順應新時代要求，航天系統工程助力智慧城市“九個一體化”建設

● 文 |深圳航天智慧城市系統技術研究院有限公司 馬祥斌 趙興圓 譚東宇 陳長浩

一、智慧城市建設概念理解

1.我國城市發展歷程

城市隨著生產力發展而不斷演變，可劃分為五個階段：第一階段，農業城市，即生產力集中在農業生產；第二階段，工業城市，即生產力向工業生產轉移；第三階段，現代城市，即生產力向第三產業轉移；第四階段，智慧城市，即生產力向信息產業轉移；第五階段，未來城市，目前正處于探索階段。

黨的十九大報告指出，“城鎮化率年均提高一點二個百分點，八千多萬農業轉移人口成為城鎮居民”；并提出要實施區域協調發展戰略，“以城市群為主體構建大中小城市和小城鎮協調發展的城鎮格局，加快農業轉移人口市民化”。2016年，我國城鎮常住人口7.9億人，城鎮化率已達57.35%，邁入城市化國家行列，并處于現代城市階段，部分先進城市已開始邁入智慧城市階段。

2.我國城市發展面臨的問題

隨著我國城鎮化率不斷提高，城市發展迅速的同時，也帶來了城市人口急劇膨脹、交通擁堵嚴重、環境污染加劇、城市安全問題頻出、產業發展不平衡等諸多問題，城市急需探索和發展新思想、新理念、新方法予以應對。

黨的十九大報告指出，要加快建設創新型國家，為數字中國、智慧社會提供科技支撐，打造共建共制共享的社會治理格局，提高社會治理的智能化水平。這為我國城市的發展找到了一條切合新時代特色的智慧化道路。黨的十九大報告提出到21世紀中葉實現國家治理體系和治理能力現代化的偉大目標。城市是國家治理的重要組成單元，因此，如何讓城市社會運行實現智慧化，來解決或者緩解當前我國城市發展中的問題，是實現城市治理體系和治理能力現代化的重要途徑。

3.智慧城市建設的方法論

1） 航天系統工程方法

錢學森同志為我國貢獻了系統工程理論、控制論、開放的復雜巨系統三大理論指導思想。系統工程技術是以系統為研究對象和達到總體最佳效果為目標，采取組織、管理和技術等多方面最新科學成就和知識的一門綜合性科學技術。系統工程理論是解決大型、開放、復雜巨系統工程組織和管理的方法論。

錢學森深同志晚年提出了大成智慧理論：即采用哲學與科學、信息與知識、理論與經驗、定性與定量、人腦與電腦之集大成。大成智慧已成為當前解決智慧城市建設非常有效的方法論。

2）智慧城市建設八個視角

城市建設和發展是一個復雜多元的巨系統，包含著社會、經濟、政治、文化等方方面面，各個系統之間相互關聯、相互影響。基于航天系統工程思想，對于智慧城市的建設，應從八個視角進行設計和推進，即頂層全景視角、基礎數據視角、業務系統視角、政務管理視角、共性能力視角、項目組織視角、社會服務視角和標準規范視角（見圖1），面向公眾、行業和政府，構建一套涵蓋民生、人文、產業、環保、能源和管理的全生態城市系統，從而實現城市的感知全面化、服務泛在化和管理智能化，讓城市變得更聰明。

二、智慧城市建設總體思路

1.智慧城市建設思路

以“分散的數據集中化、分散的系統集同化、分散的服務平臺化”為原則，按照“整合、優化、共享、服務”的理念，整合資源，整合系統，整合服務，構建天/空/地一體化、室內/室外一體化、地上/地下一體化、靜態/動態一體化、人文/地情一體化和政情/社情一體化的城市信息資源數據體系，建立資源/政務一體化、線上/線下一體化、虛擬/現實一體化的城市新型服務體系，創建信息資源共享、政府科學決策、行業精細監管、綜合治理協同、發現即處理的城市智慧管理體系，提高政府管理與服務能力、提高科學技術與創新能力、提高產業轉型與升級能力、提升市民生活質量與幸福指數，真正實現優政、興企、惠民（見圖2）。

2.智慧城市“九個一體化“建設

1）天/空/地一體化：綜合采用衛星遙感、航空遙感、無人機遙感和地面遙感技術，開展城市空間數據采集，建立城市數據資源池，即天空地一體化數據獲取。

2）室內/室外一體化：采用現代測繪技術和建筑信息模型（BIM）技術，結合城市遙感影像，提取城市電子地圖、數字高程模型、地表模型和三維模型等數據，將這些數據進行融合，形成整個城市空間信息二維到三維、室內到室外的一體化呈現，通過處理，可為政府、行業、企業、公眾提供不同等級數據服務。

