敏捷服務(wù)、智慧交互場(chǎng)景的智慧城市發(fā)展建設(shè)工作還需要加強(qiáng)理論方法與實(shí)踐的探索。要建構(gòu)“數(shù)字孿生”的智慧城市理論方法，為解決城市發(fā)展建設(shè)中的突出問(wèn)題，推進(jìn)城市空間價(jià)值增值，提高城市精細(xì)化治理能力，加強(qiáng)智能規(guī)劃決策等方面發(fā)揮積極作用。要量力而行推進(jìn)以新一代信息網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施、高效能運(yùn)算中心、時(shí)空關(guān)聯(lián)大數(shù)據(jù)底盤為主體的數(shù)字基礎(chǔ)設(shè)施，積極推進(jìn)城市級(jí)的數(shù)據(jù)資產(chǎn)管理體系建設(shè)；同時(shí)提出應(yīng)大力支持新型業(yè)務(wù)場(chǎng)景落地，包括：綠色低碳與節(jié)能減排的智慧技術(shù)集成、規(guī)范引導(dǎo)智慧社區(qū)的規(guī)劃建設(shè)、引導(dǎo)智能空間設(shè)計(jì)等方面。
【關(guān)鍵詞】數(shù)字孿生 精細(xì)化治理 城市中樞 時(shí)空關(guān)聯(lián)大數(shù)據(jù)底盤 智能規(guī)劃決策
【中圖分類號(hào)】TU984 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A
【DOI】10.16619/j.cnki.rmltxsqy.2020.08.009
國(guó)內(nèi)外智慧城市發(fā)展動(dòng)態(tài)及展望
發(fā)展動(dòng)態(tài)。當(dāng)前中國(guó)智慧城市發(fā)展建設(shè)處于快速增長(zhǎng)時(shí)期，無(wú)論是從ICT基礎(chǔ)設(shè)施投入、數(shù)據(jù)中心部署，還是在業(yè)務(wù)場(chǎng)景拓展方面都有了長(zhǎng)足進(jìn)步，在政府主導(dǎo)的公共安全、智慧交通、智慧文游、智慧水務(wù)、便民服務(wù)等城市治理領(lǐng)域方面帶來(lái)了新的氣象，也對(duì)于數(shù)字產(chǎn)業(yè)經(jīng)濟(jì)發(fā)展起到了推波助瀾的作用。習(xí)近平總書記多次指出，要充分發(fā)揮大數(shù)據(jù)、人工智能、區(qū)塊鏈在提升國(guó)家治理現(xiàn)代化水平、促進(jìn)保障和改善民生、保障國(guó)家數(shù)據(jù)安全方面的積極促進(jìn)作用；要加快完善數(shù)字基礎(chǔ)設(shè)施，推進(jìn)數(shù)據(jù)資源整合和開(kāi)放共享，保障數(shù)據(jù)安全，加快建設(shè)數(shù)字中國(guó)。2016年國(guó)務(wù)院出臺(tái)《國(guó)務(wù)院關(guān)于加快推進(jìn)“互聯(lián)網(wǎng)+政務(wù)服務(wù)”工作的指導(dǎo)意見(jiàn)》［國(guó)發(fā)（2016）55號(hào)］文件指出要加快新型智慧城市建設(shè)，要?jiǎng)?chuàng)新應(yīng)用互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算和大數(shù)據(jù)等技術(shù)，加強(qiáng)統(tǒng)籌，注重實(shí)效，分級(jí)分類推進(jìn)新型智慧城市建設(shè)，要打造透明高效的服務(wù)型政府，建立大數(shù)據(jù)輔助決策的城市治理新方式，構(gòu)建多元普惠的民生信息服務(wù)體系，并提升電力、燃?xì)?、交通、水?wù)、物流等公用基礎(chǔ)設(shè)施智能化水平。
目前國(guó)內(nèi)典型的智慧城市落地項(xiàng)目有：阿里巴巴將“城市大腦”云計(jì)算技術(shù)運(yùn)用到杭州市的城市管理方面，對(duì)優(yōu)化城市交通管理、全域旅游、社區(qū)服務(wù)等方面起到積極作用。北京市海淀區(qū)與百度合作，發(fā)揮分布式云計(jì)算優(yōu)勢(shì)，將公共治安、環(huán)境衛(wèi)生、城市管理等部門積累的數(shù)據(jù)資源打通，并進(jìn)行交匯分析，形成跨部門的城市治理決策模式。深圳市成立了專門的城市運(yùn)營(yíng)管理中心，可調(diào)度幾十個(gè)部門的數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)對(duì)城市運(yùn)行狀態(tài)的全面感知、態(tài)勢(shì)預(yù)測(cè)、事件預(yù)警和決策支持。云南省文旅廳（原文化廳）與騰訊合作“一部手機(jī)游云南”，將云南旅游業(yè)的全過(guò)程服務(wù)資源整合在一起，為游客、旅游業(yè)者、政府分別在享受服務(wù)、提供服務(wù)、管理服務(wù)等方面得到相應(yīng)的解決方案。
