城市大腦賦能城市公共安全的建設理念和關鍵支撐

當前，數字化浪潮滾滾向前，數字化治理正向新階推進，信息技術的快速發展為城市治理提供了強大的技術引擎，城市大腦推動城市公共安全治理邁入新的階段。作為城市治理的“賦能者”，城市大腦以實現高效能治理為目標，已成為各地方構建經濟治理、社會治理、城市治理等全方位城市治理體系的有效抓手。因此，本文擬探討城市大腦賦能城市公共安全的關鍵支撐和核心應用，深化對城市大腦的理解和應用。

一、城市大腦賦能城市公共安全的建設理念

城市大腦以網絡感知設施為基礎，匯聚城市數據，促進業務協同，賦能城市公共安全應用場景。城市治理以人為本，城市大腦以服務城市治理新模式為根本。數據治理是城市大腦建設的中心工作，城市新型智能基礎設施建設是城市大腦發揮作用的前提條件，場景化建設是城市大腦有效匯聚數據資源、提升服務城市數字化治理有效性的重要原則。因此，以城市新型智能設施建設為基礎，以城市公共安全數據整合為中心，以城市公共安全治理場景為導向的“智能化、整合化、場景化”就成為城市大腦賦能城市公共安全的核心建設理念。

（一）城市公共安全設施智能化

城市大腦是智慧城市建設進行到高級階段的產物，必須建立在物聯感知的基礎上，物聯感知系統是城市公共安全基礎設施的大規模智能化和新型基礎設施。城市新型基礎設施包括全域感知設施（包括泛智能化的市政設施和城市部件）、網絡連接設施和智能計算設施。隨著物聯網、通信技術及人工智能的發展，萬物互聯的城市感知網絡開始形成，推動城市綜合治理再上新臺階。此外，深度學習、人工智能、物聯網等技術在智慧城市建設中發展迅速，智慧產業聯盟、城市大腦創新合伙人等產業推動機制開始盛行一時，互聯網公司、新型智慧硬件廠商、網絡運營商大量參與到智慧城市建設當中，智慧城市“合作生態”開始形成。城市大腦通過互聯網和物聯網，把城市智能化公共設施所產生的海量數據匯聚起來，利用城市大腦的數據和計算處理能力，在對城市進行精準分析、整體研判的基礎上，通過指揮、調動、管理，保障城市的公共安全。如果把攝像頭、傳感器、智能化終端等這些散落在城市各個治理單元里的智能化設備比作“神經元”，那么城市全息全時、多元異構的信息源則成為智慧城市的“神經元”，這些神經元通過城市神經系統——5G網絡匯聚到城市大腦，形成智慧化城市管理系統。由于智慧城市是一個跨系統交互的大系統，需要有一個中樞神經式的城市指揮系統，驅動這些城市中無所不在的公共安全新型智能化基礎設施，匯聚計算利用這些城市智能設施所產生的源源不斷的數據資源，從而使自身具備全面、實時、全量的決策能力，獲得城市治理智慧，因此，城市大腦通過全面聯接各種城市物聯網感知設施和智能化設備等新型城市數字化基礎設施、整合城市數據、打通業務系統、實施融合計算，同時通過中樞系統自身的不斷迭代演化，使自身更聰明、更懂城市，產生城市治理智慧，不斷提升城市公共安全智慧化治理能力。

