李德仁：從數(shù)字城市到智慧城市

中國科學院院士、中國工程院院士 李德仁

什么是數(shù)字城市

人類文明社會經過5千年的發(fā)展，從物質流動簡單的資源經濟發(fā)展到資本流納入物質流的資本經濟，現(xiàn)在我們發(fā)展到信息流納入資本流和物質流的知識經濟時代，這就使我們必須要搞信息化。

數(shù)字城市是把城市的地理信息和其他城市有關的信息結合并存儲在計算機網絡上，讓城市和城市外空間連在一起的虛擬空間。我們先后要求有城市的空間，城市的信息基礎設施，這就是網絡，要有空間基礎設施，要有各專業(yè)的應用信息系統(tǒng)，通過用戶界面，送到到政府部門，商業(yè)部門、個人擁護和產業(yè)部門，要有一個城市的創(chuàng)新體系，每個城市不一樣，都涉及這些基本空間數(shù)據(jù)。

數(shù)字城市的技術支撐

我認為至少有六個技術支撐。

第一個要有信息高速公路。在美國，克林頓1992年當選總統(tǒng)，1993年在全國啟動。在中國是朱熔基總理1995年啟動的。

第二個是航空航天遙感技術。中國未來到2020年要用分辨率為0.3米的衛(wèi)星來獲取數(shù)據(jù)。

第三個技術是WebGIS技術。現(xiàn)在已經到Web2.0，還有虛擬現(xiàn)實的技術，讓城市栩栩如生。城市的差分GPS讓每個人有足夠的精度，把每個人每個汽車裝到系統(tǒng)里，這是物聯(lián)網的概念。另外分布式數(shù)據(jù)庫管理，與網格計算，云計算為后來的計算和管理以及安全提供支撐。二維的電子地圖現(xiàn)在走入三維，如1994年深圳市做出來了三維的深圳地圖。

主要應用

數(shù)字城市的主要應用，最早用于規(guī)劃，做城市設計。由于它可以給用戶提供各種各樣的信息，有身臨其境的感覺，所以三維的城市主要用于軍事，巡航導彈，公安，環(huán)境污染分析，無線電公司的定位，信號的傳播，噪音的傳播和社會生態(tài)的研究。數(shù)字城市現(xiàn)在用的比較多的是電子政務與電子商務，電子民務。一個市長要能管好一個城市，需要五大類的信息，城市規(guī)劃環(huán)境形象建設信息，城市管網綜合管理的信息，需要城市安全管理應急信息，城市基礎資源信息，還要有城市社會綜合信息系統(tǒng)，加在一起20多個系統(tǒng)，這么多系統(tǒng)一定要在網上流通起來。

我們的應用，面向新一代的應用，我們做出規(guī)劃，把GIS和AutoCAD一體化，把支持城市應急規(guī)劃平臺弄出來，可以提供物流配合，房地產交易等平臺。南京做的是一個業(yè)務的運行平臺，管理平臺，服務的平臺，也是預防監(jiān)督的平臺。這個平臺運行，每個人上去可以監(jiān)督。

底層就是數(shù)據(jù)，然后把很多的軟件關聯(lián)在一起，中層是各個應用系統(tǒng)，上端是用戶，有C/S可以改，B/S只能瀏覽。把城市這么多部門，從公安、發(fā)改委規(guī)劃到衛(wèi)生局，所有的信息，包括規(guī)劃、國土、房產、市政、環(huán)保、民政、統(tǒng)計、安全和城市地下的地質信息放在一起，這樣市長和有關部門的職能部門可以共享做好他們的工作。

我們在國家863和建設部支持之下做了地上地下三維立體化。可以地上地下都三維。瀏覽的時候，可以看到地方到哪兒，地下的信息全部出來。這樣的平臺我們認為是城市領導和辦公人員需要的，真正反映城市面貌的。

這樣的系統(tǒng)支持什么？講一個例子，在北京市支持奧運會申辦過程當中，查處違章建筑，把2002年拿到衛(wèi)星照片作為參照，以后逐年逐月查有沒有違章，在申奧之前沒有的房子，在規(guī)劃中不能蓋的房子你蓋了就是違章，這個工作在北京節(jié)省了16億元開支。

重點的應用

網格化管理是重點應用的實例，這個例子是武漢市，要武漢市做一個大的城管，把管理與服務連在一起，武漢市是一個老城市，這么多問題需要解決，一般的市民和協(xié)弱勢群體的市民，他們會遇到生活中的問題，我們要關心他們，如噪音污染，占道經營等問題，也需要管理好。我們做了一個系統(tǒng)，讓它對監(jiān)管進行支持。系統(tǒng)把武漢市分成七個區(qū)，分成8千多個100×100米的網格。這個網格規(guī)劃，按照建設部、民政部的要求，調查分類，總共有2百多萬要管的人、物、事的部件。從下崗工人中聘請了619個監(jiān)管員來運行。2008年運行一年，每個區(qū)都有幾萬的投訴的案件，有老百姓的投訴和監(jiān)管員現(xiàn)場的勘察，結案率達到96%。按照區(qū)劃分網格的原理，保證這個編碼在將來全省、全國編碼都可以用，跟身份證一樣，不是簡單的一個區(qū)搞一個區(qū)的。這就是政府為百姓服務數(shù)字化的實例。

