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国金证券财富管理中心分析师张杨表示,智慧城市属于新型城镇化概念中的细分板块之一,涉及的范围相当广,包括智能交通、安防、医疗信息化、智能建筑、教育信息化等等。这不仅仅停留在概念阶段,相关公司已经在业绩方面有所体现。
智慧城市带来什么变化?
所谓“智慧城市”,就是借助新一代物联网、云计算、决策分析优化等信息技术,将人、商业、运输、通信、水和能源等城市运行的各个核心系统整合起来,从而更好地理解和控制城市运营,并优化有限资源使用情况的城市。
中投顾问高级研究员薛胜文表示,“智慧城市”是现代社会发展的新产物,是物联网、云计算等新一代信息技术和形形的网络平台集成与现实社会相结合的代名词。“智慧城市”是城市发展模式转型升级的结果,构建了一个开放创新、绿色生态、文明科学的现代新城市发展模式。
国泰君安的研究报告称,智慧城市是城市全面数字化基础上建立的可视化和可测量的智能化城市管理与运营,包括城市的信息、数据基础设施以及在此基础上建立网络化的城市信息管理平台与综合决策支撑平台。从应用领域来看,智慧城市包括智慧的交通、医疗、公共安全、教育、城市发展和能源等领域。
从已披露的数据来看,“十二五”期间,320多个城市在建设智慧城市上的直接投资合计超过3000亿元。业内人士估算,“十二五”期间用于建设智慧城市的投资总规模将可能高达5000亿元。随着更多城市启动智慧城市建设,“十二五”期间各地智慧城市建设将带来2万亿元的产业机会。
智能交通更被看好
据了解,智慧城市的涉及范围很广,包含了医疗信息化、社保信息化、智能建筑、智能交通、教育信息化等多个领域。而其中,智能交通是分析人士较为关注的。
华宝证券TMT分析师吴炳华表示,目前来看,前景较确定、有望率先发展的细分领域主要包括智能交通、智能城管和智能医疗等领域。此外,涉及教育、社保等公共民生领域的智能化建设也有望渐次推进。因为目前来看交通过于拥挤等问题较为明显,而智能交通则可以较好地改善这一领域。
事实上,智能交通行业是目前智慧城市建设投入中投资最大、覆盖范围最广的细分领域。交通运输部近日的《交通运输业智能交通发展战略(2012-2020年)》中也提出,到2020年总产值规模超过千亿元。
国泰君安表示,城市交通供需矛盾逐渐加大,在基础道路设施供给有限增加的情况下,智能交通成为缓解矛盾的首选手段。随着智能交通系统集成化趋势的进一步加强,智能交通单个项目投入规模有望逐渐加大。随着城市智能交通千万级等项目增多,实力型大公司有望获取更多的市场份额。由于相关项目对公司的资金实力、技术水平都有较高的要求,因此相关龙头公司有可能凭借资金和规模实力获取更大的市场份额,业绩加快增长。
警惕相关软件板块解禁压力
事实上,对于智慧城市所带来的机会,上市公司已有所布局。如中国联通之前就已经了"智慧城市"战略,而中兴通讯近期则了“ZTEI-City智慧城市解决方案”。
医疗、教育等某一领域
打造的信息技术智能化试点和应用,充其量
只是智能或数字建设,
与智慧城市的理念
相去甚远
我国电信运营商在智慧城市的战略布局正不断加大。
据本刊记者了解,截至目前,中国联通已在全国26个省超过150个城市签订了智慧应用建设;中国电信则与28个省(自治区、直辖市)政府、179个地(市)政府签署了“智慧城市”战略合作协议,发展了超过2000万的移动用户。
中国移动则以“无线城市”的理念渗透到各地的智慧建设中。其在近日举办的“2012年可持续发展报告”会上宣布,截至2012年底,中国移动无线城市建设已覆盖全国336个城市,能够为人们提供覆盖居家、学习、医疗、出行、工作、消费等方面的上万种应用。
国内外重量级IT企业更是争相而上,纷纷推出各具优势的“智慧战略”。同时,随着“城市智慧战”的日趋激烈,相关的物联网、软件、云计算产业园以及数据中心遍地开花。
“实际上,无论是电信运营商还是IT企业,尤其是地方政府,都应该冷静思考,避免盲目跟风,毕竟智慧城市不是通过技术手段就可以建成的,更需要全面规划和布局。”日前,业内一位资深专家向本刊记者坦言。
在他看来,目前很多城市在交通、医疗、教育等某一领域打造的信息技术智能化试点和应用,充其量只是智能或数字建设,与智慧城市的理念相去甚远。
智慧还是智能?
