智慧城市的概念

智慧城市的概念、支撑技术及应用2014-06-20近日，两院院士李德仁对“智慧城市”及相关领域作出了定义，得到了国家相关部门和学术界的高度认同。“智慧城市”是什么？下面就是李德仁院士所作的阐述。一、智慧城市的概念、支撑技术及应用智慧城市=数字城市+物联网+云计算智慧城市是在数字地球的基础上，通过物联网将现实世界与虚拟数字世界进行有效的融合，建立一个可视的、可量测、可感知、可控制的智能化城市管理与运营机制，以感知现实世界中人和物的各种状态和变化，并由云计算中心完成其海量和复杂的计算与控制，为城市管理和社会公众提供各种智能化的服务。智慧城市是智慧地球的重要组成部分。简单地用公式表示，智慧城市=数字城市+物联网+云计算。数字城市是把城市的地理信息和其他城市有关的信息结合并存储在计算机网络上，让城市和城市外空间连接在一起的虚拟空间。智慧城市则通过传感网络，实现虚拟空间和现实空间的衔接。回顾智慧城市的发展，主要经历了这样几个阶段：1993年，全球进入信息高速公路建设阶段，信息高速公路理念最早由美国提出，随即蔓延到全世界，包括中国；1998年，时任美国副总统的戈尔作了一个关于数字地球的报告；2006年，物联网、云计算开始应用；008年，IBM在奥巴马政府组织的会议上提出智慧城市的概念。在中国，温家宝总理2009年在无锡考察时两次提及物联网——传感网是一个全新的技术领域，实现了物与物的互联而被称为物联网。中国智慧城市建设的动机源自中国城镇化、工业化、信息化建设，智慧城市建设的目标是让整个社会更加低碳，更加环保，真正实现可持续发展，使人们生活更加美好，这与“中国梦”紧密相连。支撑技术智慧城市的支撑技术包括数字城市相关技术、物联网技术和云计算技术。数字城市是构建城市数据，将现实中的城市通过网络进行展现，通过航空、卫星、移动测量等方式将数据集成在一起，形成空间立体化，把城市栩栩如生地“搬”到网络上。数字城市相关技术包括：（1）天空地一体化的空间信息快速获取技术；（2）海量空间数据调度与管理技术；（3）空间信息可视化技术；（4）空间信息分析技术；（5）网络服务技术。在实时获取相关数据的基础上，海量空间数据不仅包括矢量数据，还包括三维数据，如今大家通过计算机便可以游览武汉，甚至武汉大学。中国已经有300多个城市进行数字城市建设，包括基础数据、政务平台和公众平台，可以从地上看到地下，方便城市管理，提供智能服务。物联网能够全面感知，通过RFID、传感器、二维码等实现可靠的传递和智能的控制和处理，实现人与人、人与机器、机器与机器的互联互通。智慧城市不仅仅是信息化，而且面向物理世界。我们把每一个地球上的人和物传感到网上去，通过基层将它们联起来，通过网络层将它们传输到全世界，就可以实行运用。智慧城市将所有地球上的东西都整合在一起，我们不出门可以知天下事、做智慧决策。预计到2017年，全世界大概会有7万亿传感设施来服务70亿世界的人口。它可以做智慧交通，远程的智能医疗，不管个人使用什么设备、做什么事情，不管在哪儿都可以和网联结在一起，实行智慧的服务。云计算是基于互联网大众参与的计算模式，其计算能力、存储能力、交互能力是动态的、可伸缩的、可虚拟化的，通过传播重组，把上亿个传感器发出的信号合成视频进行处理，将计算变成社会化、集约化、专业化的服务带给大家。形象地说，云计算为智慧城市提供了一个可以思考的“大脑”。智慧应用未来的智慧城市，一定会是一个道路更畅通、沟通更便捷、环境更美好、生活更幸福的地方。智慧城市能更好地服务社会经济发展，改善城市的安全，提高政府效率，缩小城乡差距，使大众生活更幸福。智慧交通智慧交通可提升交通系统的信息化、智能化、集成化和网络化，并智能采集交通信息、流量、噪音、路面、交通事故、天气、温度等，从而保障人、车、路与环境之间的相互交流，进而提高交通系统的效率、机动性、安全性、可达性、经济性，达到保护环境、降低能耗的作用。