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新型智慧城市融合发展路线研究
教务部 2022-10-24



新型智慧城市融合发展路线研究


焦雪瑾、曹吉昌、高亮 


摘  要:智慧城市带来崭新的发展机遇,对我国经济社会发展具有重大意义,对落实科技强国、网络强国、数字中国、智慧社会的战略部署有重大的战略意义和显著的社会效益。本文对新型智慧城市融合发展的总体与关键分领域技术路线做出研究分析,具有积极的现实意义。


关键词:新型智慧城市;融合发展;总体技术路线;关键分领域技术路线


01

 我国面向 2035 的新型智慧城市发展愿景

近年来,我国通过智能城市建设,探索高效协同的城市治理模式,努力为人民提供更加优质的公共服务,创造更加宜居、宜业、安全的城市生活,打造良好的营商环境和人居环境,满足人民对更加美好生活的向往。


在新型智慧城市短中长期不同维度的发展规划愿景当中,短期(2021—2025 年):到 2025 年,网联协同感知在高速公路和城市道路节点实现交通和物流领域的成熟应用,道路交通基础设施的智能化水平有一定提升,届时公交车、共享汽车、共享巴士、物流配送、停车、充电等动态信息会更精细化、精准化和集成化;交通、交管、城管和治安感知体系将启动整合,出行需求和交通资源供给的不平衡状况会有所改善,城市重要道路、重要节点运行情况可以通过智能交通信息平台进行调节,城市停车服务也将智能化、精细化;智能网联汽车的研究将更进一步,部分封闭区域或专用车道将零散地实现高度自动驾驶智能网联汽车的商业化应用,如自动泊车、自动充电、矿区挖掘、码头作业、低速无人环卫等。试点建设智能化运行的新型枢纽场站,作为智能公交的运行核心,探索城市绿道系统与物流配送的智能化应用。


中期(2026-2030 年):到 2030 年,网联协同感知将实现交通和物流领域内的成熟应用,建设一体化的交通信息平台,城市公交、私家车、非机动车、行人、物流车辆的实时动态信息将会得到精细化掌握,城市管理水平得到大幅度提升;出行需求和交通资源供给的不平衡状况得到明显改善。交通、交管、城管和治安的感知体系将得到有效整合,覆盖城市所有道路、节点运行情况。少部分道路和路口可实现无信号灯行驶,智能网联汽车编队将会在部分高速公路和城市快速路上行驶,并与部分城市道路连接可以形成完整的自动驾驶线路;城市公交、共享车辆实现智能化的接驳换乘服务。城市交通的可控性加强,交通效率、安全、秩序等能够明显改善,可适当放宽城市机动车限行限购;推出面向个人的绿色出行积分管理制度,在智能化交通设施的支撑下,引导人们逐步形成绿色出行的生活方式,城市将更加安全、宜居。


远期(2031-2035 年):到 2035 年,全面推进交通基础设施的数字化与智能化,实现交通网、信息网、能源网的“三网合一”。出行需求和交通资源的供给将趋近平衡状态,基本解决城市出行难、停车难、充电难问题,智能交通载具实现联网联控。城市管理智能化水平显著提升,主要道路和路口可实现无信号灯行驶,城市交通的可控性大大增强,效率、安全、秩序得到飞跃提升。人们可利用智能应用与智能载具,实现“门到门”的公共交通出行服务,城市生活更加安全、美好、舒适。居民生活、企业生产和城市运行高度智能化。城市空间要素实现全数字化,数据资源实现全面融合共享和跨领域应用,与智能城市运行相适应的法律法规制度体系完善,依托“城市大脑”,推动政府管理和社会治理模式全面创新,健全多元共治体系,实现政府决策科学化、社会治理精准化、公共服务高效化,数字经济迈向繁荣成熟期,形成多元交互、深度学习、自我优化的智能城市。


希望通过以上愿景规划的推动实施,全面落实科技强国、网络强国、数字中国、智慧社会的战略部署,坚持世界眼光、国际标准、中国特色、高点定位,打造具有学习、分析、判断能力的智能城市信息管理中枢,发展高效便捷的智能服务,构筑自主可控的网络安全环境,形成自我学习、自我优化、自我成长的智能城市发展模式,实现城市资源配置持续优化,提升城市居民的获得感、幸福感和安全感。


02

总体技术路线研究

智能城市发展的最终目的是美好的生活,智能网联车也是为人服务的,所以在智能城市背景下,需要以人为中心,整合各类资源,建立场景化、智能化、人性化的智慧出行综合服务平台,提供安全、可靠、舒适、便捷、经济的零距离出行服务。从人的视角建立“需求-场景-功能 - 技术”的技术路线。以满足人的多样化出行需求为出发点,以乘客需求为中心,基于不同出行目的与空间场所共同构成的完整出行链,细化不同人群、不同目的、不同时间、不同位置的实际需求,将出行场景和城市空间、用地功能、产业与公共服务密切结合,基于出行特征的数字化表达,形成定位准确、内涵丰富的智能出行场景库。构建个体视角下的典型出行场景。在各出行场景中,以最大程度便利人的出行,构建安全、绿色的交通系统为导向,明确主要服务功能。为支撑场景中各类功能的顺利实现,从可靠、经济等角度出发,合理选择或研发车辆、道路、通信等领域的各类技术手段,从而打通“需求-场景-功能-技术”的研究路径。