（二）城市公共安全數據整合化

城市大腦通過打破數據孤島、打通業務壁壘，充分推進城市各部門、各層級的數據資源集約共享，高效整合開發城市數據資源，賦能城市公共安全。首先，打通與城市公共安全相關的各業務系統，通過統一標準加強數據交換共享，推進城市公共安全數據開放，充分實現數據共享，確保數據資源的無障礙流動，支撐智慧城市公共安全治理需求。其次，通過建設城市公共安全治理專題“數據庫”和“城市公共安全服務云”，形成城市公共安全數據集成共享基礎支撐平臺，既保障數據安全，又支持對外互聯互通，實現公共安全多源異構數據匯聚、融合、處理、分發為一體的數據歸集與融通。通過建立城市公共安全智能設施信息采集標準，按照型號、位置、現狀、權屬等屬性，開展城市治理所涉人員、場所、部件、組織等服務對象的基礎信息采集，關聯行政處罰與行政審批信息，可以有效實現數據庫的合理歸集與使用。再次，應依托城市公共安全專題數據庫，進一步突破城市治理的體制機制壁壘，打通城市數據孤島，匯聚城市數據，實現跨區域、跨層級、跨領域的數據匯集，實現“系統接入—數據融合—反饋執行”的閉環管理，為城市公共安全治理應用提供全面的數據支持。最后，在全市集中、統一、一體化架構實施集成公共安全數字化管理平臺，整合政府資源、社會資源、市場資源，構建網格化管理服務模式，連接政府和群眾，通過“城市大腦＋網格化信息管理平臺”，解決城市公共安全問題。通過徹底打破各部門各自為政的傳統建設模式，實現多級聯動，防止重復建設。構建“實時監測平臺、數據展示平臺、視頻監控平臺、業務支撐平臺”四大平臺，快速處置響應城市公共安全危機，賦能城市公共安全。城市數據整合化的目標是實現“三個通”，即城市各層級系統互聯互通、系統各應用數據互聯互通、城市治理參與各主體運營互聯互通。推動城市公共安全治理現代化，必須構造虛擬數字孿生城市，動態、全面地了解城市體征，強化數據歸集和應用，推動政務大數據共享，編制公共安全時空治理要素一張圖，整合公共安全、應急管理、衛生健康、交通住建等事關城市公共安全的各種數據，不斷拓展應用場景，實現智能響應、迅速處置，保障城市公共安全，以城市大腦賦能城市公共安全和城市治理現代化。

（三）城市公共安全治理場景化

在我國城市化進程中，城鄉人口遷徙和集聚紅利在中國經濟高速度發展的背景下，呈現出強大動能和勃勃生機。同時，大城市人口不斷攀升，隨之出現交通擁擠、環境污染、住房緊張、秩序混亂等“大城市病”，公共產品供給與需求嚴重不匹配，城市供給壓力增大，民眾焦慮情緒多發，威脅城市公共安全。同時“我國仍處于經濟、社會、文化全面轉型之中，社會治理的復雜性不斷攀升，公共安全形勢依然嚴峻，安全事故和風險正在從生產安全單一領域向社會全領域的公共安全轉變，各類風險隱患增多且呈現相互疊加、相互耦合態勢，各類風險、災害類事件造成的損失嚴重。”城市公共安全理念近年來發生很大變化，從原來注重救災減災向韌性治理、風險防范、社會協同的方向轉變，從強調快速響應向重在風險預防轉變，這些轉變成為城市公共安全治理亟需研究的挑戰性課題。在智慧城市建設中，城市大腦利用大數據、物聯網、人工智能等新一代信息技術，為城市應急處置、風險防控、災害防治、個體防護、監測監控、工程抗震等不同場景，構建后臺支撐系統，同時打通不同平臺、系統，進行公共安全預測預警，推動城市公共安全治理整合化、場景化和智慧化。通過創新公共安全治理各個場景的監管處理模式，實現物聯網傳感器監測與快速預警，次生衍生事件預測預警，發現、識別和預防公共安全重大風險，通過城市大腦數據協同和體系化管理與風險防控治理能力，創建公共安全場景化治理新模式。經過近年來各城市的大量實踐，城市大腦在應對疫情防控、社會治理、交通管理、政務服務、治安防控、生態環境保護等應用場景方面成效顯著，已成為各地開展新型智慧城市建設的“標配”。城市公共安全治理場景涉及范圍廣泛，場景呈現非常多樣化，主要包括城市自然災害場景、城市事故和災害場景、公共衛生事件場景、社會安全事件場景等。

二、城市大腦賦能城市公共安全的關鍵支撐

城市大腦賦能城市精細化治理，城市公共安全會得到更加高質量的保障。城市大腦在物聯網、大數據、人工智能、邊緣計算、5G、云機器人、數字孿生等前沿技術的支撐下，充分推進城市數據資源網絡化共享、集約化整合、高效化開發、全面化賦能，注重標準接口的提煉和統一。各類共性支撐平臺是城市大腦的關鍵支撐。城市大腦在城市政務大數據平臺、城域物聯感知平臺、城市信息模型平臺、應用支撐模型平臺等共性支撐平臺的強大支撐下，具有了類腦智能，具備識別處理、邏輯計算、知識圖譜、時空構建、指令輸出等功能支撐城市大腦的各種城市治理應用模式，賦能城市公共安全。

