智慧城市顶层设计若干建议◎撰文I陈德全王力黄思思郑玉妹何晓玲
我国智慧城市发展存在的问题
虽然我国智慧城市发展迅速，总体呈现良好态势，但仍存在一些问题。
一是顶层规划仍需进一步完善。我国在智慧城市建 设过程中给予了各地市充分的自主权，旨在让各地市能够 因地制宜，灵活设计和建设智慧城市，但是也出现了一些 盲目建设、浪费资源的情况。各地市智慧城市建设的不统 一也会对智慧城市集及智慧中国的建设造成阻碍。
二是数据孤岛现象依旧存在。由于城市数据的多 源异构属性，数据庞大复杂旦融合困难，容易产生数据 孤岛。数据孤岛将影响协同治理能力的提升，不利于各 部门协调联动，还容易导致各部门重复建设应用或数据 模型，造成浪费。
三是区域发展不均衡。东部和中部地区在智慧城 市发展上远远超过东北部和西部地区，同时，各地均致 力于在主城区发展智慧城市，而极少向农村地区发展。
四是智慧城市共建生态尚未形成。一方面，我国 的智慧城市运营管理体系尚未形成，社会资本参与度不 足；另一方面，企业在智慧城市建设项目中的收益时 间、收益标准及验收标准尚不明确，存在一定的风险，影响企业参与智慧城市建设的积极性。
五是信息保护有待加强。智慧城市的建设需要获取 大量政府、企业及居民信息，但是关于信息泄露防控、信息 流通安全保障的政策措施和创新技术等还需进一步研究。
多伦多智慧社区规划分析
针对智慧城市建设的问题，伦敦、纽约、东京 等全球性城市各种规划、研讨、实验不断，纷纷出台对智慧城市的中长期发展战略规划。其中，谷歌旗下 S i d e w a l k L a b s在加拿大多伦多滨水区项目中提出了 结合C I M模型的数字孪生城市模式，呈现出一个基于 数据驱动和运营的新型智慧城市图景。
顶层设计先行
多伦多滨水区项目旨在通过打造一个环保、人性 化的智慧小镇，为本地居民和外来人员提供高质量的生 活，为正在尝试解决各种城市发展问题的个人、企业和 政府提供一个理想的环境，共同解决能源匮乏、房价高 昂以及交通拥堵等问题，使多伦多成为全球城市的创新 型工业中心，甚至成为全世界的智慧城市典范。预计到 2040年，该项目将额外提供4.4万个就业机会，创造 M2亿美元的生产总值，减少89%的温室气体排放，以低于市场价的价格建造出40%的住房，步行及自行 车专用道占城市道路的75%以上。
项目从交通出行、休闲生活、家庭住房、能源管 理、地下设施和数据服务6个维度展开规划。交通出
行规划的愿景是通过构建一个以步行和骑行为主的交通 系统，可满足本地居民和外来人员通勤等日常生活所 需。休闲生活规划通过建设更多街道、公园、广场等户 外活动空间，让居民拥有更多的娱乐场所，并获得良好 的户外体验，以此鼓励居民更多地进行户外活动。家庭 住房规划的最终目的是利用建筑构建预制、建筑信息模 型（B I M)等建筑技术和金融管理工具来满足居民住 房质量和价格的需求。能源管理规划是通过绿建筑的 设计和节能设施的使用减少能源的消耗并促进绿能源 的应用。地下设施规划是通过建设一个地下公共设施的 专属空间，使居民生活所需的公共设施设备连接每幢建 筑的每个楼层，减少重复建设。数据运营规划通过建立 幵放的数据架构，兼顾个人数据隐私和城市运营效益的
74 2021.2 C-Enterprise Management 通信企业管理
平衡，通过数据的分析和运用，改善居 民在曰常出行、娱乐、工作等生活场景 中的城市体验，促进城市创新生态系统 的建设，使居民获得更多智能化的服务。
项目以数字孪生和C I M模型为基 础，通过构建一个3层结构，基于6大 规划设计理念，将基础设施、技术与人 们的生活场景完美融合，打造一个满足 居民居家、出行、工作和娱乐的生活环 境。其中，交通、建筑、水电等传统设 施建设构成基础设施层，大数据、物联
网、无人驾驶等前沿技术构成技术层，
人们的家庭、出行、工作、娱乐构成生活场景层。技术 层充当中间衔接层，串联基础设施层和生活场景层，为 居民提供智慧化的生活服务。
建设绿可持续的环保体系
绿可持续的坏保体系设计主要以灵活的建筑设 计和专属的地下公共设施空间建设为主。首先，设计灵 活组合的空间结构，以满足所有类型家庭的需求，并降 低总体的建造成本；其次，建立一个专属的地下空间，让通信设施、供水供电、物流、垃圾回收等设施通过地 下空间到达每一栋楼。同时通过雨水管理系统、电网、热网、模块化加热路面以及智能垃圾系统等多种技术实 现环保节能的目标。
都市汽车网构建以人为本的智慧生活体系