國(guó)外智慧城市新進(jìn)展方面，谷歌在多倫多的“Sidewalk Labs”實(shí)驗(yàn)室制定了“未來(lái)城市2050總體規(guī)劃”，為全面開(kāi)展智慧城市建設(shè)奠定基礎(chǔ)。芝加哥通過(guò)“燈柱傳感器”來(lái)加強(qiáng)城市安全、環(huán)境衛(wèi)生的監(jiān)控，同時(shí)控制每臺(tái)傳感器設(shè)備的采購(gòu)與運(yùn)維成本。洛杉磯通過(guò)公共交通APP應(yīng)用服務(wù)“WAZE”，使得每個(gè)人可以通過(guò)這個(gè)APP可以把自己的實(shí)時(shí)的交通信息傳輸?shù)浇K端，使得個(gè)體、企業(yè)和社會(huì)之間搭建了互利共享服務(wù)體系，為政府解決交通擁堵問(wèn)題提供支撐。此外，西方發(fā)達(dá)國(guó)家立足于應(yīng)對(duì)全球氣候變化，在綠色低碳智慧場(chǎng)景建設(shè)，節(jié)能減排管理，資源可持續(xù)循環(huán)利用方面積極推進(jìn)相關(guān)智能技術(shù)。
總體上看，我國(guó)的智慧城市發(fā)展建設(shè)走在世界各國(guó)前列，2018年底我國(guó)所有直轄市、副省級(jí)城市，85%以上的地級(jí)市均提出了智慧城市相關(guān)的實(shí)施工程。據(jù)艾瑞咨詢研究院統(tǒng)計(jì)，2013~2018年政府委托或采購(gòu)的智慧城市項(xiàng)目增長(zhǎng)了13.5倍，主要涉及智慧城市頂層設(shè)計(jì)、城市運(yùn)營(yíng)管理、大數(shù)據(jù)管理、電子政務(wù)等領(lǐng)域。由于我國(guó)政府的公共服務(wù)職能涵蓋更廣，借助信息化手段和第三方技術(shù)支持政府決策及政策執(zhí)行已經(jīng)成為現(xiàn)代化治理體系的重要舉措。
存在的主要問(wèn)題。我國(guó)是一個(gè)巨型社會(huì)生態(tài)系統(tǒng)，由于地域廣闊、人口密度大，眾多問(wèn)題和矛盾相互交織，在城鎮(zhèn)化進(jìn)入到中后期時(shí)代，解決這些矛盾問(wèn)題迫切需要智慧城市的技術(shù)手段來(lái)支持，因此也促使我國(guó)的智慧城市解決方案需要更有系統(tǒng)性、針對(duì)性和可操作性。但從目前地方政府的智慧城市頂層設(shè)計(jì)和投資建設(shè)項(xiàng)目來(lái)看，還存在不少問(wèn)題，主要表現(xiàn)為以下幾方面。
1.智慧城市重硬件投入、輕治理現(xiàn)象突出。過(guò)去大規(guī)模要素投入的城鎮(zhèn)化模式已經(jīng)難以為繼，城鎮(zhèn)化與城市發(fā)展建設(shè)逐步由增量擴(kuò)張向存量?jī)?yōu)化提升轉(zhuǎn)型，城市的品質(zhì)提升將是今后一段時(shí)間我國(guó)城鎮(zhèn)化的重要領(lǐng)域，對(duì)于智慧城市技術(shù)的需求也越來(lái)越大。我國(guó)的智慧城市建設(shè)經(jīng)過(guò)了十多年的發(fā)展積累了大量技術(shù)，也一定程度上緩解了城市發(fā)展建設(shè)中的信息化短板問(wèn)題。但既有的智慧城市建設(shè)多重視ICT技術(shù)導(dǎo)向的硬軟件投入，而忽視以人為本的綜合治理能力提升，往往導(dǎo)致資金投入的產(chǎn)出績(jī)效不高、服務(wù)效能不佳，甚至重復(fù)建設(shè)等突出問(wèn)題。
2.智慧城市建設(shè)缺乏統(tǒng)一的“數(shù)據(jù)底板”，重復(fù)投資現(xiàn)象較為突出。前一階段的智慧城市建設(shè)多側(cè)重于單一的政府業(yè)務(wù)領(lǐng)域，缺少對(duì)于國(guó)土空間、城市的全局、全要素資源進(jìn)行系統(tǒng)性頂層設(shè)計(jì)及綜合治理。地方更多考慮存儲(chǔ)空間投資，而忽視了作為數(shù)據(jù)資產(chǎn)本身的價(jià)值挖掘，沒(méi)有一個(gè)統(tǒng)一的“數(shù)據(jù)底板”來(lái)支撐城市全局的管理及服務(wù)；在實(shí)際工程建設(shè)項(xiàng)目中依然存在“煙囪林立”、數(shù)據(jù)共享不暢等突出問(wèn)題。在中央國(guó)務(wù)院批復(fù)的雄安新區(qū)總體規(guī)劃里明確提出了“數(shù)字孿生”的概念，對(duì)于構(gòu)建集合云計(jì)算、物聯(lián)網(wǎng)、人工智能、區(qū)塊鏈、地理信息技術(shù)（GPS、GIS、RS、BIM等）、5G通信技術(shù)為一體的城市信息模型指明了方向，也為今后推進(jìn)全要素的數(shù)據(jù)資產(chǎn)管理及價(jià)值挖掘利用奠定了基礎(chǔ)。