要实现对交通的智能感知，电磁感应器、超声波、微波雷达、激光雷达、红外线成像都可以用在智慧交通上，实现交通信息应用发布，便于了解各类交管信息、违章信息，做到及时响应、及时处理。智慧城管智慧城管要实现社会综合管理与服务，把人管好，把房子管好，把重点的场所、设施、社情等管理好。如城管在巡查过程中，发现场地有垃圾需要清理，城管员拍照传送城管信息平台，相关人员便会立即前往清理。清理完毕，再拍照反馈，监管人员便可了解事件处理情况。智慧养老中国正步入人口老龄化社会，老年人数量达到亿级。给老年人戴上一个类似手表的装置，通过该装置收集老年人身体指标参数，传输相关信息，便可检测出老年人的健康状态。智慧医疗基于智慧城市的远程医疗服务能够实现：视频服务，如远程诊断、培训、视频会议；短信，如即时通信；信息实时取得，如医学研究资料库实时使用；多媒体数据库，如电子病历、影像处理；无线城域网接入，如紧急救护无线通信；无线局域网接入，如医院内部通信。还有端到端的系统集成应用。智慧安防武汉市所有的视频都存放在城市的电子信息系统里，点开任何一个地址，都会调出该位置中的视频信息。将不同时间的记录自动剪辑起来，聚合在一起就可以做视频分析。智慧家居将家里的每一件家具都通过网络联通，就可以远程控制家里的空调开关、电饭锅开关、洗衣机开关等。智慧个人应用不论你在什么地方，不论通过什么手段，不论想做什么，都可以实现智能化。除了上述提及的应用，智慧社区、智慧能源、智慧旅游等方面的应用也如火如荼。智慧城市发展的同时，测绘地理信息也进入了一个新的时代。我们提供的地理信息数据由静态变为动态，所有的人都成为了我们的用户。我们要将数据送到需要的地方，送给需要的人，这个是我们测绘地理信息努力的方向。二、智慧城市及其应用大家对智慧城市讨论那么多年了，我对它的定义是非常简单的，智慧城市是在我们数字城市建立的基础框架上，通过物联网将现实世界与数字世界进行有效融合，自动和实时地感知现实世界中人和物的各种状态和变化，由云计算中心处理其中海量和复杂的计算与控制，控制反馈到现实的城市中去，从而为经济发展、为城市的管理和公众提供各种智能化的服务。智慧城市=数字城市+物联网+云计算。我们将要建设的智慧城市是Cyberphysicspace，虚实结合的空间，可以在家里做你想做的事情。发展历程，从1993年美国克林顿总统推进信息高速公路，中国在1995年朱镕基推进中国的信息高速公路八个金字号工程开始，到1998年，美国前副总统格尔提出数字地球、数字城市、数字社区概念，中国科学家在1999年在北京召开了第一届国际数字地球大会，成立了数字地区学会，郭华东就是这个学会的秘书长，到2006年，把物联网、云计算正式推出来，到2008年IBM公司提出智慧城市，2009年2月，奥巴马上台时候IBM总裁跟他推荐你要信息化、工业化一起上才能解决美国面临的经济危机，我们国家温家宝在任总理期间两次在无锡讲物联网、智慧中国的概念，这是发展过程。发展动力是什么呢？中国的发展动力是城镇化、农业现代化、工业化、信息化，城市发展就是城镇化、工业化、信息化，发展产物就是智慧城市，目标是追求低碳、绿色、可持续发展的城市。数字城市技术，把基础地理数据、正射影像、街景景象数据、全景影像数据、三维模型数据结合在一起，在政务网上，通过注册可以进行服务共享，在公共平台上，在互联网上，在公网上，通过二次开发提供各种交通、导航、旅游、文物、购物等等服务系统。物联网技术，物联网能够实现人与人、人与机器、机器与机器的互联互通，实现智慧城市的各种应用。智慧城市的应用，城市干什么？城市是生存繁衍最好的地方，城市是社会交往的地方，是文化享受的地方，按照这四个职能，我们让它智能化，比如智慧安防、智慧环保、智慧能源、智慧城关、智慧养老、智慧国土规划、智慧社区、智慧家居都是让人有更好的环境来生存繁衍。对于经济发展，推动智慧制造、工业互联网、物联网。在文化享受方面，可以考虑智慧户外流媒体、智慧教育、智慧旅游等等。在社会交往方面有智慧交通、购物、社会综合管理，住房和城乡建设部关心的都在这个领域。