智慧城市時代的城市照明規(guī)劃研究

李 農(nóng)，丁一凡

(北京工業(yè)大學(xué)城市照明規(guī)劃設(shè)計研究所，北京 100124)

引言

隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，以物聯(lián)網(wǎng)、云計算和智能感知等為代表的新技術(shù)，正推動人類社會由信息化向智慧化邁進。智慧城市建設(shè)熱潮正席卷全球，多數(shù)國家和地區(qū)明確提出智慧城市建設(shè)目標(biāo)。我國也將大力發(fā)展智慧城市寫入了“十三五”規(guī)劃綱要[1]。目前，住建部、工業(yè)和信息化部制定的與智慧城市相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)已達(dá)20多個。顯然，智慧城市已成為城市未來的發(fā)展趨勢。

眾所周知，智慧城市的實現(xiàn)需要大量的各類硬件支撐，縱覽國內(nèi)外智慧城市的建設(shè)試點大多將智慧城市硬件依附在城市燈桿上。因此，從硬件設(shè)備取電的便捷性和支撐件分布的廣泛性來看，選擇城市照明的燈桿作為支撐有其必然性。

而城市燈桿傳統(tǒng)上屬于城市照明領(lǐng)域，因此必將與城市照明的建設(shè)與規(guī)劃發(fā)生關(guān)聯(lián)，那么智慧城市時代的到來,對城市照明規(guī)劃會帶來怎樣的影響？相互間會存在怎樣的作用？這樣的問題都值得進行深入的研究，從而為即將到來的智慧城市時代做出必要的技術(shù)準(zhǔn)備。

1 我國智慧城市發(fā)展情況

智慧城市作為城市發(fā)展新理念，內(nèi)容和形式都在不斷更新，我國國家標(biāo)準(zhǔn)中將智慧城市定義為：“運用信息通信技術(shù)，有效整合各類城市管理系統(tǒng)，實現(xiàn)城市各系統(tǒng)間信息資源共享和業(yè)務(wù)協(xié)同，推動城市管理和服務(wù)智慧化，提升城市運行管理和公共服務(wù)水平，提高城市居民幸福感和滿意度，實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的一種創(chuàng)新型城市”[2]。

目前全球已有1200多個智慧城市的項目正在實施[3]，研究包括智慧道路、智慧街區(qū)、社會管理、公共服務(wù)等多方面內(nèi)容。在我國，智慧城市建設(shè)以城市試點模式推進，當(dāng)前由住建部和科技部公布的智慧城市試點共計290個[3]，以城市(區(qū)、縣、鎮(zhèn))為單位建設(shè)落實，從基礎(chǔ)設(shè)施、城市管理、資源環(huán)境、社會民生、產(chǎn)業(yè)經(jīng)濟等方面多維度把控智慧城市建設(shè)，并印發(fā)了《國家智慧城市(區(qū)、鎮(zhèn))試點指標(biāo)體系(試行)》文件及GB/T 33356—2016《新型智慧城市評價指標(biāo) 》標(biāo)準(zhǔn)對智慧城市建設(shè)程度評級。

2 城市照明規(guī)劃概述

城市照明總體規(guī)劃是為確定城市照明的規(guī)劃和布局，實現(xiàn)城市功能照明與景觀照明的建設(shè)目標(biāo)，合理利用城市形態(tài)，協(xié)調(diào)城市照明空間布局等所做的一定期限內(nèi)的綜合部署和具體安排[4]。

依據(jù)本文第一作者主持編制、即將頒布的T/CSUS—2019《城市照明規(guī)劃標(biāo)準(zhǔn)》(征求意見稿)，其由總則、術(shù)語、基礎(chǔ)規(guī)劃、城市景觀照明空間結(jié)構(gòu)與布局、城市功能照明規(guī)劃指引、城市景觀照明規(guī)劃指引、城市夜景利用規(guī)劃、節(jié)能與環(huán)保、規(guī)劃實施與保障共九章和三個附錄組成。其中與智慧城市建設(shè)關(guān)系最為密切的是城市景觀照明空間結(jié)構(gòu)與布局和城市功能照明規(guī)劃指引兩部分。