智慧城市的理念最早源于国外。2008年11月,IBM在纽约召开的外国关系理事会上提出了“智慧的地球”这一理念,进而引发了智慧城市建设的热潮。而欧盟则于2006年就发起了欧洲Living Lab组织,它采用新的工具和方法、先进的信息和通讯技术来调动方方面面的“集体的智慧和创造力”,为解决社会问题提供机会,并发起了欧洲智慧城市网络。
中国科学院云计算产业技术创新与育成中心主任、广东电子工业研究院院长季统凯在日前召开的“第五届中国云计算大会上”指出,智慧城市其实是一个体系的变革,它需要产业辐射以及整体经济的转型。
据世界银行测算,一个百万人口以上的智慧城市建设在投入不变的情况下,实施全方位的智慧管理,将能增加城市的发展红利2.5到3倍,这意味着“智慧城市”可促进实现可持续发展目标,红利更多,投入不变,损耗更小。
最关键的是,“智慧城市的总体目标是促进城市的可持续发展,形成良性生态环境。”季统凯说。
当前,随着我国城市规模的不断扩大,“城市病”像流行病一样频频爆发,人口增多、用水用电紧张、交通拥堵、环境恶化等社会问题日益严重,城市的发展受到严重制约。
在这样的背景下,我国推动智慧城市建设正逢其时。据悉,国家智慧城市建设试点城市目前已有90个。除了京、沪、广、深等一线城市外,杭州、厦门、珠海等一些东部沿海地区的经济发达城市,也纷纷开始智慧城市建设。湖北、湖南、山东、辽宁、四川、河南、安徽等省则提出建设智慧城市群。今年5月初,住建部又《关于开展国家智慧城市2013年度试点申报工作的通知》,并要求6月底前完成初审工作。
不过,上述专家指出,目前我国城市的智慧建设更多地依赖技术手段,缺少了最重要的统筹规划,仍属于智能或数字化城市的范畴。
季统凯认为,智慧城市的终极目标是社会和谐、人民幸福、经济发展,能惠及政府、市民和企业三个主体。智慧城市的建设不应过多地依赖信息化,更大的影响还在于制度、体制以及模式,技术作为支撑只能发挥辅助作用。
机遇与挑战
事实上,无论是智慧还是智能建设,都将极大地促进市场发展。
据民生证券对智慧城市总体投资规模进行测算:乐观假设下将达到2.1万亿元,中性假设下为1.4万亿元,即使悲观假设下也有9750亿元。并且“十二五”期间对智慧城市的投入仅是第一阶段,2015年之后还将继续投入以软件应用为主的第二阶段,以及以升级维护为主的第三阶段。
安信国际则估计“十二五”期间将有600至800个城市建设智慧城市,加上后期各种数据中心、分析设备和服务设备的投资,预计总规模也将达2万亿元,并预计可带来新一轮产业机会。
不过,本刊记者采访中发现,各城市智慧建设虽然口号响亮,但多数仍在探索和试点阶段,真正建成者寥寥。
智能电网是智慧城市的重要组成部分,“但国家电网公司目前关注的重点还是基础设施云,在PaaS层面也开始做基于云计算的服务,不过后续的路还很长。虽然目前的规划已经到了2020年,但最终要建成混合云,还需要云计算的厂商给我们提供更多的经验。”国网电科院北京中电普华信息技术有限公司创新研究中心主任杨宁坦言。
智能交通的情况基本类似。中国智能交通系统(有限)公司创新发展研究院常务副院长、山东易构软件技术有限公司董事长朱勇认为,仅从其中公共交通的发展趋势来看,“目前在实施方面就遇到了很多问题,包括一体化公交基础设施建设,比如怎么完成从公交、地铁、轻轨等多种交通工具的换乘等。”
上述资深专家指出,智慧城市建设有利于城市的发展,能给人们营造更便捷舒适的生活环境,促进新兴技术产业的发展,但必须真正应用到市民的生活和城市的管理中,缓解和根治“城市病”,这样的建设才是有益和有效的。
尤其值得重视的是,“有的地方甚至连基本的数字化城市条件都不具备就投身智慧城市的建设,其实是盲目投入。”他特别强调。
我国台湾地区在智慧城市方面颇具成效。在国际智慧城市组织ICF今年的智慧城市评比中,新竹市、台北市等地区都榜上有名。