（一）城市政務大數據平臺

城市政務大數據平臺是整合城市政務數據，實現數據共享的主要基礎設施（圖1）。它以城市政務數據為基礎，在全域范圍內通過智能感知匯聚城市全量數據，使用分布式存儲、數據挖掘、實時動態可視化等大數據技術對城市政務數據進行融合、存儲、分析和計算，構建數據驅動治理模式的強大引擎。目前城市政務大數據平臺在全國逐漸推行，大數據技術運行環境逐步成熟，通過云計算基礎設施和高性能服務器，實現了海量數據的網絡存儲。通過政務數據共享交換目錄體系和交換平臺，形成“人口”“法人”“宏觀經濟”“空間地理”等基礎數據庫和“信用信息”“政務信息”“電子證照”等主題庫，利用政務信息資源目錄，構成大數據資源中心。運用大數據處理平臺，支撐政府和社會各種業務應用和數據應用。隨著數據處理技術的不斷進步，其與政務活動形成良性互動關系，城市政務大數據的數據來源會越來越豐富，政務數據應用的需求也會不斷提升。由于城市政務大數據具有跨部門、跨行業流動的特征，因此數據結構異構、數據量大、增速快、處理速度和實時性要求高。通過城市政務大數據平臺建設，能夠支撐城市大腦公共安全治理，實現城市公共安全大數據資源與城市公共安全業務的良好融合，推動政務數據共享交換，鼓勵政務大數據向全社會依法開放，賦能城市公共安全。城市政務大數據平臺可以為城市大腦提供治理規則，支撐城市公共安全規范治理。

（二）城域物聯感知平臺

城域物聯感知平臺針對城市燃氣行業、給排水行業、熱力行業、市政窨井、綜合管廊、消防、?；贰蛄核淼?、電梯等安全問題，部署物聯感知裝置，以智能化設施接入為基礎，兼容適配各類網絡協議接口，形成“感知層”，并利用運營商網絡、有線網絡、無線網絡、應急通信車等，實現全域感知數據傳輸（圖2）。城域物聯感知平臺的核心是“處理層”，主要由物聯網平臺、GIS時空信息平臺、大數據平臺構成，功能主要包括設備管理、聯接管理、運維管理、數據管理、應用使能、感知服務等部分。處理層是終端設備與智能應用之間的紐帶，向下通過傳輸層接入感知終端，提供感知數據的接入、匯聚，向上支撐各種業務應用，如智能決策、管網安全評估、態勢分析、應急指揮、設備運維、數據挖掘、搶險調度等。城域物聯感知平臺還可為應用開發者、設備生產商、業務管理者、運維服務者等各類城市公共安全參與者和利益相關者提供物聯感知服務。例如，為應用開發者提供數據管理服務，為設備開發商提供遠程管護服務，為業務管理者提供預測預警服務，為運維服務者提供設備運維服務，通過數據分析、數據統計、數據調用、數據確權、數據共享、數據安全等支撐城市公共安全物聯數據創新應用。城域物聯感知平臺是城市大腦的“感覺器官”，能夠隨時覺察公共安全危機。

（三）城市信息模型平臺

城市信息模型平臺是在數字世界再現城市細節，管理城市數據，呈現城市現狀、趨勢甚至推演城市未來發展趨勢的綜合信息載體（圖3）。近年來，城市信息模型（CIM）在全國各城市迅速發展，對其在智慧城市中的應用產生了極大的推動作用。城市信息模型平臺以CIM為核心，將城市數字化模型數據、運行感知數據、基礎空間數據、專題數據等全時空全要素高精度的數據匯聚和融合至一個統一的平臺，形成城市空間高精度模型。城市信息模型平臺為建構城市“時空一張圖”和數字孿生城市提供了良好的基礎條件。從技術層面來看，CIM的本質是在云計算基礎上實現地理信息系統（GIS）、建筑信息模型（BIM）、物聯網（IoT）技術的融合，從模型層面來看，CIM通過三個維度來刻畫城市，即空間維度、時間維度、感知維度?？臻g維度包含物理空間、社會空間、屬性空間，同時利用空間位置鏈接這三類空間，形成空間禍合系統；