三、智慧城市中的大数据在智慧城市的建设和应用中，将产生从TB到PB级越来越多的数据，从而进入大数据时代。2011年，Science专刊指出大数据时代已经到来，美国工程院院士也指出大数据可以让我们实现海量数据在预测、建模、可视化和发现新规律的时代就要到来，奥巴马总统说美国政府正式启动大数据研究的发展计划，奥巴马说大数据就是未来世界的“石油”，这个计划要超过以前提出的“信息高速公路计划”，智慧城市的建设已经到来。空间数据，空间的传感器资源，美国友185颗卫星，中国有91颗卫星，到2020年中国天上有200多颗卫星，卫星每天往回传的数据可以达到BP机，空间数据苦的资源，处理资源，空间信息资源，地学知识库资源，这些资源都可以传到网上，通过可视化的服务精神，在保证服务质量的基础之上，利用云计算环境，包括计算资源、网络资源和存储资源。海量空间大数据，我们研究一个软件，叫做天地图，天地图的数据已经超过了TB级，目前已经超过100TB。4+1倾斜相机城市三维模型，最近在贵阳做了很多三维建模工作。我们监测哪各城市？上海，监测什么问题？上海地表下沉，把雷达数据放在一起，进行数据分析和挖掘，自动地、随时地检测地表下沉，不同地区下沉速度不同，这里每年下沉20毫米，远郊区和市中心都在下沉。我们拿到上海检测，跟上海市国土局对比，精度可以达到3.9毫米和2.5毫米，意大利方法是3.7毫米，武汉方法是2.5毫米，已经把上海、苏州、天津、广州很多大城市进行了自动检测，我们还监测了三峡，将来还要监测高铁。我国已建成世界最大的视频监控网，2005年国务院启动平安城市，现在我们在中国已经在600个城市装了超过2000万个摄象头，花的钱超过3000多亿，摄象头的工作可以帮助我们保证城市的平安、交通的通畅，但是出现了一个大数据的问题，什么问题？存不起，数据量太大，我们到天津做一个规划，“十二五”末，天津将安装60万摄象头，按照公安部的要求，数据要保留3个月，有4600多个PB，1PB等于1000TB，比我们的空间数据还要大如果这么存下去，一年花580多亿，相当于去年西藏的GDP。同时，也查不准，发现问题以后，用人工去查，查不准，不可能用几十万个人替你去查数据，超过了人工处理的极限，防不住，案件破案效率、破案速度、破案质量不高，这是我们面临的一个严峻的问题。智慧交通，中国有13亿人，数据量到了PB机，24小时都有流量，我们还要把这些数据保存起来。安防，365天×24小时管好城市的安防，数据量很大。智慧养老，现在中国超过65岁的人已经是2亿到2.5亿人，一个人如果从65岁活到90岁、100岁，要把变化状态记录下来，使老人可以得到及时的救护和帮助，如果把制造业放进去，数据也很大。四、云计算与数据挖掘目前大数据的解依靠云计算和数据挖掘，科学的发展经过了四个朝代，最早靠经验，后来靠理论，现在我们进入了数字发现知识的时代，云计算就应运而生，把计算能力、存储能力、交互能力放在云端，不在你这边，这种服务叫云计算服务，出现了基于云计算的信息服务，今天走到了虚拟服务云计算的时代，云计算中心内部的生态链，在一个网络上，除了自身的计算资源之外，我们有这样一些商人做云服务器、做集成服务商等等，这些人构成了一个链条，这个链条无所不在，为大家服务。我们现在做什么云呢？我们做了一个遥感云，把海量的遥感数据，复杂的遥感处理与分析方法放在远程的云计算平台上，利用云计算平台弹性的计算能力，用户无需买数据、不需搭建环境，也不需要买软件，只需要选择数据和算法后即可获得计算结果，我们的服务部再是提供一个地铁、提供一个文件拷贝和数据共享，而是基于云计算的注册服务。遥感云叫做OpenRS-Cloud，开放的遥感云，是不收钱的，可以检查任务进来的速度，可以看计算机结果，把数据输入进去，可以直接在浏览器上察看到结果，用户非常方便。大家体会一下OpenRS，请你们浏览http//ww.openrs.org/wiki，遥感云服务实例，云系统可以搜索下雨之前的卫星影像，还可以搜索