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从新冠疫情看智慧城市建设的重要性

发布时间:2020-02-11来源:中国城市中心作者:

每一次突发事件都是考验领导者的智慧,考验城市的综合治理水平。在城市规模日益扩大、城镇化率越来越高的今天,传统的城市治理模式越来越难以适应,依靠技术手段科学治理城市显得越来越重要。
从新冠疫情看智慧城市建设的重要性

        摘要 每一次突发事件都是考验领导者的智慧,考验城市的综合治理水平。在城市规模日益扩大、城镇化率越来越高的今天,传统的城市治理模式越来越难以适应,依靠技术手段科学治理城市显得越来越重要。

        关键词:智慧城市、数字孪生

        2020年猪鼠年交替之际,新型冠状病毒带来的疫情汹涌而至。借春节人员流动高峰之机,在短时间内攻城略地,迅速扩散扩展至全国、乃至海外部分国家,无人能置身局外。世事讳莫如深,从去年12月发现首例新型冠状病毒肺炎到现在只不过一个多月时间。从最初的漠视到逐步重视,至1月23号的无奈封城之举。我们经历了初期因信息不透明、真相缺席所带来的恐惧、慌乱、质疑、相互指责,到封城后交通的无序导致医用物质无法及时地传送到需要者手中,因医疗资料短缺而导致的救治场面的混乱,居民的生活必须品很难得到保证等等。到现在的信息透明,次序逐步恢复正常。期间是否有体制机制问题、是否有渎职瞒报问题,我不敢妄加评论,下面仅从突发公共事件的技术保障体系来谈谈智慧城市建设的重要性。


        智慧城市是城市规模化发展的必然选择


        人类最早的城市起源于公元前3500年的尼普尔城和巴比轮城,中国的城市最早起源于约公元前2100-1700年前的洛阳偃师二里头。随着历史变迁,城市规模越来越大,城镇化率越来越高,城市的功能越来越丰富。至2030年全世界超过1000万人口的城市将达到40个,2019年中国的城镇化率将近60%,到2035年估计将达到75%。随着城市规模的扩大和城镇化率的提高,对传统的城市管理模式带来了巨大的挑战,必须有全新的管理理念和管理手段来应对,“智慧城市”的概念应运而生。
        何谓“智慧城市”?智慧城市是信息技术手段与城市发展理念、运作模式、体制机制有机融合。具有自动感知、快速反应、科学决策、高效处理、贴心服务的能力。通过感官神经元细胞(城市感知设施)透彻感知外界变化与状态,通过完善互通的神经网络传递神经冲动(数据与信息资源),在中枢神经系统(城市智慧运营管理中心)和周围神经系统(各政府部门、行业的信息平台)的协同控制下,向着快速反应、科学决策的目标发展。

        智慧城市的体系结构和技术要素
        智慧城市的技术体系架构由以下五层构成

        智慧感知层:城市的交通设施、电力设施、地下管网、房屋建筑等城市基础设施,通过各种标识技术标识,然后通过智能芯片、传感器、射频识别等技术,实现物体的信息采集,感知城市的运行状态。
        基础网络层:由高速、泛在、高可靠的有线光纤网及无线网络构成城市智能互联的基础网络层。
        数据处理层:城市的各个业务系统在城市的运行过程中会产生海量数据、信息和知识,包括城市空间、人口、发展、经济、文化等经济运行数据,交通、共用事业、电力、医疗等行业数据,对这些数据的综合加工和处理,形成决策信息。
        智慧城市应用层:各政府职能部门、各行业信息系统,包括交通、医疗、电力、政务、市政、公用事业、环保等。这些信息系统基于城市动态感知数据,结合城市基础设施静态数据,以及跨部门、跨行业的数据共享,通过智能算法分析,有效实现城市智慧化的管理和服务。
        集中智能调度层:智慧城市运营管理中心是对城市各项资源的整合和共享,打破部门、行业的孤岛式运营和调度,实现跨职能、跨业务的联动。把各部门、各行业的数据集中展示在指挥中心大屏上,一旦发生城市发生突发公共事件,便于集中指挥调度。而且能通过对智能交通设施、智能基础设施的自动控制系统自动调整和控制相应的设施。

        数字孪生是智慧城市的基石

        数字孪生的概念最早是由迈克尔.格里夫思教授于2003年在美国密歇根大学的产品全生命周期管理课程上提出的,2012年美国NASA发布了技术路线图,指出“数字孪生”是一种综合多物理、多尺度模拟的载体或者系统,以反映其对应实体的真实状态。数字孪生城市是数字孪生技术和理念在城市范围内的应用,是集成数字标识、自动化感知、网络化连接、智能化控制、平台化服务等信息通信技术、测绘技术、地理信息技术、3D建模技术、仿真推演技术的综合。通过在数字空间建造一个与物理城市相匹配的数字城市,实现城市全要素的数字化、虚拟化,全状态实时化和可视化、运行管理协同化和智能化,实现物理城市和数字城市虚实交互。数字孪生城市是以GIS和CIM为核心来构建城市虚拟化,以物联网、城市通讯网络为核心来构建物理城市和数字城市的链接,以配备可视化展示、智能控制系统的城市大脑来指挥调度城市各个功能的运行。
        数字孪生城市的建设能大大提升科学决策、协同控制的能力,对于突发事件应急反应,全域协调联动,就近资源调度能大大提升效率。