前者是城市照明規(guī)劃的核心，其偏重于空間規(guī)劃，其中一項重要的任務(wù)是提取整合城市景觀照明載體，從而形成一幅完整的城市夜景畫面，即將城市照明構(gòu)成要素歸納成“點”(標(biāo)志物、重要建筑物、節(jié)點)、“線”(道路、水系)、“面”(區(qū)域)三個層次，經(jīng)過合理有序地規(guī)劃組織，形成城市完整、清晰的城市景觀照明格局。城市照明規(guī)劃構(gòu)成如表1所示。其規(guī)劃的核心步驟如下：

表1 城市照明規(guī)劃框架結(jié)構(gòu)構(gòu)成Table 1 Urban lighting planning frame structure

1)城市規(guī)劃解讀與城市研究:解讀相關(guān)規(guī)劃,深入調(diào)研分析,把握城市整體歷史、現(xiàn)狀、形象特征及文化內(nèi)涵。

2)城市照明空間結(jié)構(gòu)的組織:依據(jù)城市空間發(fā)展戰(zhàn)略明確各分區(qū)的規(guī)劃功能定位,提出各自城市照明分區(qū)定位。

3)城市照明結(jié)構(gòu)層次的梳理:宏觀劃分組織照明要素,構(gòu)建城市照明框架體系。

住建部要求城市道路必須達(dá)到“有路必有燈”，城市功能照明規(guī)劃指引是對城市功能照明的技術(shù)要求，它涉及眾多的城市主要道路，這部分將是與智慧城市發(fā)生緊密關(guān)聯(lián)的內(nèi)容。

3 智慧城市對照明規(guī)劃的影響

3.1 對城市景觀照明空間結(jié)構(gòu)與布局影響

城市照明規(guī)劃中關(guān)于城市景觀照明空間結(jié)構(gòu)與布局的規(guī)劃思想是“萃取”的過程，即選取典型、優(yōu)美、重點的城市形態(tài)與載體，經(jīng)過點線面的結(jié)構(gòu)形態(tài)，通過科學(xué)合理的規(guī)劃組織，最終形成展現(xiàn)城市優(yōu)美夜景觀的城市空間形態(tài)。

智慧城市規(guī)劃建設(shè)的思想是“撒胡椒面”，追求城市各類智慧應(yīng)用分布的均勻性，即所謂的全覆蓋。

兩者規(guī)劃建設(shè)的思路不盡相同，但在城市照明規(guī)劃中景觀照明空間結(jié)構(gòu)與布局元素選取時，雖考慮了構(gòu)成點線面結(jié)構(gòu)載體的典型、優(yōu)美特性，同時也考慮了觀看者的屬性，即人車流量的大小，因此與智慧城市的規(guī)劃建設(shè)的重點建設(shè)區(qū)域選取范圍要求基本一致。

由此可見，城市照明規(guī)劃中的城市景觀照明空間結(jié)構(gòu)與布局可以作為智慧城市規(guī)劃建設(shè)的重點建設(shè)區(qū)段或分批建設(shè)的早期建設(shè)內(nèi)容的重要參考。

本文第一作者依據(jù)智慧城市建設(shè)要求，統(tǒng)計了智慧城市與照明規(guī)劃重點建設(shè)區(qū)域比較表(表2)，由此可見照明規(guī)劃重點區(qū)域可基本覆蓋智慧城市重點區(qū)域，智慧城市規(guī)劃建設(shè)中基于產(chǎn)業(yè)發(fā)展的區(qū)域(如高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)園區(qū)、物流倉儲區(qū)等)與城市照明規(guī)劃中基于光污染控制的區(qū)域(教育與醫(yī)療區(qū)域)除外。

表2 智慧城市與照明規(guī)劃重點建設(shè)區(qū)域比較表Table 2 Table of comparison between smart city and urban lighting planning in key construction areas

