新型智慧城市与时空大数据平台

在首届粤港澳大湾区地理信息发展高峰论坛上，中国工程院院士王家耀在会上做了特邀报告——《新型智慧城市与时空大数据平台》，以下是现场笔录。

王家耀：各位领导、各位来宾、各位专家，今天非常高兴参加珠海有关地理信息方面的高峰论坛。我今天想就新型智慧城市建设和时空大数据平台的问题跟大家进行讨论。

下面我讲几个问题：

一是我国城市信息化的基本进程;

二是新型智慧城市的内涵、目标与任务;

三是新型智慧城市的总体架构;

四是新型智慧城市建设的基本思路和技术路线;

五是时空大数据平台在新型智慧城市中的作用。

新型智慧城市建设是一个巨大的系统工程，钱学森先生曾经有一段话，他说：“马克思、恩格斯的辩证主义认为，物质世界是由无数相互联系、相互依赖、相互制约、相互作用的事物和过程所形成的统一整体。”

我国城市信息化的基本进程大体分为三类：

一是数字化，将城市各部门、行业信息的传统物理媒介(纸质表格等)转变成计算存储的数字系统，从而提高城市各部门、各行业“个体”的效率。

二是网络化，把分散的城市各部门、行业的数字化要素、单元和系统连接起来，形成各部门、行业互联互通的城市信息流系统，从而提高整体效率。

三是智能化，对已有的城市信息流系统进行深入分析，找出其中的瓶颈或可以优化的环节，用人工智能技术加以解决，提高自动化和智能化程度。在进行数字城市、智慧城市建设的时候必须要遵循这样一个规律。

我国城市信息化是怎么发展的呢?

在1998年召开了第一届数字城市国际学术研讨会。2007-2009年，成立了中国“数字城市”建设方案及推进战略研究，这个项目2009年完成了，也提交了院士建议。在这个基础上，2010年在苏州做了“智慧苏州”规划纲要(2010-2015)，同时举办了苏州智慧城市的论坛。随后，智慧城市建设的数量得到了很快的发展，据文件记载已经达到了386个。我对这个数字还是有点看法的，这个提法有某种程度的误导。

新型智慧城市的内涵、目标与任务

新型智慧城市怎么提出来的?为什么要提出新型智慧城市的问题，有以下这几个方面的情况：

首先就是数字城市→智慧城市建设中存在的问题，其中最主要的就是信息孤岛问题，没有解决信息互通。

第二个问题就是需求，在这种情况下需要加强顶层设计、统筹规划、科学引导、有序推进。

第三就是在措施方面，就当前我国智慧城市建设的混乱现象，我曾经提过一个人大提案，由中国网信办和中国发改委牵头，2016年5月联合成立了新型智慧城市建设部级协调工作组。

什么是新型智慧城市呢?

我们走过了数字城市、智慧城市和新智慧城市这么一个历程，所谓智慧城市我们是指通过互联网把无处不在的智慧传感器连接起来形成物联网，实现对物理城市的全面感知，这样来解决各个方面的智能化的决策支持问题。

所谓新型智慧城市，(因为中央在2016年召开了全国新型智慧城市的工作会议，与新型城镇化工作会议相匹配，就提出了新型智慧城市的问题)，是适应新型城镇化建设需要，以信息化创新引领城市发展转型，全面推进新一代信息通信技术与城市发展融合创新，加快工业化、信息化、城镇化、农业现代化融合，提高城市治理能力现代化水平，实现城市可持续发展的新路线、新模式、新形态。

新型智慧城市的目标包括，实现“以人为本”的指导思想，实现“以人为本”的指导思想，以人的“幸福度”“获得感”作为新型智慧城市建设的价值取向;实现“资源驱动发展→创新驱动发展”的城市发展模式转型，以创新引领城市发展;实现“互联网+”、时空大数据、云计算等新兴信息技术与城市发展融合创新，提高科技创新能力，构建技术创新体系，消除“孤岛现象”;实现城市管理治理能力的现代化，促进城市可持续发展。

新型智慧城市建设的任务包括五点，首先是大力实施“互联网+城市”行动;二要加强体制机制创新和城市资源整合;三要推进工业化、信息化、城镇化、农业现代化融合创新;四要着力解决“城市病”(交通拥堵、环境恶化、洪涝灾害等)和民生领域(医疗健康服务、教育、就业、住房等)的问题;五是构建无处不在的惠民服务体系和透明高效的政治治理体系。

那么，新型智慧城市“新”在哪，“智”在哪?