3.以人工智能為核心的智慧規(guī)劃是趨勢(shì)，但缺乏頂層政策支持。目前從城市的規(guī)劃、建設(shè)、管理、運(yùn)營(yíng)的全生命周期領(lǐng)域來(lái)系統(tǒng)引導(dǎo)的法律性、制度性框架欠缺，尤其是如何科學(xué)引導(dǎo)人工智能貫穿于規(guī)劃決策、監(jiān)測(cè)運(yùn)營(yíng)、實(shí)施評(píng)估等全過(guò)程還缺乏相關(guān)配套政策的支持。荷蘭、英國(guó)、法國(guó)等國(guó)家的Living Lab智慧城市發(fā)展建設(shè)經(jīng)驗(yàn)表明，以人工智能為核心的智慧城市案例在解決諸多城市治理問(wèn)題方面有很好的方法，但前提是要保護(hù)好個(gè)人隱私，并且突出公眾利益。
未來(lái)展望。當(dāng)前我國(guó)的城鎮(zhèn)化水平已經(jīng)達(dá)到60%，我國(guó)的城市建設(shè)已逐步從過(guò)去的擴(kuò)張式增長(zhǎng)轉(zhuǎn)向精細(xì)化治理，未來(lái)一段時(shí)期內(nèi)城市的品質(zhì)提升需要綠色、智慧、人文等新技術(shù)的支撐。因此，智慧城市不僅僅是基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)問(wèn)題，也更應(yīng)該注重產(chǎn)出效益與服務(wù)效能問(wèn)題。如何為政府的各項(xiàng)決策提供敏捷響應(yīng)，為居民的多元需求提供實(shí)時(shí)響應(yīng)，為創(chuàng)新主體提供多元服務(wù)是當(dāng)前和今后一段時(shí)間內(nèi)城市精細(xì)化治理面臨的重大挑戰(zhàn)。如何利用先進(jìn)的信息技術(shù)方法更精細(xì)、精準(zhǔn)地跟蹤分析人、車、物等復(fù)雜的時(shí)空關(guān)系，去推動(dòng)城市規(guī)劃、建設(shè)、管理和運(yùn)營(yíng)的全生命周期決策也是城市政府工作中的難點(diǎn)?？傮w上，未來(lái)智慧城市發(fā)展建設(shè)要把握如下幾個(gè)重點(diǎn)。
第一是面向未來(lái)的數(shù)字化建造。其是在現(xiàn)代的城市工業(yè)化建造流程基礎(chǔ)上融入數(shù)字化手段的精細(xì)化建造方式。通過(guò)提供參數(shù)化設(shè)計(jì)理念，把生物仿真技術(shù)、裝配式建筑技術(shù)應(yīng)用到城市建設(shè)管理中，運(yùn)用海量數(shù)據(jù)進(jìn)行全流程的精準(zhǔn)調(diào)控，全生命周期的流程化管理，滿足城市各項(xiàng)功能發(fā)展的需求。
第二是面向未來(lái)的敏捷服務(wù)。這需要把區(qū)域、城市、社區(qū)、家庭多層級(jí)的智慧應(yīng)用體系融合在一起，把每一個(gè)人、每一個(gè)業(yè)主、每一個(gè)經(jīng)濟(jì)活動(dòng)主體所提供的智慧的訴求和宏觀調(diào)控能夠緊密無(wú)縫銜接在一起。未來(lái)將通過(guò)“城市中樞”提供各類開(kāi)放式的服務(wù)接口，以利于更多服務(wù)能夠直接傳送到所需要的服務(wù)對(duì)象身上。目前，國(guó)內(nèi)外正在未來(lái)社區(qū)、智慧交通等方面落地相關(guān)項(xiàng)目，也積累了一定經(jīng)驗(yàn)。
第三是面向未來(lái)的智慧交互場(chǎng)景。城市是由不同的功能單元和建筑單元集合在一起的，正由于人對(duì)于微觀功能、建筑單元的多樣化使用，使得未來(lái)的城市每個(gè)功能空間不是機(jī)械獨(dú)立的存在，而是根據(jù)人們的各種需求相互關(guān)聯(lián)在一起，這種場(chǎng)景是一種交互場(chǎng)景。未來(lái)，人們對(duì)任何空間的需求都可以通過(guò)“城市中樞”來(lái)得到響應(yīng)，因此需要把政府的宏觀規(guī)劃目標(biāo)和微觀的建設(shè)運(yùn)營(yíng)管理需求融合在一起，使得交互場(chǎng)景的建設(shè)更為人性化，這也是通過(guò)智慧城市手段促進(jìn)城市空間價(jià)值增值的重要途徑。目前，國(guó)內(nèi)外正在推進(jìn)的示范工程有智能感知人行道、智能自行車道、AI公園等。
“數(shù)字孿生”的智慧城市理念
概念及內(nèi)涵。“數(shù)字孿生城市”的概念首次在雄安新區(qū)規(guī)劃中提出，是將物理世界的數(shù)字化映射，通過(guò)將人、車、物、空間等城市數(shù)據(jù)全域覆蓋，形成可視、可控、可管的數(shù)字孿生城市。在《河北雄安新區(qū)規(guī)劃綱要》中提出：數(shù)字經(jīng)濟(jì)占城市地區(qū)生產(chǎn)總值比重超過(guò)80%，大數(shù)據(jù)在城市精細(xì)化治理和應(yīng)急管理中的貢獻(xiàn)率超過(guò)90%、基礎(chǔ)設(shè)施智慧化水平超過(guò)90%，高速寬帶實(shí)現(xiàn)千兆入戶、萬(wàn)兆入企。雄安的智慧城市規(guī)劃建設(shè)要堅(jiān)持?jǐn)?shù)字城市與現(xiàn)實(shí)城市同步規(guī)劃、同步建設(shè)，適度超前布局智能基礎(chǔ)設(shè)施；同時(shí)要建立健全大數(shù)據(jù)資產(chǎn)管理體系，打造具有深度學(xué)習(xí)能力、全球領(lǐng)先的數(shù)字城市。