以人为本的街道设计
项目旨在为居民提供一种安全、便捷、互联的出 行环境，鼓励以步行和自行车为主的出行方式。街道设 计主要以人性化街道和地下货运隧道为主。首先，以人 为本的街道设计将街道分为城市主干道、公交专用通 道、自行车专用道和人行道，其中城市主干道主要用于 汽车的快速行驶，占交通网络总长度的10%；公交专 用通道占交通网络总长度的6%；自行车专用道占交通 网络的三分之一；人行道在整个交通网络中占比高达一
图1多伦多滨水区智慧城市架构
半。道路用途可以灵活地进行调整，例如，当无人驾驶 汽车能够代替传统汽车，并与轻轨共享道路而又不妨碍 运营时，机动车车道将被转换为人行道。同时借助无人 驾驶汽车、智能交通信号灯以及交通出行管理系统等多 种技术，让居民的曰常出行更加便捷。其次，建设地下 货运隧道网络和无人送货车系统，让货运卡车无需进入 城市道路，这一方面提高货物运输的效率，另一方面使 居民出行得到更多的地面空间。
灵活多变的工作空间设计
工作是居民生活中的一个重要场景，项目计划基 于数字孪生原理，建造灵活的、更贴近用户需求的工作 场所。首先，通过采用耐用的框架结构和模块化、可拆 卸的内墙，建设可灵活调整大小、布局的店铺，使店铺 可在其整个生命周期内承担多种用途，从而实现多样化 的工作场景。同时，为方便运营以及空间的自由设置，幵发出数字租赁和运营系统，通过该系统实现虚拟设计 向现实空间的转化，允许不同营业时间的企业错幵使用 办公空间，并根据不同企业对办公场所的需求特点对空 间进行建筑重构，在满足办公空间使用要求的同时实现 办公空间的共享。
混合多变的娱乐空间设计
娱乐空间主要包含街道、公园、广场等场所，鼓 励人们在户外度过更多的时间。以人为本的街道设计预 留了更多可利用空间，因此除了以往集中式的公共场所
通信企业管理C-Enterprise Management 2021.2
75
设计，还将在街巷中设置小型公共场所，让人们的户外 活动更加方便。同时，设置动态和模块化的路面，将街 道路面根据实际需求进行实时的功能改变，增加街道的 使用灵活性。在基础设施设计的基础上增加智能化公共 设施和户外舒适系统等智能技术，从而更好地响应不断 变化的需求，并迅速搭建起举办活动的新场景。
创建技术创新融合应用体系
表1智慧城市建设从单一驱动向多轮驱动转变
智能交通信号灯 地下物流运输系统 模块化加热路面
Super-PON
交通出行管理系统 户外舒适系统
促进社这 靥民生活 »保
被动房电网
热网
智能垃圾系统
建筑物能耗丈时监测系统
智能需求管理系统 雨水管理系统
在多伦多项目中，S i d e w a l k  L a b s 提出了众多具 有前瞻性的创新技术应用设想。
为了提高居民生活质量，项目提出了无人驾驶汽 车、智能交通信号灯、模块化加热路面以及户外舒适
系 统等创新技术的应用构想。无人驾驶汽车集成规划行 程、环境感知、数据计算和自动驾驶等功能，可以减少 驾驶不当导致的交通事故，方便无法自行驾驶的居民出 行；智能交通信号灯能够通过收集分析过路的行人、骑 行者和车辆的数量、速度和轨迹等，优化每种交通信号 的时间以及确定优先通行的对象，并将通行指令等相关 数据传送给车辆和导航工具等；模块化加热路面具有加 热除雪、路面照明等功能，且不易损坏，容易替换，降 低道路的建设和维护成本；通过由兼具通信功能的微小 型天气测量仪组成的城市气象监测网，户外舒适系统能 够为管理员和智能顶棚提供更加准确的天气预报，智能 顶棚根据天气预报自动调节，为户外人提供遮风、遮 阳和挡雨服务。
为了提升居民生活环保水平，项目计划应用雨水 管理系统、电网、热网以及智能垃圾系统等多种技术。 雨水管理系统由绿设施和数字监测管理系统组成，在
暴风雨来临前，该系统将对雨水和包括绿屋顶、透水 路面、雨水收集管道和水箱等在内的绿基础设施进行 监测，精确疏导雨水，达到收集、灌溉等目的。电网将 太阳能、电池和实时能源定价相结合，在高峰时刻单独 或同时利用太阳能和电池存储的能量，将能源消耗推迟 到非高峰时间，以减少在需求高峰期对主电网的依赖。 热网是一种零化石燃料系统，从地热、建筑垃圾热以及
废水热等各种能源中获取清洁能源，或利用厌氧消化技 术将有机废物转化为清洁能源，为建筑物提供清洁的供 热和制冷资源。智能垃圾系统主要包括智能垃圾槽和地 下气动管道两部分，智能垃圾槽对垃圾进行分离处理，
地下气动管道将已分类的垃圾吸到附近的垃圾收集点， 对垃圾进行集中处理，从而提高垃圾处理效率，减少环 境污染。
