新型智慧城市頂層設(shè)計(jì)架構(gòu)

董恒昌，張鵬，王園

（1.貴州中軟云上數(shù)據(jù)技術(shù)服務(wù)有限公司；2.喀什大學(xué)；3.新疆藝術(shù)學(xué)院）

1 新型智慧城市的提出

隨著城市人口不斷增加，各個(gè)城市建設(shè)與管理的難題——“城市病”逐漸凸顯。城市治理模式、生態(tài)環(huán)保、公共安全、產(chǎn)業(yè)環(huán)境等問(wèn)題日益突出。通過(guò)新型智慧城市的建設(shè)將減緩或消除部分“城市病”。

2015年，“新型智慧城市”這一概念首次出現(xiàn)在政府工作報(bào)告中。2016年，國(guó)家“十三五”規(guī)劃綱要明確提出“建設(shè)一批新型示范性智慧城市”。新型智慧城市是現(xiàn)代信息技術(shù)和城市發(fā)展深度融合的產(chǎn)物，是智慧城市發(fā)展的新階段。2017年，新型智慧城市建設(shè)提檔加速。

從智慧城市概念的提出和發(fā)展到“新型智慧城市”，我國(guó)多部門(mén)出臺(tái)了多種政策以推動(dòng)智慧城市的發(fā)展和建設(shè)，智慧城市的具體政策（見(jiàn)圖1）。

2 新型智慧城市的內(nèi)涵

新型智慧城市是以為民服務(wù)全程全時(shí)、城市治理高效有序、數(shù)據(jù)開(kāi)放共融共享、經(jīng)濟(jì)發(fā)展綠色開(kāi)源、網(wǎng)絡(luò)空間安全清朗為主要目標(biāo)，通過(guò)體系規(guī)劃、信息主導(dǎo)、改革創(chuàng)新，推進(jìn)新一代信息技術(shù)與城市現(xiàn)代化深度融合、迭代演進(jìn)，實(shí)現(xiàn)國(guó)家與城市協(xié)調(diào)發(fā)展[1]。

黨的十九大報(bào)告提出，推動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、人工智能和實(shí)體經(jīng)濟(jì)深度融合，在中高端消費(fèi)、創(chuàng)新引領(lǐng)、綠色低碳、共享經(jīng)濟(jì)、現(xiàn)代供應(yīng)鏈、人力資本服務(wù)等領(lǐng)域培育新增長(zhǎng)點(diǎn)、形成新動(dòng)能，并明確提出建設(shè)“智慧社會(huì)”。

在此背景下，提出新型智慧城市頂層規(guī)劃的架構(gòu)。

3 新型智慧城市下的基礎(chǔ)框架

圖1 智慧城市相關(guān)政策

新型智慧城市，提出了“六個(gè)一”架構(gòu)，即一個(gè)開(kāi)放的體系架構(gòu)、共性基礎(chǔ)一張網(wǎng)、一個(gè)通用公用平臺(tái)、一個(gè)數(shù)據(jù)體系、一個(gè)高效的運(yùn)行管理中心、一套統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)體系[2]。

“一個(gè)開(kāi)放的體系架構(gòu)”旨在用“強(qiáng)化共用、整合通用、開(kāi)放應(yīng)用”的思想和運(yùn)用系統(tǒng)工程的方法來(lái)構(gòu)建一種開(kāi)放的體系架構(gòu)，用以指導(dǎo)新型智慧城市的建設(shè)和發(fā)展。

“共性基礎(chǔ)一張網(wǎng)”旨在務(wù)實(shí)建設(shè)基礎(chǔ)，打通城市互聯(lián)網(wǎng)、城市無(wú)線(xiàn)網(wǎng)、城市物聯(lián)網(wǎng)和電子政務(wù)外網(wǎng)之間的隔閡，構(gòu)建一張全面的、一體化的信息傳輸網(wǎng)絡(luò)。