据介绍,在台北市,不管是市民还是游客,都可以享受各种各样的智慧应用。比如,在公共汽车站等车时不仅可以知道下一班车什么时候来,还能清楚地了解到哪一班车什么时候可以到哪一站;看病不需要排很长的队,可以做移动挂号,也可以预约看病时间;游客可以享受智慧观光,即时查询附近的景点和路线。
作为护航世纪工程建设的现场监管“主力军”,大桥海事处始终坚持“为港珠澳大桥建设提供优质安全服务”的工作要求,紧紧围绕港珠澳大桥主体工程建设进度的新形势,及时转变监管思路,转移监管重点,运用“互联网+”思维,依托智慧海事动态监管系统,积极从单一“维护施工建设区安全保障”扩展到“维护桥梁区安全保障”。大桥海事处根据大桥建设水上交通安全保障实际,实施一条桥轴线、两条施工水域边界线、两条监管水域边界线和两条预警边界线七线;划定“施工水域、桥梁监管水域、预警水域”三域。针对隧道沉管浮运与安装、承台和大型钢箱梁运输及吊装以及航道航路调整转换等重点工作,将辖区划分为54个监管单元网格,其中一级红色风险网格6个,二级黄色风险网格15个,三级白色风险网格33个,为实现监管力量的精准投放和合理分配,力争以有限的监管力量发挥最大的监管效能,打造服务大桥建设海事监管升级版,为全力做好港珠澳大桥建设水上交通安全保障工作打下了夯实的基础。
临近春节,春运工作已经拉开大幕,港珠澳大桥也在有条不紊的施工建设当中,智慧海事动态监管也在无时无处不发挥其“千里眼”、“顺风耳”的作用。智慧海事动态监管应用实施工作是广东局、广州局今年布置的重点工作,代表了海事监管发展的规律和趋势,是实现海事转型升级的重要手段。大桥海事处围绕大桥建设水上交通安全监管的新形势,将推进智慧海事动态监管应用实施工作作为推进“五精海事处”建设的重要抓手。大桥海事处根据广州局关于做好辖区春运水上交通安全监管工作方案的要求,同时依托智慧海事动态监管重点做好以下几个方面工作:
一是高度重视,严密组织。大桥海事处高度重视水路春运工作的重要性、艰巨性和复杂性,将保障安全作为水路春运工作的重中之重;结合本辖区实际制定相应的工作方案,统一部署2016年春运期间的水上交通安全监管工作;组织成立了以处长为组长的智慧海事监管领导小组,制定推进计划,明确责任人。海事处领导深入一线,亲自带队,加强春运工作的督查检查,确保责任落实到位。筹备并着手开展智慧海事监管劳动大竞赛,结合在“海趸1550”的“夜校讲堂”加强内部的学习研讨和广州局对大桥海事处执法人员智慧海事动态监管工作督查与考核,有效促进了全处现场海事执法人员对广东智慧海事监管服务平台和广州综合监管系统的熟悉使用。
二是科学布局,营造严管氛围。推进智慧海事动态监管应用实施工作是营造严管氛围的重要手段。大桥处辖区是珠江口的咽喉要道,是粤港澳经济发展的大动脉,每天船舶流量超过4000艘次,航经船舶种类多,航线纵横交错,高速客船航线密集,安全监管的任务十分艰巨。通过动态监管系统,“标绘”虚拟大桥,划定“警戒区”,大力推进落实船舶进出大桥施工水域报告制度。以“双线预警”的电子巡航监管模式为船舶安全通行伶仃临时航道、青洲航道、龙鼓西临时航道以及高速客船临时航路提供服务,有效规范了船舶流,做好大桥建设施工的水上交通安全保障工作。同时通过推进落实监管专室24小时运转,使用动态监管系统轨迹查询等模块功能,加大对超航区、不按规定开启AIS等违章船舶的查处力度,以全天候监管践行“全面履职”的要求,着力营造现场严管氛围。
三是优化配置分工,提高监管效能。一方面结合海事处“三定”工作,将大桥处通航管理科、海巡执法大队、船舶监督科和政务受理科四个部门在“海趸1550”合署办公,分设2个工作组负责港珠澳大桥建设现场的日常海事监管服务工作,即:以现场巡航执法为主要职能的现场巡查组,以VTS专室值班和智慧海事监管为主要职能的电子巡航组,为智慧海事监管的推进实施提供了坚强的组织保障。另一方面深化“远程监控有专台、近程监管有专室、现场监管有专船、责任落实有专人”的监管模式。