對(duì)雄安新區(qū)“數(shù)字孿生城市”的解讀：面向未來(lái)的雄安新區(qū)不僅僅是數(shù)字要素與城市物理空間的簡(jiǎn)單映射和對(duì)映，而是要用數(shù)字化管理驅(qū)動(dòng)城市的發(fā)展建設(shè)。數(shù)據(jù)孿生既要求數(shù)據(jù)的高效、規(guī)范匯聚，又要求安全高效的感知計(jì)算和決策反饋，這也是智慧城市落地的關(guān)鍵。通過(guò)運(yùn)用地理信息系統(tǒng)與智能云計(jì)算融合的時(shí)空關(guān)聯(lián)大數(shù)據(jù)底板和“城市中樞”，能夠讓物質(zhì)城市與數(shù)字城市實(shí)現(xiàn)全面的融合和全領(lǐng)域的協(xié)同管理，城市管理者更容易進(jìn)行城市仿真、事件的預(yù)警干預(yù)等，進(jìn)而指引和優(yōu)化城市的規(guī)劃、管理、改善市民服務(wù)。
對(duì)城市空間價(jià)值增值的積極作用。“數(shù)字孿生城市”是城市空間價(jià)值增值的重要途徑，也是分?jǐn)傊腔鄢鞘薪ㄔO(shè)運(yùn)營(yíng)成本的重要手段。城市功能體系由兩個(gè)系統(tǒng)組成，一個(gè)是人及其社會(huì)群體，另一個(gè)是經(jīng)濟(jì)主體及運(yùn)營(yíng)環(huán)境。兩者的共同切入點(diǎn)都是城市空間，過(guò)去更多依托物質(zhì)建成環(huán)境，未來(lái)的發(fā)展將同時(shí)依托數(shù)字空間與物質(zhì)空間。因此，未來(lái)以雄安新區(qū)為代表的智慧城市將不再是以土地的經(jīng)濟(jì)價(jià)值為主導(dǎo)，而在于通過(guò)對(duì)空間資產(chǎn)的科學(xué)有序管理來(lái)創(chuàng)造數(shù)字經(jīng)濟(jì)價(jià)值。可以說(shuō)，未來(lái)城市的任何一個(gè)角落、任何一個(gè)空間單元、任何一個(gè)功能的組合與再利用，都能形成資產(chǎn)和經(jīng)濟(jì)價(jià)值。如城市住房不足或房?jī)r(jià)畸高，往往是因?yàn)槌鞘械拈e置空間得不到優(yōu)化配置，如果通過(guò)“城市中樞”把舊廠房、閑置辦公區(qū)共享出來(lái)，精準(zhǔn)鏈接到個(gè)人或企業(yè)的需求，那么空間的利用率和產(chǎn)出率會(huì)大大提升。
對(duì)推進(jìn)城市精細(xì)化治理的有效作用。“數(shù)字孿生城市”一開(kāi)始就是對(duì)標(biāo)城市精細(xì)化治理的，表現(xiàn)為引導(dǎo)城市的精明增長(zhǎng)、萬(wàn)物互聯(lián)、自我學(xué)習(xí)、業(yè)態(tài)共生、公眾參與五個(gè)維度。精明增長(zhǎng)方面，信息技術(shù)為城市的關(guān)鍵核心設(shè)施系統(tǒng)建設(shè)運(yùn)營(yíng)提供了更為智能、高效率的調(diào)配方案，大大減少了物質(zhì)和能源的損耗，避免了“攤大餅”的低效擴(kuò)張；同時(shí)基于更靈活的功能體系多組件、模塊化、敏捷式的架構(gòu)和服務(wù)，實(shí)現(xiàn)城市更有彈性、更集約、更可持續(xù)的永續(xù)發(fā)展。萬(wàn)物互聯(lián)方面，在基于物聯(lián)網(wǎng)的數(shù)據(jù)采集和匯聚的支撐下，進(jìn)一步結(jié)合人工智能和5G等新技術(shù)的應(yīng)用，特別是邊緣計(jì)算技術(shù)在物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域的普及應(yīng)用，使得城市級(jí)實(shí)時(shí)計(jì)算、融合分析、自動(dòng)控制成為可能。自我學(xué)習(xí)方面，人工智能通過(guò)大量歷史數(shù)據(jù)的學(xué)習(xí)和抽象，加上專家系統(tǒng)的經(jīng)驗(yàn)邏輯綜合，可以科學(xué)分析并重現(xiàn)各種城市問(wèn)題和事件的因果關(guān)系和相關(guān)性，為城市的自我調(diào)節(jié)、自我適應(yīng)發(fā)展提供了有效辦法。業(yè)態(tài)共生方面，通過(guò)數(shù)字資產(chǎn)體系的建設(shè)，使得城市發(fā)展建設(shè)各領(lǐng)域的整個(gè)生命周期都不斷積累沉淀有效數(shù)據(jù)，并為未來(lái)新的業(yè)態(tài)發(fā)展提供“沃土”。簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，從傳統(tǒng)的一次性售賣或者租用的盈利模式，轉(zhuǎn)為多個(gè)盈利階段，包括產(chǎn)品運(yùn)營(yíng)收益、數(shù)據(jù)運(yùn)營(yíng)收益，等等。公眾參與方面，由于城市問(wèn)題往往涉及復(fù)雜的利益相關(guān)方，各方的訴求又各不相同，通過(guò)“城市中樞”有助于在虛擬空間將所有的利益相關(guān)方聯(lián)系起來(lái)，對(duì)涉及的問(wèn)題進(jìn)行充分地討論，并形成有效的解決方案。