所谓新，包含三个方面：

新理念。创新、协调、绿色、开放、共享的发展理念。服务化理念，一切为了服务，一切都是服务;以人为核心，成为新型智慧城市的基本价值取向。

新思维。“互联网+”思维，(时空)大数据思维。认识互联网、适应互联网、使用互联网;一切靠(时空)大数据说话、凭(时空)大数据决策。

新方法。系统科学与系统工程方法。把新型智慧城市建设作为一个复杂巨系统工程。

所谓“智”我把它概括成以下几点：

智能感知(无处不在的传感器，实现全面、综合的感知感测，实时智能地获取城市各种信息)

全面互联(通过物联网将无处不在的智能传感器连接起来，通过互联网实现感知感测数据实时传输和存储)

深度融合(将多源异构数据融合为一致性的数据)

资源共享(实现DaaS、SaaS、PaaS、IaaS、KaaS)

协同运作(和谐高效运行，达到城市运行的最佳状态)

智能服务(为人们提供各种不同层次、不同要求的低成本、高效率的智能化服务)、激励创新(政府、企业、个人进行科技和业务创新应用)。

建设数字城市相当于有了“车”、车上有了“货”;车要开动，货要流动，因此必须网络化(无线城市)，相当于建设高速公路(信息高速公路)，有了信息高速公路数据才能流动。但高速公路上也会产生各种问题(信息不能高效、有序、可控流动，信息不能共享、出现信息孤岛)，必须有新理念、新思维、新方法，这就要建设智慧城市。

我个人认为，新型智慧城市同智慧城市并无本质区别，只是更加强调智慧城市建设与工业化、信息化、城市化、农业现代化的融合发展。

数字城市是城市信息化的初级阶段，无线城市(网络化)是桥梁或纽带，智慧城市是城市信息化的高级阶段，新型智慧城市是新型城镇化条件下智慧城市水平的进一步提升。

我们要把过去有用的东西都利用起来。

新型智慧城市的总体架构及其体系

在讲这个问题的时候我还要引用钱学森先生的一段话，“什么叫系统?系统就是由许多部分所组成的整体，所以系统的概念就是要强调整体，强调整体是由相互关联、相互制约的各个部分所组成的。系统工程就是从系统的认识出发，设计和实施一个整体，以求达到我们所希望得到的效果。”

根据这样的思想，我们可以给出智慧城市整体的架构。

首先，我们可以有智慧政务系统架构，发改委提倡的四大基础数据库到现在很多地方并没有建好，所以智慧政务体系应该按照这样的体系架构来做它。

其次是智慧电子商务与现代物流，以及智慧企业框架。还有智慧社区服务，包括物业管理系统、生活服务系统、网络信息平台等等。这样就构成一个新型智慧城市的体系架构。

那么新型智慧城市怎么做?

首先要有指导思想，而且要认识到智慧城市建设是一项长期的战略任务。有的城市说三年五年就建成智慧城市了，甚至蓝皮书上讲什么时候我们有几百个智慧城市要建成，这个我认为是不靠谱的。

二是规划先行。要充分调查研究，搞好新型智慧城市顶层设计。要做长期规划、中期规划、短期规划，这样不至于换一届领导就把前面的全部推翻。

三是示范引领，制定示范城市选择条件，确保试点要解决的问题。一定要示范，但也不是前段时间搞的智慧城市都来做示范。

四是打牢基础。包括新一代信息通信网络基础建设和时空大数据平台(时空信息云平台)等工作。

五是边建边用。这也是一条基础原则。

六是注重实效。坚决杜绝面子工程、形象工程。

七是统筹协调。

另外，智慧城市建设要根据这样的思路来推进：

一是以系统工程理论和方法为指导，探索建设新型智慧城市的最佳路径，创新技术架构、体制机制、建设运营模式，保证长期可持续升级发展。

二是以智能感知、多源融合、开放共享、深度挖掘和智能服务为指导，探索构建时空大数据平台的技术体制，充分发挥其在新型智慧城市建设中的“大脑”作用。

三是以新一代信息通信网络技术和天空海一体智能感知技术为支撑，探索充分利用物联网、大数据、云计算和“人-机”智能融合式时空大数据融合、分析、挖掘与可视化技术，以及智能服务技术，构建新型智慧城市建设的技术路线。