基于可量實景影像的空間信息服務

傳統(tǒng)的地圖不能使我們身臨其境、栩栩如生，所以我們推進可量測的實景圖象，用傳統(tǒng)的攝影測量提供投影的城市，加在一起就是完整的三維，影象分辨率達3厘米，每個馬路上面的字體都可以看出來。城市每隔三五年搞一個記錄，可以反映這個城市的歷史變遷，可以挖掘人文、社會、經濟、建筑、景觀的變化，這是一個非常重要的資源，我們稱為可量測實景圖象，因為可測量，想量高度、寬度、長度都可以。這樣一來，當我在這找一個商場的時候就可以找出來，位置在哪兒，是什么樣子。這樣老百姓可以方便在網上找到。這就是把街景和地圖結合起來，讓老百姓可以更明確的了解這個城市，解決老百姓衣食住行需要訪問的點，買東西，找飯館，處理生活問題都可以通過這樣的信息，這個網站叫“我秀中國”。

如果用移動測量系統(tǒng)，汽車上裝上GPS、若干個照相機，激光雷達就可以采集影像，就可以得到位置和姿態(tài)，就可以用軟件做出三維的城市信息。比如取任何兩張相片，就可以在上面進行測量，比如量這個點的坐標可以量出來，量這個距離，馬路的寬度，高度都可以量出來，不經過現(xiàn)場，在網上就可以做分析。我們又推進了數(shù)字泰州，做了泰州的數(shù)字城市，用了國產相機，用共享平臺，用我們移動測量，這樣獲得了泰州市所有的基礎空間信息，300平方公里，做了1：1000的正射影像。做了非精細三維模型，重點的區(qū)域做了精細的三維模型，重點地區(qū)500個全景影像，360度影像采集，統(tǒng)一支持國土、城管、公安的系統(tǒng)，這就是我們多尺度的數(shù)據(jù)庫，我們可以對它集成管理。

整個系統(tǒng)底層除了測繪局拿的數(shù)據(jù)，還有全景影像，三維模型數(shù)據(jù)，我們數(shù)據(jù)中心可以分發(fā)到有關單位，從原數(shù)據(jù)目錄查找，在各個部門之間可以得到，通過注冊中心，可以在政務網上，國土、城管、公眾示范都可以用，在開放的公共網上，把這個數(shù)據(jù)經過保密處理就可以向公眾發(fā)布，比如旅游、文物、交通，這樣的系統(tǒng)已經完成。

我們在澳門、克拉瑪依做的系統(tǒng)也是一個可以查詢的系統(tǒng)，有地圖有街景，有數(shù)據(jù)庫，比如查馬路的這個目標，是一個通信用的井蓋，參數(shù)可以查出來，在街景上，每個工作人員很容易點出來，這樣可以查居民樓，可以查所有你想知道的信息。

中國有9.8億的手機，可以用手機為老百姓服務，比如要到武漢去，你現(xiàn)在在什么地方可以把地方敲進去，也可以用GPS按進去，比如武昌火車站，就告訴你周邊的情況，周邊的信息馬上跳出來，吃、喝、住都可以查找。

從數(shù)字城市到智慧城市

數(shù)字城市有很多的前景，但是數(shù)字城市要向智慧城市發(fā)展。什么叫智慧城市？很多市長問我，我給一個公式給大家，數(shù)字城市+物聯(lián)網+云計算=智慧城市。信息上網是數(shù)字城市，可以看到所有的東西，這個空間加上物聯(lián)網和支持物聯(lián)網的云計算，就是通過很多傳感網實現(xiàn)智能傳感，智能安全，智能控制，就實現(xiàn)虛擬和實在的空間。這就是我的結論。溫總理2009年到無錫考察講了兩次物聯(lián)網，說傳感網是一個全新的技術領域，實現(xiàn)了物與物的互聯(lián)而被稱物聯(lián)網。所以智慧城市或者智慧地球，一定要包含物聯(lián)網，實現(xiàn)全面感知，利用RFID，傳感器、條形碼上網，把每個物體都上網，每個機器都上網，就要生產能上網的冰箱和空調，這是一個新的工藝化和信息化的集成，會推動全世界的經濟發(fā)展。云計算是基于互聯(lián)網大眾參與的計算模式，其計算能力、存儲能力、交互能力是動態(tài)，可伸縮，被虛擬化的，而且把計算變成社會化、集約化、專業(yè)化的服務給大家。

未來的智慧城市應該是服務于經濟的發(fā)展，改善城市的安全，提高政府的效率，縮小城鄉(xiāng)的差距，服務、方便老百姓，讓老百姓生活的更幸福。

結束語

建設數(shù)字城市是城市信息化的系統(tǒng)工程，既要抓好信息基礎設施和空間數(shù)據(jù)基礎設施，也要抓好各類應用，為城市經濟發(fā)展和改善人民生活質量服務。數(shù)字城市很多應用現(xiàn)在已經在推廣了，比如規(guī)劃智能交通、網絡化管理服務、基于位置的服務，城市安全應急等等。信息時代是推進信息的手段，數(shù)字城市加物聯(lián)網走向智慧城市，數(shù)字城市支持任何人，人與機器，機器與機器的參與溝通，提供更加智慧的，面向IP的靈性服務。怎么建？根據(jù)多個城市的經驗，加強領導，一把手工程，涉及多個部門，多個單位，信息要共享，要有一把手親自掛帥，自主創(chuàng)新，才能推進。