四是提高研判能力,加强协作。春运开始前,大桥海事处集中力量对辖区施工船舶开展安全大检查。春运期间,加强与大桥管理局、大桥管理办、渔政及沙角处等兄弟单位的沟通协作,开展联合执法检查等多个专项行动,共同打击各类水上交通违章违法行为,共同营造良好的水上交通安全环境。
五是多渠道加强宣传,营造良好的社会氛围。安全的宣传工作是春运工作的重要环节,采取多种方式方法,全面、及时、客观报道水上春运工作中难点问题,通过制印派发安全宣传单页、企信通、VHF等手段,引导施工人员积极参与到水上旅客安全运输工作中,自觉抵制乘坐不合格交通船舶,营造良好的社会氛围。
六是严格落实值班制度,增强内部安全意识。严格落实领导带班制度,合理安排人员值班。做好VTS、CCTV、VHF、AIS和船艇的维护保养工作,保障监管、信息化等系统正常运行;及时做好现场人员的调配工作,为春运安全工作提供人力资源保障。加强“海趸1550”、“海巡09076”、“海巡09097”、“海巡09086”的消防安全管理,定期和不定期开展消防救生演习,切实消除消防安全隐患。
七是强化对高速客船的动态监管。对高速客船临时航道来往的高速船舶提高提醒频率,对不按规定航路、超速等违章行为加大处罚力度,对重大安全隐患及时督促船舶经营人,落实安全主体责任,限期整改,并安排专人跟踪检查整改落实情况,始终保持严打高压态势。
从个人电脑、互联网到云计算、“智慧城市”,信息科技与人们的关系越来越密切,每隔3到5年就会出现新概念,并且带来新的巨大商机。如今,人们又面临新一波科技浪潮――大数据(Big Data),也有人称“海量资料”或“巨量资料”,通常是指可储存的电脑资料。
这股大数据浪潮是怎么发生的呢?
根据世界第一大存储设备厂商美国EMC公司赞助市场调查机构IDC所做的“数字宇宙”研究发现,过去几年里,全世界产生的数据量正在以每年50%的速度增长。换句话说,也就是每两年就爆炸性增长一倍,而且90%是近两年才出现的,比以往4万年的总和还要多。
这些海量资料不仅指文字及数字等“结构性数据”,也包含了照片、摄像,以及数字座标、声音、心电图、X光片等“非结构性数据”。
海量资料的暴增,主要来自近年崛起的网络社群媒体,如主页、博客、微博、微信、电子邮件、QQ、手机短信、脸谱(Facebook)、推特(Twitter)上面的文字与照片、影片的分享,还有大量铺设的传感器、监视器,加上GPS、医疗成像、智慧电网、天文望远镜到卫星、生产线等获得的资料数据,可谓“无处不是信息”。
随着这些来自不同渠道的越来越多的海量信息每天都在不断诞生,并且被收集和存储起来,其结果导致数据资料正在呈现爆炸性增长,已经多到现有技术难以消化的地步。由于数据量超级庞大,早已超过普通家用电脑甚至超级计算机所能处理的范围,电脑储存的单位也已从常见的MB、GB进化到TB、PB、EB等。
学过计算机的人都知道,电脑计算和储存信息采用二进制数字,即“0”或“1”,其各含1个bit(又称比特)的数据量。一个英文字母存在电脑里是1Byte(又称字节,1Byte=8bit)。1张A4纸上的文字数据量约是5KB(1KB=103Byte,即1024Byte);一首MP3的歌曲数据量约为4MB(1MB=1024KB,即106Byte);1部高清晰的电影数据量约占1GB(1GB=1024MB,即109Byte);美国国会图书馆所有的图书数据量约是15TB(1TB=1024GB,即1012Byte);美国邮局每年处理的信件数据量约为5PB(1 PB=1024TB,即1015Byte);13亿中国人人手一本500页的图书加起来的数据量约是1EB(1 EB=1024PB,即1018Byte)。
