智慧城市時代的城市照明規劃研究

李 農，丁一凡

(北京工業大學城市照明規劃設計研究所，北京 100124)

引言

隨著科學技術的發展，以物聯網、云計算和智能感知等為代表的新技術，正推動人類社會由信息化向智慧化邁進。智慧城市建設熱潮正席卷全球，多數國家和地區明確提出智慧城市建設目標。我國也將大力發展智慧城市寫入了“十三五”規劃綱要[1]。目前，住建部、工業和信息化部制定的與智慧城市相關標準已達20多個。顯然，智慧城市已成為城市未來的發展趨勢。

眾所周知，智慧城市的實現需要大量的各類硬件支撐，縱覽國內外智慧城市的建設試點大多將智慧城市硬件依附在城市燈桿上。因此，從硬件設備取電的便捷性和支撐件分布的廣泛性來看，選擇城市照明的燈桿作為支撐有其必然性。

而城市燈桿傳統上屬于城市照明領域，因此必將與城市照明的建設與規劃發生關聯，那么智慧城市時代的到來,對城市照明規劃會帶來怎樣的影響？相互間會存在怎樣的作用？這樣的問題都值得進行深入的研究，從而為即將到來的智慧城市時代做出必要的技術準備。

1 我國智慧城市發展情況

智慧城市作為城市發展新理念，內容和形式都在不斷更新，我國國家標準中將智慧城市定義為：“運用信息通信技術，有效整合各類城市管理系統，實現城市各系統間信息資源共享和業務協同，推動城市管理和服務智慧化，提升城市運行管理和公共服務水平，提高城市居民幸福感和滿意度，實現可持續發展的一種創新型城市”[2]。

目前全球已有1200多個智慧城市的項目正在實施[3]，研究包括智慧道路、智慧街區、社會管理、公共服務等多方面內容。在我國，智慧城市建設以城市試點模式推進，當前由住建部和科技部公布的智慧城市試點共計290個[3]，以城市(區、縣、鎮)為單位建設落實，從基礎設施、城市管理、資源環境、社會民生、產業經濟等方面多維度把控智慧城市建設，并印發了《國家智慧城市(區、鎮)試點指標體系(試行)》文件及GB/T 33356—2016《新型智慧城市評價指標 》標準對智慧城市建設程度評級。

2 城市照明規劃概述

城市照明總體規劃是為確定城市照明的規劃和布局，實現城市功能照明與景觀照明的建設目標，合理利用城市形態，協調城市照明空間布局等所做的一定期限內的綜合部署和具體安排[4]。

依據本文第一作者主持編制、即將頒布的T/CSUS—2019《城市照明規劃標準》(征求意見稿)，其由總則、術語、基礎規劃、城市景觀照明空間結構與布局、城市功能照明規劃指引、城市景觀照明規劃指引、城市夜景利用規劃、節能與環保、規劃實施與保障共九章和三個附錄組成。其中與智慧城市建設關系最為密切的是城市景觀照明空間結構與布局和城市功能照明規劃指引兩部分。

前者是城市照明規劃的核心，其偏重于空間規劃，其中一項重要的任務是提取整合城市景觀照明載體，從而形成一幅完整的城市夜景畫面，即將城市照明構成要素歸納成“點”(標志物、重要建筑物、節點)、“線”(道路、水系)、“面”(區域)三個層次，經過合理有序地規劃組織，形成城市完整、清晰的城市景觀照明格局。城市照明規劃構成如表1所示。其規劃的核心步驟如下：

表1 城市照明規劃框架結構構成Table 1 Urban lighting planning frame structure

1)城市規劃解讀與城市研究:解讀相關規劃,深入調研分析,把握城市整體歷史、現狀、形象特征及文化內涵。

2)城市照明空間結構的組織:依據城市空間發展戰略明確各分區的規劃功能定位,提出各自城市照明分區定位。

3)城市照明結構層次的梳理:宏觀劃分組織照明要素,構建城市照明框架體系。

住建部要求城市道路必須達到“有路必有燈”，城市功能照明規劃指引是對城市功能照明的技術要求，它涉及眾多的城市主要道路，這部分將是與智慧城市發生緊密關聯的內容。

3 智慧城市對照明規劃的影響

3.1 對城市景觀照明空間結構與布局影響

城市照明規劃中關于城市景觀照明空間結構與布局的規劃思想是“萃取”的過程，即選取典型、優美、重點的城市形態與載體，經過點線面的結構形態，通過科學合理的規劃組織，最終形成展現城市優美夜景觀的城市空間形態。