智能規(guī)劃決策。“數(shù)字孿生城市”改變了過(guò)去先規(guī)劃建設(shè)，再運(yùn)營(yíng)管理的分離模式，取而代之是在動(dòng)態(tài)規(guī)劃決策下的城市發(fā)展建設(shè)。過(guò)去的城市規(guī)劃更多在于土地資源的配置和各項(xiàng)設(shè)施的布局，而并沒(méi)有及時(shí)跟蹤人和經(jīng)濟(jì)業(yè)態(tài)的發(fā)展。智能規(guī)劃將空間和人的創(chuàng)新活動(dòng)以及城市整體的業(yè)態(tài)發(fā)展有機(jī)地結(jié)合在一起了。因此，智能規(guī)劃首先要基于城市數(shù)據(jù)底盤清楚了解全要素發(fā)展情況，將分區(qū)、分類和功能空間關(guān)聯(lián)做科學(xué)劃定。這種關(guān)聯(lián)邏輯能夠幫助規(guī)劃人員找到城市中每一個(gè)單元所存在的問(wèn)題，以及它與周邊環(huán)境的關(guān)聯(lián)所在，進(jìn)而知道未來(lái)城市中哪些值得投資，哪些地方還有問(wèn)題需要解決。過(guò)去的城市規(guī)劃更多是一成不變的“藍(lán)圖規(guī)劃”，而在智慧規(guī)劃決策模式下，需要把更加精細(xì)化的業(yè)態(tài)感知數(shù)據(jù)匯聚起來(lái)，對(duì)城市發(fā)展建設(shè)進(jìn)行全方位的動(dòng)態(tài)精確評(píng)估，從而提出以人為本的精細(xì)布局方案和各類資源的動(dòng)態(tài)調(diào)配方案。
科學(xué)推進(jìn)智慧城市若干建議
量力而行推進(jìn)數(shù)字基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)。數(shù)字基礎(chǔ)設(shè)施是推動(dòng)面向未來(lái)的“數(shù)字孿生城市”發(fā)展建設(shè)的重要基礎(chǔ)。數(shù)字基礎(chǔ)設(shè)施包括：以新一代信息網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施、高效能運(yùn)算中心、時(shí)空關(guān)聯(lián)大數(shù)據(jù)底盤三類。對(duì)于數(shù)字基礎(chǔ)設(shè)施不是投入越多越好，應(yīng)根據(jù)城市的社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平和實(shí)際業(yè)務(wù)場(chǎng)景需求來(lái)統(tǒng)籌規(guī)劃建設(shè)，要做好資金投入與產(chǎn)出績(jī)效的綜合評(píng)估工作，核算好數(shù)字基礎(chǔ)設(shè)施投資與運(yùn)營(yíng)維護(hù)的財(cái)務(wù)成本，找到智慧解決方案與技術(shù)保障方案之間的成本平衡點(diǎn)。
新一代信息網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施，包括以5G通信網(wǎng)絡(luò)和各類型物聯(lián)網(wǎng)構(gòu)建的信息網(wǎng)絡(luò)；也包括涉及的各類建筑、道路交通、能源市政、公共空間和地下空間等業(yè)務(wù)場(chǎng)景“關(guān)鍵點(diǎn)”全量布設(shè)的傳感器設(shè)施。其中要重點(diǎn)處理好網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的規(guī)劃布局，各級(jí)城市要在區(qū)域信息網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施總體架構(gòu)下，將互聯(lián)網(wǎng)骨干直連點(diǎn)、國(guó)家大數(shù)據(jù)節(jié)點(diǎn)、互聯(lián)網(wǎng)交換中心、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)、區(qū)塊鏈關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)有效銜接在一起，避免重復(fù)投資。