四是借鉴吸收国内外智慧城市建设经验，结合我国实际，创新构建新型智慧城市建设的标准体系和网络空间安全监控体系，保证新型智慧城市建设和运行的安全、稳定、可行和高效。

时空大数据平台是新型智慧城市的“大脑”

我看了很多智慧城市顶层设计的本子，千篇一律，他们强调的是4G、5G，没有更多地强调这4G、5G上搞什么东西。所以我强调必须要交叉融合。

时空大数据，我刚开始提出来的时候很多人不理解，有的人甚至反对。包括所有的大数据都是时空大数据，这是我基本的观点。

我们首先要树立大数据的哲学时空观。哲学上有个基本的原理，就是空间和时间构成了运动着的物质存在的两种基本形式，所以说空间和时间也是相互联系的，时间和空间是一个基本的观点。

二是社会治理的时空观。上海为什么发生踩踏事件?就是一个时间空间的问题，什么时间什么样的空间能够容纳很多人，这是固定的。我们对时间和空间的问题观念很淡薄。

三是作战智慧的时空观。拿破仑有句名言，“战略是时间和空间的使用艺术。”进入21世纪以后，我们有了无人机群，所有所谓无人的作战模式都是离不开时间和空间的。

四是世界表达的时空观。这么复杂的世界我们怎么表达?这个表达也靠时间和空间，我们就是通过时间、空间学习万事万物。

五是大数据的时空观。数据最早源于 “ 测量 ”，没有测量就没有数据，没有数据就没有科学，没有测量也就没有科学。测量，是人类最早的科学活动。广义地说，数据是人类活动的产物，大数据是包括人类活动在内的事物(现象)运动变化的产物。包括人类活动在内的事物(现象)的运动变化都是在确定的时间和空间中进行的，所有大数据都是在一定的时间和空间产生的，都有时间参照和空间参照两个基本特征。这就是大数据时空观，大数据本质上都是“时空大数据”。我们可以把它简单地称为大数据。

时空大数据，指基于统一的时空基准(空间参照系统、时间参照系统)，活动(运动变化)于时间和空间中与位置直接(定位)或间接(空间分布)相关联的大数据。

时空大数据的类型与构成。一类是时空框架数据，还有一类是时空变化数据，这两类融合在一起就构成了时空大数据。

什么是时空大数据平台?我理解就是把分散和分割的大数据汇聚到一定的平台上。时空大数据平台是大数据的核心价值，没有这样一个平台大数据确实也发现不了它的价值。它是大数据发展的高级形态，也是大数据时代的一个解决方案。

时空大数据平台到底怎么用?我们采用通用“时空大数据平台+”的模式来解决它的应用问题，所谓+就是+民用、+军用。我们可以把民用的很多数据融合在这个平台上，来构建新型智慧城市的“智脑”，构建政府综合决策支持系统、各部门业务系统等等。

时空大数据平台怎么构建?从目前信息技术发展的水平来看，时空大数据平台构建可以采用四种既有共性又有特性的技术体制。包括，

基于网络服务(Web Service)的空间信息共享和空间数据互操作技术模式

基于网格服务(Grid Service)的信息资源共享与协同工作(协同解决问题)技术模式

基于云计算的时空信息服务模式

以及基于网格集成与弹性云的“混合式”时空信息服务模式。

这四种模式都是采用面向服务的体系架构(SOA)，都是解决共享与服务的问题，但是共享的程度和服务的范围、方式是不完全相同的。网络服务与网格服务的技术标准有相同的，也有不同的，网络服务与网格服务的大趋势是兼容或“融合”，但标准是统一的国际或国家标准，服务提供方、请求方都必须清楚;而云服务标准可以是内部统一的，用户不必清楚。

关于标准的问题，可以说国外目前的标准相对还是比较完整的，已经比较成熟。国内在测绘地理信息部分的标准也是比较完整、比较成熟的，但是我们的网络服务、网格服务、云服务的标准目前来讲参照国外的比较多。

城市是一个复杂巨系统，涉及到自然、社会、经济、人文等方方面面。智慧城市是城市这个复杂巨系统的数字化、网络化、智能化过程，是人的自然智能与计算机人工智能的深度融合，也是一个复杂巨系统，涉及到组织管理科学方法——系统工程。新型智慧城市由多个系统及其子系统组成，系统之间、子系统之间、系统与子系统之间有着密切的关系。因此，新型智慧城市建设必须遵循系统科学理论和系统工程的方法。