智慧城市規劃建設的思想是“撒胡椒面”，追求城市各類智慧應用分布的均勻性，即所謂的全覆蓋。

兩者規劃建設的思路不盡相同，但在城市照明規劃中景觀照明空間結構與布局元素選取時，雖考慮了構成點線面結構載體的典型、優美特性，同時也考慮了觀看者的屬性，即人車流量的大小，因此與智慧城市的規劃建設的重點建設區域選取范圍要求基本一致。

由此可見，城市照明規劃中的城市景觀照明空間結構與布局可以作為智慧城市規劃建設的重點建設區段或分批建設的早期建設內容的重要參考。

本文第一作者依據智慧城市建設要求，統計了智慧城市與照明規劃重點建設區域比較表(表2)，由此可見照明規劃重點區域可基本覆蓋智慧城市重點區域，智慧城市規劃建設中基于產業發展的區域(如高新技術產業園區、物流倉儲區等)與城市照明規劃中基于光污染控制的區域(教育與醫療區域)除外。

表2 智慧城市與照明規劃重點建設區域比較表Table 2 Table of comparison between smart city and urban lighting planning in key construction areas

綜上，智慧城市規劃建設對城市照明規劃中城市景觀照明空間結構與布局的影響有限，城市景觀照明空間結構與布局的規劃建設內容可以大范圍涵蓋智慧城市規劃建設的要求，但難以完全覆蓋。

3.2 對城市功能照明規劃的影響

傳統城市照明規劃中對城市功能照明的控制重點放在功能照明用量“大戶”道路功能照明上，其重點是消除道路景觀照明對道路功能照明的視功能影響和節能要求。智慧城市建設涉及硬件和軟件兩個方面，其中硬件建設大多需要依附于城市道路燈桿，因此城市功能照明規劃應予以響應，以確保與后期智慧城市建設的合理銜接。

即使智慧城市規劃建設追求城市各類智慧應用分布的均勻性，但考慮到服務人群密度、投資量、投入產出比及建設周期等諸多因素，每個城市區域智慧城市的建設“密度”必有所區別，當然區域內作為主要承載體的道路功能照明燈桿的“承載量”也必然不同，因此在城市照明規劃中基于智慧城市建設的考量對城市功能照明的規劃控制部分應予以體現。

首先應根據智慧城市建設要求(如表2所示)，利用城市用地規劃圖，做出類似于圖1所示的城市智慧城市建設密度分布圖，依智慧城市建設密度從大到小，可劃分為1～3級的智慧城市建設區，以此作為區域內道路智慧城市建設“承載量”的依據(同樣對應三個級別)，分別就電力要求(嚴格講應屬于電力規劃的范疇)、智慧燈桿的排布方式以及建設原則等給出規劃建議。

圖1 智慧城市建設密度分布概念圖Fig.1 Map of density distribution of smart city construction

必要時還可以給出燈桿排布間距的建議。可根據本文第一作者就目前各類智慧城市硬件服務范圍(圖2中所有數據均取當前技術下一般應用情況中的最大范圍值)的研究給出建議值。

由圖2可知，當前技術條件下關鍵技術覆蓋范圍多集中在0～200 m內，可將該值作為智慧燈桿密度參照數值。在1級智慧城市建設區,取參考值的中間值100 m作為高密度智慧燈桿間距，以普通燈桿間距50 m為例，至少每隔1個燈桿安置一個智慧燈桿能基本滿足智慧城市需求;同理,在2級智慧城市建設區，取200 m作為普通密度智慧燈桿間距，至少每隔3個燈桿安置一個智慧燈桿；在3級智慧城市建設區,可選擇性安置智慧燈桿。

圖2 智慧城市關鍵硬件技術覆蓋范圍圖Fig.2 Key technologies coverage in smart city

4 結語

隨著信息技術的高速發展，智慧城市建設需求大量出現，智慧硬件大多搭載于照明載體上，其對城市照明規劃自身的影響相對有限，但城市照明規劃卻對智慧城市建設具有重要的引導和支撐作用。本文從智慧城市建設需求出發，分析了其對城市照明規劃的可能影響，以及城市照明規劃如何配合智慧城市建設，為今后完善城市照明規劃和兼顧智慧城市建設要求提出了若干可供借鑒的建議，以期進一步豐富與時俱進的城市照明規劃理論。