3）地上/地下一體化：在城市二三維、室內外一體化空間基礎模型上，一是疊加城市的地表部件信息，包括井蓋、路燈、道橋、房屋等，即帶有政府管理職能的地表部件設施；二是疊加地下管線信息，包括供水、排水、燃氣、電力等八大類綜合管線數據；三是將地鐵、地下商場、地下停車場等地下空間設施信息融進來；四是考慮城市地質環境信息，包括地層結構等數據；將城市分散于各政府部門的這幾類相關系統和數據基于城市二三維系統融合，形成地上/地下一體化的城市電子沙盤模型。

4） 靜態/動態一體化：基于城市電子沙盤模型，逐步鏈接城市的視頻監控信息、各行業部門站網監測信息、城市各類物聯傳感器信息（如水、電、氣），融合各類導航位置服務信息，使靜態的城市動態化，即靜態/動態一體化。

5）人文/地情一體化：進一步融合城市的人口信息庫、法人信息庫、電子證照庫（包括企業證照、個人證照等）、地名地址信息庫，將由上述信息構成的公共信息與空間信息關聯，形成城市的人文信息和地情信息一體化。

6）政情/社情一體化：將政務管理系統、行業管理系統、企業管理系統、甚至個人客戶端，通過平臺進行掛接，建立政務管理信息庫、行業管理信息庫、企業管理信息庫、公眾服務信息庫，形成城市政情信息和社情信息的一體化，至此，城市的信息資源部分，即數字城市基本建成。

7） 資源/政務一體化：基于虛擬城市模型，構建城市信息資源平臺和政務協同管理平臺，接入政府各部門業務信息系統，一是提供信息資源共享和開放服務，以及面向政府和用戶應用需求，提供基于大數據融合分析的專題產品服務；二是開展政府管理的流程優化建模和預案分析建庫，通過兵棋推演實驗和部門協同管理，為政府提供輔助決策，從而將資源和政務系統融合到一起，形成信息資源和政務管理一體化。

8） 線上/線下一體化：以城市信息資源平臺和政務協同管理平臺為支撐，搭建公共服務平臺，提供兩類辦事服務窗口，分別為基于互聯網的網上辦事窗口和一站式社區服務窗口，為企業和公眾提供主動推送服務和就近便民服務，即企業和公眾提供線上和線下一體化服務。

9）虛擬/現實一體化：搭建城市平行系統，充分利用信息融合挖掘、人工智能、認知計算和虛擬現實等技術，使計算機的虛擬城市與現實城市之間形成互聯、互通和互操作。現實城市運行中發生的案件，可以通過虛擬城市系統進行案件分析，結合預案模型，開展仿真分析、計算實驗和能力實驗，通過兵棋推演，為政府提供輔助決策方案，從而指導現實城市中案件的科學處理，并進行事后的效能分析和效能評估，不斷迭代優化，實現城市社會運行的虛擬和現實一體化。

三、智慧城市總體建設任務

1.智慧城市建設總體目標

1） 集同與開放：旨在推動分散數據集同化、分散系統集同化，構建蜂窩式城市基礎信息資源池和管理平臺，提供跨部門、跨區域、跨層級、跨系統信息資源共享與開放服務。

2）網格化治理：以社區為網格化管理的最小單元，并與政府行業網格管理職能相融合，發動群眾力量協同管理及更新數據，構建完整的城市網格化管理體系。

3）一窗式服務：構建前臺(社區和網上)窗口辦事與后臺(政府和行業)行政審批的一窗式公共管理與服務系統，提供近民服務和便民服務。

4）虛擬與現實：以城市三維數字模型為載體，采用虛擬現實技術，構建政務管理與服務可視化兵棋推演實驗模型，提供平行管控、應急處置和輔助決策等服務。

2.智慧城市建設基本原則

1）繼承優化原則：充分繼承已有的建設成果，將分散的系統集同化，將分散的數據集中化，按照技術、工程、安全三個總體要求進行整體集成優化。

2） 最小共享原則：按照用戶類型設置訪問權限，用戶只能調用自身權限范圍內的數據和服務；信息化主管部門可享有系統管理員權限。

3）最大服務原則：以滿足用戶最大需求為導向，按照用戶需求，進行大數據挖掘和數據融合分析，提供專題產品定制和應用服務。

4）權威發布原則：需上報國家或省行業主管部門的數據資料，以市政府對應部門的數據資料為準并上報。

如今，設計已無處不在。設計已不僅僅局限于工業產品設計，而是與相關產業融合發展。設計的基因已被植入人居環境、鄉村振興、旅游、體育、文化等諸多產業之中，設計讓中國企業、中國品牌在發展的道路上策馬揚鞭。

3.智慧城市建設總體任務

以智慧基礎設施建設為根基，以智慧城市信息中心（或稱運行中心）和三大平臺建設為抓手，構建智慧城市建設支撐基礎，匯聚城市信息資源，創新數據驅動應用，面向城市綜治、民生幸福、人居環境、公共安全、經濟創新等領域開展智慧應用建設，構筑以“一中心、三平臺、N應用”為特征的智慧城市總體建設框架（見圖3），以科技驅動助力智慧社會，推動城市智慧化可持續發展。