        智慧城市在处理突发事件中的作用

        2006年1月8日,国务院发布了《国家突发公共事件总体应急预案》,各类突发事件按照其性质、严重程度、可控性和影响范围等因素,一般分为四级:Ⅰ级(特别重大)、Ⅱ级(重大)、Ⅲ级(较大)和Ⅳ级(一般)。其中在应急保障部分明确提出了科技支撑。此次事件绝大部分省定义为一级,属于特别重大突发事件。
        假如我们有了智慧交通、智慧医疗、智慧政务,应急指挥调度系统。首先这场大规模的疫情也许不会爆发,从发现第一例新型冠状病毒到此后数例发生,我们的智慧医疗系统就会根据智能算法立即启动预警系统,应急指挥调度中心根据预警的紧急程度启动相应的应急预案,并采取相应的措施控制传染源、切断传播途径,控制疫情的扩散。其次如果有了智慧城市系统,所有的数据在指挥中心一目了然,包括我们医疗物质的生产能力,不至于让王省长在新闻发布会上关于口罩生产能力数据三次有误。还有疫情初期的确认感染和疑似人群数量的统计不准确、不及时导致的人员恐慌也不会发生。再次,疫情发生后医疗资源的不足和人员恐慌,普通的感冒患者也集中涌入医院导致一度混乱。如果有了智慧医疗,可以实现远程医疗和社区医疗相结合的方式把大量的非感染人群排除掉。还有,疫情中期一方面医院缺乏大量的医疗物质,尤其是口罩和防护服,另一方面大量的捐赠物质却找不到对口的接收部门。如果我们有智慧政务平台,把需求部门和捐赠者直接对接,实现全程监管,信息透明,高效快捷,而不需要通过红十字会的中间周转,耽误宝贵的时间。再者,1月23日武汉宣布封城后,很多急需物质运不进来,假如我们有了智慧交通,预先把运送救援物质的车辆标识输入系统。系统能实时跟踪车辆的位置,智能引导车辆行驶路线,控制沿线的交通信号灯提前预判予以放行。公共交通和私家车限行后,给我们的医务工作者及急需出行的市民带来极大的不便,尽管政府调度了6000余俩出租车及部分志愿者车辆提供服务,但因为缺乏智能化的交通调度系统,导致车辆远远不够用。如果借助于智慧交通,能根据需求者的轻重缓急、距离远近调度,得到最优解,大大提高车辆的利用效率。1月23后封城前很多人离开了武汉,但多少人离开,去向、乘坐什么交通工具却很难统计,假如我们把市内交通、航空、长途客运、火车、高铁、水运,甚至城市“天网”摄像头采集的人脸、车辆识别信息全部打通,那么一个人的出现轨迹一目了然,控制传染源、切断传播途径轻而易举。最重要的是,我们智慧城市的神经中枢系统能根据疫情的发展情况做出科学的决策,比如说决策要封城,其推演系统会把封城后产生的各种情况及应对措施比如说交通保障、生活物资保障、生产物资保障等,市长根据推演情况选择方案并做好后续应对措施。不至于顾首不顾尾,导致封城后带来后续一系列问题。

        数据驱动的城市治理模式的变革

        目前城市的基层管理长期靠突击式、运动式执法,管理治标不治本。数字孪生城市将基于大数据集成和大数据分析实现高效的协同治理。城市基础数据、政府服务业务数据、医疗、交通等实时动态数据,加入地理实体,而地理实体又加载到城市信息模型(CIM),形成实体、模型、数据一体化。这样的全局数据汇总的城市指挥中枢,能使城市的指挥者从全局的视角洞察城市的运行态势和运行规律。通过城市特征的抽取,管理者能及时发现问题,掌握发展动态,便于有的放矢,精准施策。为此,城市政府职能部门将会由条块分割的部门合并为大部制,以城市为抓手展开城市治理。另一方面,政府部门的人员将进一步分化为虚实两大职能,一部分在虚拟的城市空间里管理和决策,另一部分将在实体的城市现场管理和服务。
        每一次突发事件都会推动一系列变革,2003年的非典带来了城市治理模式的改革,我相信此次疫情过后也会总结经验,逐步提升城市科学治理水平。智慧城市作为突发事件应急措施的重要综合技术手段,城市科学治理的抓手,我相信会越来越受到各个城市市长的欢迎!
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