中国智慧城市建设展望
总体来看，智慧城市规划所确定的城市未来发展 愿景和目标有几大共性，包括着重突出城市发展的绿 低碳和创新能力，强调居民的幸福感和便利性，注重政 府能力建设与治理模式转变。
加强顶层设计，让更高水平的"智慧城市"平稳
演进
从多伦多滨水区项目实践中获得的启示是，短时间 建造一个完整的新技术乌托邦，或者一步到位建立城市 大脑，都是在搭建空中楼阁。智慧城市系统的建设需要 系统梳理过往经验教训，扎实做好都市圈生态系统的整 体规划和系统推进，分层分类推进智慧城市的顶层设计。
要从单一驱动向多轮驱动转变，尝试通过科技改 变人对城市空间的使用方式。单一的“科技驱动”是导 致多伦多滨水区项目失败的重要因素，智慧城市的建设 应特别注意尊重城市发展的自然规律。应集中精力和资 源，从单一的“技术驱动”转向多维驱动空间治理体系 为导向，加快制定出台多规合一的“空间规划”，明确 整体思路、中长期目标与阶段性工作任务重心。
7 6
2021.2 C-Enterprise Management
通信企业管理
技术驱动转向
数宇
■动
生态
驱动
用户
垂动
流垦
骣动
网络
社区
驱动
图2智慧城市建设从单一驱动向多轮驱动转变要注重新型基础设施一体化规划。建设融合感知、传输、存储、计算和处理为一体的新型基础设施，是建 设新型智慧城市的重点之一。我国非常注重新型基础设 施的建设，但大部分规划针对的是地面部署，而忽略了 空中与地下智能设施的统筹建设。建设新型智慧城市，应全面考察规划，尤其要关注空中应急通信设施和地下 传感设施的建设，实现地下、地上以及空中全面一体的 统筹规划。
突出"以人为本"，建设更高品质智慧城市
智慧城市的建设需要回归到“以人为本”这一最 根本的出发点和落脚点，从社区和居民、工作者、访客 这些具体的城市使用者的需求出发，解决他们面临的问 题。传统意义上的智慧城市侧重于技术层面，即基础网 络、感知设备、云计算设施、基础信息资源等。与之相 比，基于数字孪生的新型智慧城市更看重“技术”与“人”的互动，把“人”的实际需求作为顶层设计，把 提高“人”的幸福感和满意度作为核心，
挖掘城市的差 异化需求，突出居民体验和公共福利，建设更高品质的 智慧城市。以人为本的重要体现之一是保障网络安全，新型智慧城市在建设时更应该注重政府、企业和居民信 息和数据的安全，创建“全天候、安全、保密、防盗”的一体化信息数据安全保障体系，消除城市信息和数据 使用的安全隐患。
重视可持续发展，再造更高水平"绿城市"
我国智慧城市的建设，要依据“既要金山银山，又要绿水青山”的前提。一要打造“绿建筑、绿能源、绿交通”的基础设施体系。把绿设计理念融入 城市基础建设每个细节，提升建筑能效，推广绿建筑 标准和认证，建设分布式可再生能源系统，进一步加大 力度推广清洁能源、新能源车规模应用。二要构建绿 制造体系。以传统制造业整合和新兴产业培育为基点，推动产业结构优化升级，加快发展以新材料、新能源、无人驾驶汽车、节能环保等为主体的战略新兴产业和文 化旅游、体育休闲、现代农业等绿产业，建设绿园 区、绿工厂、绿供应链。
加大创新技术应用，打造面向未来的高品质智慧城市
通过5G、物联网、智能传感设施等新型基础设施 的广泛建设，实现城市从实体空间到4D数字空间的映 射和协同交互，打造透彻感知、全面互联、虚实协同、智能运营的数字孪生城市体系。数字孪生城市总体呈 现出基础设施层、智能中枢层、应用服务层组成的三 层架构。
基础设施层由边缘计算、云计算、超级计算等智 能计算设施，光纤网、卫星网、专网等网络连接设施，传感器、泛智能化城市部件等终端感知设施，以及激 光扫描、航空摄影以及移动测绘等新型测绘设施构成。智能中枢层被称为“城市大脑”，由技术赋能与应用 支撑、城市信息模型、大数据平台、新型基础设施管 理等核心平台构成。应用服务层由城市画像、人口画 像、虚拟服务以及决策仿真等贴合数字孪生城市管理 的系列应用组成，此外还包括生态治理、交通管理、产业创新以及社区服务等基于数字孪生在各行业运营 的应用。
4D孪生城市能够通过数字化和虚拟化城市运营的 全过程、全要素，实现城市状态的实时、全面监测，使 城市运营决策更协同、更智能，推动城市实时响应运营 需求，从而实现城市资源配置的智能优化。I©
作者单位：广东省通信产业服务有限公司研究总院
广州市中蕴讯管理咨询有限公司
通信企业管理C-Ente「prise Management 2021.2
77