具體到智慧城市的建設內容，可以概括為“12345”，即一個中心、二個窗口、三大平臺、四大體系、五類信息。

“一個中心”——城市運行中心，包含城市大數據中心、展示大廳和運行大廳等內容，集數據存儲、城區態勢展示、動態運行監測、事件分撥處置、指揮協同決策于一體，是城市未來最重要的智慧基礎設施。

“二個窗口”——圍繞政府行政審批、行業職能管理和社會公眾服務，基于政務外網和互聯網，建設面向企業和市民的一站式社區服務窗口和網上辦事窗口，提升便民服務能力，打造高效社會治理。

“三大平臺”——即建設城市信息資源平臺、政務公共管理平臺和社會公共服務平臺，共同構成智慧城市共性能力域，它們與運行中心一起構成城市智慧中樞。城市信息資源平臺主要包括數據管理、開放服務、專題定制、大數據挖掘、二三維展示等功能，可實現各類城市數據的采集、清洗、分類和入庫，通過信息資源診斷，提出未來城市信息資源建設計劃。政務公共管理平臺主要包括城市網格化管理、一體化協同辦公、任務及預案管理、推演決策及執行評估等功能，面向城市綜合管理、行業管理和協同管理三大政務域，進行權責梳理和流程優化，構建仿真模型和管理預案庫，開展整個城市既有系統的接入和診斷分析，提出智慧城市未來系統的合理建設計劃。社會公共服務平臺鏈接企業管理信息系統、窗口辦事服務系統和個人終端服務系統，包括開放式服務、一窗式辦事、快速化響應和個性化處置等功能，可根據社會需求，提出政府各個行業部門如何提供公共服務和優化服務預案，通過對公共服務進行需求分析診斷，提出完善服務計劃。

“四大體系”——指政策法規體系、標準規范體系、安全管理體系和運營保障體系，通過這四個體系的全面建設，健全和完善智慧城市綜合保障體系，增強城市數據共享更新、政務系統整合協同和網絡信息安全防護等能力，有力推動智慧城市建設不斷前進和智慧化提升。

“五類信息”——包括空間信息、動態信息、公共信息、政務信息和社會信息五大數據庫的建設。空間信息資源庫包括基礎地理信息庫、地上部件信息庫、地下管線信息庫和地下空間信息庫，此類信息主要來自于基礎數據的測繪采集。動態信息資源庫包括視頻監控信息庫、站網監控信息庫、位置服務信息庫和傳感數據信息庫，此類數據來自于各行業信息系統的物聯網實時監測數據。公共信息資源庫，包括人口庫、法人庫、證照庫以及地名地址庫等，此類數據主要是從政府各委、辦、局的數據庫中進行抽取得來，通過信息清洗、融合，形成公共信息庫。政務信息資源庫包括市、區、街道行政管理和社區服務信息，此類信息主要來源于政府的權責清單、行政審批事項清單、管理分撥事件清單等。社會信息資源庫主要包括從互聯網采集的與企業和公眾服務相關的信息。

四、智慧城市總體建設方案

1）立體化數據采集：采用衛星、航空和地面遙感及測繪等先進技術，采集（或收集）基礎地理（DOM、DEM、DLG、DSM）信息、地上部件設施信息、地下管線設施信息、地下空間設施信息和地質環境信息等數據，構建城市立體化數字沙盤模型，提供空間信息數據服務。

2）全方位智能監控：采用現代信息感知技術，以立體數字沙盤模型為載體，以通信網絡為支撐，鏈接政府各部門已布設的監控視頻、監測站網、數字傳感和定位導航等終端智能設施，構建全方位動態監控模型，提供動態信息共享和分析服務。

3）多維度信息匯聚：采用大數據挖掘技術，匯聚城市人口、法人、證照和經濟等公共信息，關聯政務、行業、企業和公眾信息，構建蜂窩式城市信息資源池，開展大數據清洗與存儲、分析與融合，構建多維度信息資源模型；提供大數據管理及專題服務。

4）智能化管理服務：采用網絡化信息技術，梳理政務權責清單、行政審批流程并建模，梳理政務管理與服務典型案例并建庫，購建網格化管理和一窗式辦事系統，面向對象需求，提供快捷的政務管理和公共服務。

5）科學化輔助決策：采用虛擬現實等技術，以立體數字沙盤模型為載體，提供兵棋推演和仿真實驗，提高政府辦事與決策、行業監管與服務能力，提升突發事件應急響應和處置能力。

五、結束語

在新時代中國特色社會主義思想和基本方略的指引下，堅持新的發展理念，采用航天系統工程方法，通過實施智慧城市“九個一體化”建設，切實推動城市有質量的穩定增長、可持續的全面發展，實現基礎設施強勁、民生體驗幸福、公共安全穩固、人居環境綠色、經濟創新繁榮的智慧城市建設發展愿景，助力數字中國建設和智慧社會建設，促進國家治理體系和治理能力現代化。