“一個(gè)通用公共平臺(tái)”旨在構(gòu)建統(tǒng)一的可調(diào)度和管理所有信息資源的全封裝信息平臺(tái)，提供統(tǒng)一的資源服務(wù)，為智慧化的城市管理與公共服務(wù)提供支撐。

“一個(gè)數(shù)據(jù)體系”旨在全面整合數(shù)據(jù)編碼，規(guī)范、統(tǒng)一數(shù)據(jù)格式，實(shí)現(xiàn)一套數(shù)據(jù)多層應(yīng)用，一次統(tǒng)計(jì)多處應(yīng)用，確保數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和統(tǒng)一性，從而提升城市治理的智能化水平。

“一個(gè)高效的運(yùn)行管理中心”旨在跨部門(mén)協(xié)調(diào)聯(lián)動(dòng)的匯聚城市資源，并實(shí)現(xiàn)資源共享，推動(dòng)城市治理高效精準(zhǔn)，是新型智慧城市的運(yùn)行中心。

“一套統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)體系”旨在搭建貫穿整個(gè)智慧城市建設(shè)的核心要素，通過(guò)統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)來(lái)實(shí)現(xiàn)新型智慧城市建設(shè)的過(guò)程中的全方位多層次的共享，是新型智慧城市的基石。

根據(jù)“六個(gè)一”體系架構(gòu)，可梳理出新型智慧城市“三橫兩縱”的基礎(chǔ)框架模型(見(jiàn)圖2）。

“三橫”即由下至上的基礎(chǔ)設(shè)施層、數(shù)據(jù)融合開(kāi)放共享層、智慧應(yīng)用分類(lèi)服務(wù)層；“兩縱”即貫穿整個(gè)頂層設(shè)計(jì)的標(biāo)準(zhǔn)體系架構(gòu)和建設(shè)運(yùn)營(yíng)架構(gòu)。

4 新型智慧城市下的擴(kuò)展框架

圖2 新型智慧城市基礎(chǔ)架構(gòu)

圖3 新型智慧城市擴(kuò)展架構(gòu)

根據(jù)基礎(chǔ)的“三橫兩縱”框架，充分考慮底層業(yè)務(wù)系統(tǒng)與頂層應(yīng)用服務(wù)和城市的綜合管理，結(jié)合《GBT 34678-2017智慧城市 技術(shù)參考模型》由上而下由內(nèi)而外的搭建新型智慧城市的擴(kuò)展框架（見(jiàn)圖3）。

新型智慧城市擴(kuò)展架構(gòu)分為6個(gè)部分，即“基礎(chǔ)設(shè)施域”、“數(shù)據(jù)及服務(wù)融合域”、“城市中樞域”、“智慧應(yīng)用域”、“終端服務(wù)域”和“標(biāo)準(zhǔn)體系域”。

“基礎(chǔ)設(shè)施域”包括物聯(lián)感知部分、網(wǎng)絡(luò)通信部分和計(jì)算存儲(chǔ)資源，可認(rèn)為是智慧城市的“筋骨血肉”。“基礎(chǔ)設(shè)施域”既是城市前沿的觸角和信息傳遞的神經(jīng)，又是城市數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的基石和算力資源的保障，是整個(gè)智慧城市的不可或缺的基礎(chǔ)部分。

“數(shù)據(jù)及服務(wù)融合域”包括城市數(shù)據(jù)中心數(shù)據(jù)庫(kù)、數(shù)據(jù)共享交換服務(wù)和城市綜合基礎(chǔ)支撐平臺(tái)，可認(rèn)為是智慧城市的“腹中詩(shī)書(shū)”，是大數(shù)據(jù)分析和城市決策的基礎(chǔ)?！皵?shù)據(jù)及服務(wù)融合域”旨在整合各個(gè)部門(mén)的數(shù)據(jù)和為上層各類(lèi)智慧應(yīng)用提供支撐。數(shù)據(jù)融合服務(wù)通過(guò)將各個(gè)部門(mén)數(shù)據(jù)整理匯總至“城市數(shù)據(jù)中心”下的各類(lèi)數(shù)據(jù)庫(kù)，以解決信息孤島問(wèn)題。城市綜合支撐平臺(tái)整合各類(lèi)應(yīng)用的基礎(chǔ)模塊，集成各類(lèi)基礎(chǔ)支撐服務(wù)，是整個(gè)智慧城市的樞紐。