高效能運(yùn)算中心，即“城市中樞”。通過(guò)搭建云計(jì)算、邊緣計(jì)算等多元普惠的城市計(jì)算及響應(yīng)中心，實(shí)現(xiàn)城市數(shù)據(jù)交換和預(yù)警推演的毫秒級(jí)響應(yīng)。通過(guò)“城市中樞”對(duì)城市全局實(shí)時(shí)分析，自動(dòng)調(diào)配公共資源，打造一個(gè)匯聚城市數(shù)據(jù)和統(tǒng)籌管理運(yùn)營(yíng)的智能城市信息管理中樞。通過(guò)“城市中樞”，能夠把信息基礎(chǔ)設(shè)施上跑的各類信息數(shù)據(jù)串聯(lián)起來(lái)，通過(guò)城市數(shù)字底板融入城市的模型庫(kù)、算法庫(kù)以及各類應(yīng)用系統(tǒng)，從而通過(guò)API等服務(wù)模式提供靈活高效的智慧業(yè)務(wù)系統(tǒng)。越來(lái)越多理論及實(shí)踐表明，“城市中樞”不是一個(gè)集中的儲(chǔ)存、計(jì)算中心概念，而是根據(jù)區(qū)域和城市的數(shù)字基礎(chǔ)設(shè)施布局，采取集中加分散模式布局。各地應(yīng)根據(jù)智能場(chǎng)景的區(qū)域分布特征和數(shù)據(jù)交匯要求，在云計(jì)算中心主節(jié)點(diǎn)與邊緣計(jì)算節(jié)點(diǎn)之間找到一個(gè)“成本—效益”的平衡點(diǎn)，并形成“邊—端”的云計(jì)算服務(wù)體系。立足高效能運(yùn)算中心，構(gòu)建數(shù)據(jù)共享與交換平臺(tái)，將各類政務(wù)型數(shù)據(jù)資源和社會(huì)商業(yè)數(shù)據(jù)有效流動(dòng)起來(lái)，其是提升城市治理能力的關(guān)鍵應(yīng)用。
時(shí)空關(guān)聯(lián)大數(shù)據(jù)底盤，是全量時(shí)空信息數(shù)據(jù)中心。為了有效控制智慧城市建設(shè)成本，需要規(guī)范化、標(biāo)準(zhǔn)化定制數(shù)字底盤，將為統(tǒng)一管理數(shù)據(jù)資產(chǎn)提供基礎(chǔ)。中國(guó)城市規(guī)劃設(shè)計(jì)研究院與阿里云、超圖等合作伙伴在雄安新區(qū)提出了一套解決方案，定義為以“GIS+BIM+Iot+AI”（GBIA）架構(gòu)為基礎(chǔ)的“兩庫(kù)兩圖一標(biāo)準(zhǔn)”體系。“兩庫(kù)”包括：城市指標(biāo)規(guī)則庫(kù)和城市基因庫(kù)，前者是城市政府制定智慧城市頂層設(shè)計(jì)和實(shí)施方案的重要依據(jù)，后者是指導(dǎo)城市規(guī)劃建設(shè)的一套智能規(guī)劃技術(shù)；“兩圖”分別為全量智能規(guī)劃圖和全量建筑工程BIM信息圖，前者是實(shí)施橫向到邊、縱向到底規(guī)劃管理的重要基礎(chǔ)，后者是實(shí)現(xiàn)工程全生命周期管理的重要依據(jù)；“一標(biāo)準(zhǔn)”為融合“兩庫(kù)”“兩圖”實(shí)現(xiàn)三維可視化交互的數(shù)據(jù)管理標(biāo)準(zhǔn)。“兩庫(kù)兩圖一標(biāo)準(zhǔn)”的時(shí)空關(guān)聯(lián)大數(shù)據(jù)底盤與當(dāng)前流行的智慧城市中臺(tái)、城市信息模型（CIM）有異同，其構(gòu)架涵蓋后兩者，更體現(xiàn)時(shí)空一體的全周期、全要素和全過(guò)程化的政府管理決策流程，因此更利于建立基于位置信息的各項(xiàng)智慧服務(wù)應(yīng)用與交互場(chǎng)景。
這里再重點(diǎn)談?wù)勚笜?biāo)庫(kù)與基因庫(kù)。指標(biāo)庫(kù)包括：引導(dǎo)城市創(chuàng)新、繁榮、宜居、安全、綠色等方面發(fā)展的指標(biāo)項(xiàng)，這些指標(biāo)是各政府部門執(zhí)行工作的依據(jù)。通過(guò)時(shí)空關(guān)聯(lián)大數(shù)據(jù)底盤將將城市宏觀層面的指標(biāo)傳導(dǎo)分解到功能區(qū)、街區(qū)單元、地塊單元，使得微觀層面的規(guī)劃建設(shè)管理工作能夠與宏觀政策制定工作相互銜接和校驗(yàn)。過(guò)去政府往往因?yàn)椴荒苋渴占浨楹偷胤揭庖?jiàn)，或者拘泥于單一委辦局的工作而在其目標(biāo)或政策制定方面有一定局限性。時(shí)空關(guān)聯(lián)大數(shù)據(jù)底盤將徹底改變這種決策流程模式，建立起“規(guī)劃決策—實(shí)施反饋—定量評(píng)估—再規(guī)劃決策”的閉循環(huán)體系，這里“AI+分布式云計(jì)算”的技術(shù)將在實(shí)時(shí)性和控制成本方面發(fā)揮突出作用。城市基因庫(kù)是立足于指標(biāo)庫(kù)，將國(guó)內(nèi)外城市的先進(jìn)規(guī)劃建設(shè)與管理經(jīng)驗(yàn)通過(guò)指標(biāo)體系方式分類建立起來(lái)，使得每一個(gè)優(yōu)秀案例背后都有關(guān)聯(lián)數(shù)據(jù)畫像來(lái)支撐。像紐約、東京、巴黎、等等，雖然都是超大城市，但是并不擁堵，它的建設(shè)環(huán)境和管理方法優(yōu)于其他城市，這就是我們所說(shuō)的優(yōu)秀基因。這些通過(guò)大數(shù)據(jù)建立起來(lái)的基因庫(kù)能夠客觀反映城市規(guī)劃及城市管理中的客觀規(guī)律與實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。