綜上，智慧城市規(guī)劃建設(shè)對城市照明規(guī)劃中城市景觀照明空間結(jié)構(gòu)與布局的影響有限，城市景觀照明空間結(jié)構(gòu)與布局的規(guī)劃建設(shè)內(nèi)容可以大范圍涵蓋智慧城市規(guī)劃建設(shè)的要求，但難以完全覆蓋。

3.2 對城市功能照明規(guī)劃的影響

傳統(tǒng)城市照明規(guī)劃中對城市功能照明的控制重點放在功能照明用量“大戶”道路功能照明上，其重點是消除道路景觀照明對道路功能照明的視功能影響和節(jié)能要求。智慧城市建設(shè)涉及硬件和軟件兩個方面，其中硬件建設(shè)大多需要依附于城市道路燈桿，因此城市功能照明規(guī)劃應(yīng)予以響應(yīng)，以確保與后期智慧城市建設(shè)的合理銜接。

即使智慧城市規(guī)劃建設(shè)追求城市各類智慧應(yīng)用分布的均勻性，但考慮到服務(wù)人群密度、投資量、投入產(chǎn)出比及建設(shè)周期等諸多因素，每個城市區(qū)域智慧城市的建設(shè)“密度”必有所區(qū)別，當(dāng)然區(qū)域內(nèi)作為主要承載體的道路功能照明燈桿的“承載量”也必然不同，因此在城市照明規(guī)劃中基于智慧城市建設(shè)的考量對城市功能照明的規(guī)劃控制部分應(yīng)予以體現(xiàn)。

首先應(yīng)根據(jù)智慧城市建設(shè)要求(如表2所示)，利用城市用地規(guī)劃圖，做出類似于圖1所示的城市智慧城市建設(shè)密度分布圖，依智慧城市建設(shè)密度從大到小，可劃分為1～3級的智慧城市建設(shè)區(qū)，以此作為區(qū)域內(nèi)道路智慧城市建設(shè)“承載量”的依據(jù)(同樣對應(yīng)三個級別)，分別就電力要求(嚴(yán)格講應(yīng)屬于電力規(guī)劃的范疇)、智慧燈桿的排布方式以及建設(shè)原則等給出規(guī)劃建議。

圖1 智慧城市建設(shè)密度分布概念圖Fig.1 Map of density distribution of smart city construction

必要時還可以給出燈桿排布間距的建議?？筛鶕?jù)本文第一作者就目前各類智慧城市硬件服務(wù)范圍(圖2中所有數(shù)據(jù)均取當(dāng)前技術(shù)下一般應(yīng)用情況中的最大范圍值)的研究給出建議值。

由圖2可知，當(dāng)前技術(shù)條件下關(guān)鍵技術(shù)覆蓋范圍多集中在0～200 m內(nèi)，可將該值作為智慧燈桿密度參照數(shù)值。在1級智慧城市建設(shè)區(qū),取參考值的中間值100 m作為高密度智慧燈桿間距，以普通燈桿間距50 m為例，至少每隔1個燈桿安置一個智慧燈桿能基本滿足智慧城市需求;同理,在2級智慧城市建設(shè)區(qū)，取200 m作為普通密度智慧燈桿間距，至少每隔3個燈桿安置一個智慧燈桿；在3級智慧城市建設(shè)區(qū),可選擇性安置智慧燈桿。

圖2 智慧城市關(guān)鍵硬件技術(shù)覆蓋范圍圖Fig.2 Key technologies coverage in smart city

4 結(jié)語

隨著信息技術(shù)的高速發(fā)展，智慧城市建設(shè)需求大量出現(xiàn)，智慧硬件大多搭載于照明載體上，其對城市照明規(guī)劃自身的影響相對有限，但城市照明規(guī)劃卻對智慧城市建設(shè)具有重要的引導(dǎo)和支撐作用。本文從智慧城市建設(shè)需求出發(fā)，分析了其對城市照明規(guī)劃的可能影響，以及城市照明規(guī)劃如何配合智慧城市建設(shè)，為今后完善城市照明規(guī)劃和兼顧智慧城市建設(shè)要求提出了若干可供借鑒的建議，以期進一步豐富與時俱進的城市照明規(guī)劃理論。