“城市中心域”包括城市運(yùn)營(yíng)管理中心、城市建設(shè)運(yùn)營(yíng)監(jiān)測(cè)與預(yù)報(bào)、資源共享子平臺(tái)、接口體系等，可認(rèn)為是智慧城市的“大腦”。通過(guò)接口體系向上提供應(yīng)用數(shù)據(jù)，向下提供外部數(shù)據(jù)，向內(nèi)提供內(nèi)部互通數(shù)據(jù)，甚至可預(yù)留與其它智慧城市互通的通信交換接口?！俺鞘兄行挠颉蓖ㄟ^(guò)各級(jí)各類(lèi)平臺(tái)和應(yīng)用的協(xié)作，實(shí)時(shí)分析城市的各類(lèi)數(shù)據(jù)，最終通過(guò)各類(lèi)終端展現(xiàn)經(jīng)過(guò)可視化的后的直觀數(shù)據(jù)。

“智慧應(yīng)用域”包括城市內(nèi)的各類(lèi)應(yīng)用，可認(rèn)為是智慧城市的“臉面”。智慧應(yīng)用可分為“城市治理”、“經(jīng)濟(jì)發(fā)展”、“民生服務(wù)”等多個(gè)類(lèi)別，每一個(gè)類(lèi)別下有不同的智慧應(yīng)用。同時(shí)這些應(yīng)用也是智慧城市數(shù)據(jù)的來(lái)源。

“終端服務(wù)域”即各類(lèi)智慧應(yīng)用的最終使用場(chǎng)景，應(yīng)盡可能全面的支持PC端、移動(dòng)端和指揮大屏端。

“標(biāo)準(zhǔn)體系域”是貫穿整個(gè)智慧城市設(shè)計(jì)和實(shí)施的各類(lèi)標(biāo)準(zhǔn)，可認(rèn)為是智慧城市的“血管”。保障整個(gè)智慧城市的信息安全、應(yīng)用安全，保障各類(lèi)數(shù)據(jù)互通，保障各類(lèi)資源動(dòng)態(tài)協(xié)調(diào)分配，保證各類(lèi)應(yīng)用的實(shí)施與維護(hù)等。

5 新型智慧城市擴(kuò)展框架的實(shí)施策略

新型智慧城市的規(guī)劃建設(shè)是一個(gè)復(fù)雜而又龐大的工程，必須做到規(guī)劃先行。

結(jié)合城市發(fā)展現(xiàn)狀，通過(guò)對(duì)城市地理位置、歷史文化、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)、經(jīng)濟(jì)發(fā)展、人口因素、城市特點(diǎn)及信息化現(xiàn)狀進(jìn)行分析，從城市發(fā)展空間、城市產(chǎn)業(yè)、城市信息化建設(shè)、城市運(yùn)營(yíng)保障四個(gè)方面進(jìn)行整合,并根據(jù)行業(yè)最佳實(shí)踐和技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)，總結(jié)城市發(fā)展需求，確定適合的智慧城市設(shè)計(jì)規(guī)劃。

新型智慧城市的建設(shè)不能只求大而全，也可以小而精、精而美。

根據(jù)國(guó)內(nèi)城市的發(fā)展現(xiàn)狀，可大致將國(guó)內(nèi)的智慧城市分為大型城市、中型城市、小型城市/特色園區(qū)和典型城市四類(lèi)[3]。

1）第一類(lèi)大型城市

有北京、上海等，此類(lèi)城市的信息化基礎(chǔ)設(shè)施完備，相關(guān)產(chǎn)業(yè)齊全，其智慧城市的建設(shè)重點(diǎn)是交通、醫(yī)療、環(huán)境、教育等民生相關(guān)的垂直行業(yè)的數(shù)據(jù)交換平臺(tái)，打通數(shù)據(jù)壁壘。