大力推進(jìn)城市級(jí)數(shù)據(jù)資產(chǎn)管理體系建設(shè)。一方面，要建立全量城市數(shù)據(jù)資產(chǎn)目錄。梳理包括商業(yè)數(shù)據(jù)、政府?dāng)?shù)據(jù)、財(cái)政、基礎(chǔ)設(shè)施、公共安全、交通運(yùn)輸、環(huán)境環(huán)衛(wèi)、社會(huì)服務(wù)、健康衛(wèi)生、文化與旅游、公園娛樂(lè)、水資源、授權(quán)許可、位置服務(wù)、基礎(chǔ)地理信息、城市關(guān)鍵信息標(biāo)識(shí)系統(tǒng)等領(lǐng)域的全量數(shù)據(jù)資產(chǎn)目錄，實(shí)現(xiàn)城市全量的信息數(shù)據(jù)歸集、整合和管理的規(guī)范。建設(shè)人和法人誠(chéng)信為基礎(chǔ)的信用管理數(shù)據(jù)資源目錄。
另一方面，推動(dòng)數(shù)據(jù)資源整合共享和開(kāi)放數(shù)據(jù)。政府通過(guò)城市公共數(shù)據(jù)內(nèi)容、數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)及數(shù)據(jù)資源工具的開(kāi)放，實(shí)現(xiàn)公眾知情、信息交換、社會(huì)監(jiān)督和透明政府目標(biāo)建設(shè)。制定年度開(kāi)放數(shù)據(jù)發(fā)展戰(zhàn)略，推動(dòng)社會(huì)開(kāi)放數(shù)據(jù)分析、開(kāi)發(fā)能力建設(shè)，推進(jìn)各類商業(yè)服務(wù)模式創(chuàng)新。條件成熟的城市可以搭建眾包數(shù)據(jù)開(kāi)放實(shí)驗(yàn)室，建設(shè)支撐政府管理服務(wù)和產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新發(fā)展的共性應(yīng)用平臺(tái)和新技術(shù)使能平臺(tái)，為城市數(shù)字經(jīng)濟(jì)發(fā)展和全域智能化管理全面賦能。
積極推動(dòng)新型業(yè)務(wù)場(chǎng)景落地。第一，做好綠色低碳與節(jié)能減排的智慧技術(shù)集成。我國(guó)城鎮(zhèn)化的特點(diǎn)是人口高度密集和城鎮(zhèn)開(kāi)發(fā)高強(qiáng)度兩大特征，城鎮(zhèn)化進(jìn)程中的資源與能源消耗巨大。但我國(guó)各類資源的人均儲(chǔ)備量、開(kāi)采量又低于世界上絕大部分國(guó)家和地區(qū)，因此促進(jìn)資源的循環(huán)利用、降低單位GDP或單位土地的能源消耗是我國(guó)城市發(fā)展建設(shè)中的艱巨任務(wù)。無(wú)論是居住區(qū)、公共建筑場(chǎng)所、交通與市政設(shè)施都需要大力推行綠色、低碳技術(shù)，運(yùn)用各類物聯(lián)網(wǎng)傳感器及智慧控制技術(shù)加強(qiáng)對(duì)資源、能源的實(shí)時(shí)監(jiān)控，從宏觀層面加強(qiáng)調(diào)控與調(diào)度，形成綠色生產(chǎn)、綠色出行、綠色家居的多元化應(yīng)用場(chǎng)景。
第二，規(guī)范引導(dǎo)智慧社區(qū)的規(guī)劃建設(shè)。智慧社區(qū)是“數(shù)字孿生城市”的基礎(chǔ)單元，也是時(shí)空關(guān)聯(lián)大數(shù)據(jù)底盤和“城市中樞”的重要組成部分。以建設(shè)“職、住、醫(yī)、教、養(yǎng)、休、創(chuàng)、商”為一體的美麗家園、幸福家園為目標(biāo)推進(jìn)智慧社區(qū)規(guī)劃建設(shè)，浙江的未來(lái)社區(qū)試點(diǎn)在這方面作出了表率。要推動(dòng)數(shù)字經(jīng)濟(jì)、文化建設(shè)、宜居品質(zhì)、低碳節(jié)能、資源循環(huán)、韌性安全、創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)、黨建活動(dòng)的多元協(xié)同發(fā)展。因地制宜地制定智慧社區(qū)的建設(shè)管理指標(biāo)體系，注重采用新技術(shù)解決實(shí)際問(wèn)題和群眾迫切所需，鼓勵(lì)以人為本的社區(qū)綜合治理示范。摸索建立多元投資主體參與未來(lái)社區(qū)建設(shè)的可復(fù)制可推廣模式，重點(diǎn)鼓勵(lì)超大城市的老城區(qū)、老舊小區(qū)，產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)較好的園區(qū)和條件較好的縣城開(kāi)展智慧社區(qū)建設(shè)試點(diǎn)，推進(jìn)多樣化的智慧場(chǎng)景落地示范。以社區(qū)為主陣地通過(guò)智慧治理的機(jī)制設(shè)計(jì)，搭建起社會(huì)多元合作機(jī)制，推動(dòng)自上而下的城市管理向多元參與的城市治理轉(zhuǎn)型。