時間維度綜合了城市的歷史信息、現狀信息和未來信息，既能體現城市的變遷歷史，又包含了城市的實體現狀，還整合進了城市的未來規劃；感知維度是基于新一代信息技術對傳統城市空間和時間維度的更加精準、實時、豐富的感知。CIM的高級階段是城市數字孿生，根據其發展階段的不同，城市數字孿生可分為時空一張圖、虛擬城市、數字孿生城市，其本質是通過城市大腦全面整合接入、匯聚和管理城市時空基礎地理數據、城市三維模型、遙感影像、感知監測信息、互聯網數據、物聯網數據、政務大數據、業務數據等，形成時空一張圖，為城市交通、城市管理、公共安全、生態環境、政務應用等領域提供實時高效的地理空間服務。城市信息模型平臺內置AI、大數據、城市GIS、云計算、數據運營模型、數字孿生城市模型等城市賦能模型，可加載城市大數據平臺數據和城域物聯感知平臺數據，具備城市數據處理能力和城市事件識別能力，還可對城市交通、城市管理、公共安全等進行單體化處理。城市信息模型平臺依托城市智慧基礎設施，能夠匯聚各行業數據，賦能更精細化的城市治理應用，推進城市公共安全業務協同，構建全局聯動和反饋的機制，有效應對城市公共安全事件。城市信息模型平臺是城市大腦的“信息元基地”，能夠構建起虛擬城市的主體。

（四）應用支撐模型平臺

應用支撐模型平臺作為模塊化封裝集成平臺，為城市大腦提供關鍵共性技術、應用開發組件和城市信息模型服務（圖4）。應用支撐模型平臺可以實現城市大腦迭代演化中的知識沉淀，并在系統升級和遷移中起到靈活配置和高效部署開發利用的作用。應用支撐模型平臺充分結合城市應用需求，構建城市大腦自身的數據運營體系、算法運營體系和應用運營體系，配套部署安全保障體系和運營運維體系。安全保障體系保障城市大腦的系統安全和數據安全；運營運維體系集成城市大腦的功能組件、應用模型、業務流程、事件模板等運營領域的知識體系，整合城市知識、城市規則、城市經驗的系統構建工作，全方位感知城市時空，對城市公共安全業務進行推理判斷和應用賦能。應用支撐模型平臺具體包括信息模型服務、應用開發組件服務和關鍵共性技術服務。其中，信息模型服務是指自定義渲染服務、空間分析計算、虛實融合互動等面向應用場景的賦能服務；應用開發組件服務是指信用服務、身份認證、非稅支付、電子證照、知識體系等底層技術支撐服務；關鍵共性技術服務是應用支撐模型平臺的新技術能力主體部分，在城市大腦中起到為上層應用提供技術支撐的作用，主要包括算力支撐、數據支撐、人工智能支撐、業務支撐、人機交互等技術組件；算力支撐包括算力部署、算力協同、算力調度等組件，數據支撐包括數據融合、數據分析、數據服務、數據匯聚和交換等數據治理組件；人工智能支撐包括智能認知、智能感知、算法倉庫、訓練引擎等人工智能組件；業務支撐包括統一用戶中心、統一認證中心、統一證照中心、統一事項中心、統一運維監控、統一視頻會商、統一融合調度、業務實體建模、決策分析系統、業務服務系統等組件；人機交互包括城市設施和城市運行可視化、輔助判斷與決策、智慧調度與協同等組件。應用支撐模型平臺作為城市大腦的“能力工具箱”，有利于快速搭建“城市大腦”運行環境。

三、結語

城市大腦是智慧城市發展進入新階段的產物，是在原來數字城市建設的基礎上，整合了新一代信息技術所構建的一種類腦人工智能系統。我國城市化由于建設底子差、發展速度快，對城市發展和運行造成了極大的壓力，城市安全問題處于多發期，亟需城市大腦賦能城市公共安全。但我國城市大腦目前仍存在平臺賦能不足、業務支撐不力、建設運營模式不清晰等問題。通過城市大腦統籌城市公共安全治理，會讓城市更智慧、更安全，我們需要不斷加強城市大腦自身建設，進一步增強城市大腦賦能城市公共安全的系統能力、數據整合能力和運營能力。

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（責任編輯：陳希文）