2）第二類(lèi)中型城市

有?？凇⒔棺?、桂林、黃山等。此類(lèi)城市經(jīng)濟(jì)實(shí)力雄厚，基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)有待加強(qiáng)。其智慧城市建設(shè)的主要途徑是通過(guò)加強(qiáng)城市基礎(chǔ)信息化設(shè)施建設(shè)，如網(wǎng)絡(luò)、存儲(chǔ)、前端點(diǎn)位等；并行研究智慧化的措施，如建設(shè)大數(shù)據(jù)平臺(tái)、云計(jì)算平臺(tái)等。全面規(guī)劃設(shè)計(jì)建設(shè)了整個(gè)城市的從基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)到城市平臺(tái)的解決方案。

3）第三類(lèi)小城城市/特色園區(qū)

有沈陽(yáng)新民園區(qū)、深圳前海園等。此類(lèi)城市主要是新型開(kāi)發(fā)區(qū)，且經(jīng)濟(jì)實(shí)力雄厚，可全面規(guī)劃全面實(shí)施。

4）第四類(lèi)典型城市

每一個(gè)都有其相關(guān)的特色，如深圳、南京以建設(shè)智慧城市作為提高城市發(fā)展水平的核心和關(guān)鍵；成都、重慶則以發(fā)展智慧人文和智慧生活為目標(biāo)。

根據(jù)以上分類(lèi)，不難看出新型智慧城市同樣需要因地制宜的規(guī)劃和建設(shè)，且可歸納為以下幾點(diǎn)：

1)經(jīng)濟(jì)實(shí)力雄厚的、基礎(chǔ)設(shè)施好的，可直接全盤(pán)開(kāi)展新型智慧城市的建設(shè)；

2)經(jīng)濟(jì)實(shí)力雄厚但基礎(chǔ)設(shè)施有待加強(qiáng)的，規(guī)劃中應(yīng)當(dāng)把基礎(chǔ)設(shè)施作為重點(diǎn)，尤其是基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)和統(tǒng)一平臺(tái)的規(guī)劃；

3)經(jīng)濟(jì)實(shí)力較差但基礎(chǔ)設(shè)施良好的可重點(diǎn)建設(shè)平臺(tái)和多個(gè)重點(diǎn)智慧應(yīng)用；

4)經(jīng)濟(jì)實(shí)力較差且基礎(chǔ)設(shè)施需要升級(jí)的可重點(diǎn)建設(shè)基礎(chǔ)設(shè)施和重點(diǎn)應(yīng)用。

6 新型智慧城市的發(fā)展愿景

通過(guò)建設(shè)高速、統(tǒng)一、無(wú)線(xiàn)泛在的網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施連通所有人或物，結(jié)合城市GIS信息精細(xì)準(zhǔn)確、可視可靠的展現(xiàn)城市的運(yùn)行狀態(tài)，利用智能城市中樞調(diào)度城市要素以協(xié)調(diào)城市運(yùn)行。多樣化、智能化、高效化的大數(shù)據(jù)應(yīng)用提供虛擬化、個(gè)性化、均等化提供無(wú)所不在的社會(huì)服務(wù)。這將是未來(lái)智慧城市發(fā)展的愿景。

7 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)整合新型智慧城市的“六個(gè)一”架構(gòu)和《智慧城市 技術(shù)參考模型》GBT 34678-2017，給出了一種頂層設(shè)計(jì)框架示意圖，并淺要的分析了每一個(gè)區(qū)域的作用和與其它區(qū)域的關(guān)聯(lián)，并在最后對(duì)新型智慧城市的發(fā)展做出了暢想。

智慧城市的建設(shè)是一個(gè)復(fù)雜而又繁重的工程，而頂層設(shè)計(jì)是整個(gè)智慧城市建設(shè)的關(guān)鍵，通過(guò)頂層設(shè)計(jì)總體規(guī)劃分步建設(shè)逐步實(shí)現(xiàn)智慧城市的建設(shè)愿景。