第三，引導(dǎo)智能空間設(shè)計(jì)。推進(jìn)新一代信息技術(shù)與城市建設(shè)的技術(shù)融合、業(yè)務(wù)融合和數(shù)據(jù)融合，推動(dòng)智慧城市軟硬件設(shè)施與城市設(shè)計(jì)、空間場(chǎng)所建設(shè)工程的一體化布局。立足于人的交流活動(dòng)和人與物質(zhì)空間場(chǎng)所的互動(dòng)，開(kāi)展城市功能區(qū)、產(chǎn)業(yè)園區(qū)的智能空間設(shè)計(jì)，探索智慧城市技術(shù)的空間落地模式；借力人工智能技術(shù)，建設(shè)“智慧休閑”“智慧健身”“智慧康養(yǎng)”“智慧文化”等便民服務(wù)導(dǎo)向的智慧交互場(chǎng)景，營(yíng)造有溫度的公共空間，增強(qiáng)物質(zhì)空間場(chǎng)所的科技交互體驗(yàn)。
（單位：中國(guó)城市規(guī)劃設(shè)計(jì)研究院信息中心，執(zhí)筆人：徐輝，課題參與：翁芬清、李昊、翟健、王俊、張鶴鳴、孫若男）
責(zé) 編／周于琬
Developing Smart Cities Based on "Digital Twin"
Information Center of China Academy of Urban Planning and Design
Abstract: Our country is leading the world in terms of the investment in and development of smart cities. But to adapt to the smart city development which is based on future-oriented digitalization, quick services, smart interactive scenes, we need to strengthen the exploration of theoretical methods and practice. This paper puts forward the theoretical method of "digital twin" smart city, which plays an active role in solving the outstanding problems in urban development and construction, promoting the value-added of urban space, improving the ability of urban fine governance, and strengthening the intelligent planning and decision-making. We should push forward the building of the digital infrastructure with a focus on the new generation of information network infrastructure, the efficient computing centers, and the spatiotemporal big data foundation, and actively establish the city-level data asset management system; at the same time, it holds that we should vigorously support efforts to put new business scenarios into practice, including: integrating the green low-carbon technologies and the energy conservation and emission reduction technologies; guiding the planning and construction of smart society in a standardized way; and guiding intelligent spatial design.
Keywords: digital twin, refined governance, urban center, spatiotemporal big data foundation, intelligent planning decision-making