融合决策技术发展关键在于整合判断、决策输出系统,包括规建管一体化平台、大数据云控平台、车路云一体化协同决策、城市数字诚信体系、出行即服务应用体系;泛在感知技术发展关键在于建设研究基于城市中的各类感知终端及相关技术,以支持智慧车辆实现更精准的感知、决策与控制;空间组织技术发展关键在于需适应未来智慧城市集约化、混合化的建设趋势,空间组织及设计需更加精细化、具体化。


图 1 总体技术目标路线图


本技术路线图(图 1)提出,到 2025 年,道路交通基础设施智能化水平有一定提升,封闭区域或专用道路将零散地实现智能工具的商业化应用,并开始试点智能系统的运用;到 2030 年,将初步建成一体化的交通信息平台,交通系统的实时调控、城市管理水平将得到大幅度提升,智能车辆将可以在开放的高速公路、快速路等编队行驶,智能公交、共享车辆等智能化出行方式将逐渐成为主流,个人绿色积分管理制度将全面推行;到 2035 年,将全面实现交通网、信息网、能源网的“三网合一”,智能交通载具与城市道路实现联网联控,人们可以利用智慧交通系统实现便捷的“门到门”公共交通出行服务。


03

 关键分领域技术路线研究

3.1 泛在感知技术路线研究

基于车路协同的技术路径因其明显优势,将是未来智能汽车发展的必由之路,基于城市中的各类感知终端及相关技术,支持车辆实现更精准的感知、决策与控制。泛在感知技术的发展也是构建智慧城市系统的基础,基于城市建筑、基础设施、交通设施的感知终端,是检测、管理城市的活动硬件基础;基于城市环境的感知终端,可以收集城市环境信息,后台处理,提前预警自然灾害或空气变化,为决策提供信息基础;基于城市人群的感知终端,是直接影响人们生活的智慧应用设施;基于城市物流的感知终端,则可以在运载、装卸等方面发挥作用,如图 2 所示。

图 2 泛在感知技术路线


3.2 高效传输技术路线研究

可靠的信息传输关系对于四种智能形式本身的实现及四种智能形式之间的紧密融合都具有相当重要的意义。一方面保障所有泛在感知信息可以传输到决策平台或相邻终端,另一方面确保决策信息可以在尽可能短的延迟时间内准确无误地以分布式形式传达到目标执行终端,如图 3 所示。


图 3 高效传输技术路线图


3.3 融合决策技术路线研究

每个传感器或终端在本地完成基本的特征抽取、识别或判决,以建立对所观察目标的初步结论。通过决策层融合,将不同类型的传感器或终端收集的信息及初步结论进行整合计算,最后进行决策层融合判决,推断结果。融合决策技术应用于需整合判断、决策输出系统,包括规建管一体化平台、大数据云控平台、车路云一体化协同决策、城市数字诚信体系、出行即服务应用体系,如图 4 所示。


图 4 融合决策技术路线图


3.4 智能执行技术路线研究

2025—2035 年,智能汽车对协同控制决策的执行能力获得显著提升,逐步完善诸如高级自动驾驶、协同变道、协同汇入、协同变速等复杂交通管控命令的执行;同时,面对城市出行、物流、作业、和城市特种服务的需求,车辆的座舱、车厢、特种功能区域也将进行相应的革新,实现车辆特种功能与驾乘体验的协同配合,如图 5 所示。


图 5 智能执行技术路线图


3.5 基础支撑技术路线研究

新型智慧城市融合发展对基础支撑技术的发展提出了阶段性需求,包括高精度地图服务的区域要在窗口期内实现稳定扩展;制图、定位、导航精度要满足不断提高的要求;测试评价体系需做出适应国内法律体系和道路环境的设置。同时,面对城市出行、物流和城市服务的需求,支撑技术业务的广度也需要不断扩充,特别是室内导航和高程导航技术亟需大力发展和融合,如图 6 所示。


图 6 基础支撑技术路线图


3.6 空间组织技术路线研究

随着未来城市的智能化、数字化发展,城市空间也将发生翻天覆地的变化。智能化与数字化使得城市的运转更加高效,城市建设将更加集约化、混合化,公共服务设施将更加小型化、分布式布局,建筑功能更加复合。因此,城市公共服务设施应按照生活圈范围进行布局组织,能够更高效地提供服务,交通设施也更加小型、分布,与其他建筑混合共建,以满足人们“门到门”的出行需求,公共交通将提供与私人小汽车相媲美的服务与体验,如图 7 所示。

图 7 空间组织技术路线图


04

总 结

本文提出了新型智慧城市融合发展的总体技术路线,并对其关键分领域技术路线做出研究分析。智慧城市涉及的部门和企业非常庞大,如出行服务企业、图商、物流企业、车企、数据服务、通信、基础设施建设和运维、交警、路政、城市管理、应急救援机构等多个类型多个层级的部门,而且各部门已经存在一些既有的智慧城市业务板块。目前面对新型智慧城市融合目标缺乏有效的协同机制,各不同部门如何协作尚未有明确定论,后期容易造成管理冲突和资源浪费。同时,智慧城市是涉及多个层面的系统工程,需要在研判智能汽车、智慧交通与智慧能源技术发展、市场规模、建设进度、城市承载、法律法规与民众态度的基础上来规划智慧城市发展。上述研究给智慧城市带来崭新的发展机遇,对我国经济社会发展具有重大意义,对落实科技强国、网络强国、数字中国、智慧社会的战略部署有重大的战略意义和显著的社会效益。

内容来源:《建设科技》2022.No.18