据IDC的估测,仅在2011年,全世界每秒寄送的电子邮件(E-mill)数量约为290万封,每分钟上传到YouTube的影片为20小时,推特上每天的推文约为5000万篇,每天上传到脸谱的文章有300亿篇,脸谱每天按“赞”及回应的次数为27亿次,RFID电子标签的数量为30亿个。世界气象资料中心的网页资料内容为220TB,是美国国会图书馆的15倍。Google每天处理的搜索量为2PB,几近美国邮政局半年处理的信件量。全球手机上网每天传送与接收的信息约合1.3EB,超过中国大陆13亿人口每人一本500页图书加起来的内容总量。
在2009年,全世界所有创造与复制的信息资料总数据量共为0.8ZB(1ZB=1024EB,即1021Byte),而地球上所有的沙子数量加起来才不过是1021个。到2010年,这些信息资料总数据量已增长到1.2ZB;而到2011年,地球上所有的资料数据量则暴增至1.8ZB,这些资料数据需要用575亿个32GB的iPad平板电脑才能装完。这相当于全台湾2300万人连续360,246年,每人每分钟在博客上发表3篇文章;或者等于一个人每天24小时不停地观看现今世上超过2000亿部的2小时高清晰电影,必须花上4700万年才能看完。
大数据成为未来信息技术应用的主流
从2011年开始,“大数据”成为全球科技界及商界备受瞩目的新概念和新机会。在这一年的5月,美国著名咨询公司麦肯锡全球研究院(MGI)了一份名为《大数据:创新、竞争和生产力的下一个新领域》(Big data: The next frontier for innovation, competition, and productivity)的研究报告,宣布了大数据时代的来临。
据麦肯锡估计,2010年全球的企业在磁盘上存储了超过7EB的新数据,而消费者则在个人电脑和笔记本(以及移动设备)等设备上存储了超过6EB的新数据。如果能够正确地使用,这些数据将能显著地促进当今经济的增长。
该报告深入分析了美国医疗卫生、欧洲联合公共部门管理、美国零售业、全球制造业和个人地理位置信息等5个能够代表全球广泛经济核心的领域,用充分的证据表明大数据能显著地为国民经济做出贡献,它为整个世界经济创造实质性的价值,指出数据革命正在瓦解已经建立的产业和商业模式,大数据正在成为像有形资本、人力资本这类产品的一个因素,能够利用大数据的公司将会藐视数据利用无能者,数据资本将和品牌资本一样重要,明白揭示大数据将成为竞争的关键性基础,并成为下一波生产率提高、创新和为消费者创造价值的支柱。麦肯锡预估,未来10年美国保健产业与海量资料有关的商机高达3000亿美元,包括减少医疗纠纷、用药避免浪费、增进健康品质。
此外,麦肯锡也提到了组织在获得大数据全部潜力之后所面临的一些挑战,如能让大数据对商业更有利和更有价值的分析和管理人才还比较有限,企业和政策制定者必须克服关于隐私安全、数据访问、技术部署等问题的不对称诱因,并就此提出了5个可广泛适用的方法,指出如何利用大数据的变革潜力创造价值,同时这些方法也提示了如何去设计、组织和管理与大数据相关的个体组织。
这份报告在全球引起了强烈的反响,奏响了大数据时代的第一场序曲。在2012年初的瑞士达沃斯论坛上,一份题为《大数据,大影响》(Big Data Big Impact)的报告宣称:大数据已经成为一种新的经济资产类别,就像货币或黄金一样,它不像机器、厂房一样,会随着使用次数的增多而折旧;相反,重复使用、不断研究,它可能增值。
海量资料的重要性不在于数据资料有多少,而是人们如何应用软硬件,从各种数据中找出线索、趋势以及商机。例如利用微软正在研发的一个名为metro eyes的数据分析工具,作为海量资料的分析平台,通过分析大数据,不仅能提供给企业“后见之明”,而且可以预测大自然的变化和人们的购物行为,在日常生活、企业经营、政府治理、医疗保健、交通和学术研究、体育等领域均能将海量资料发挥得淋漓尽致,找出大家都不知道的事,可以比竞争者早走一步,将会增加企业的竞争优势。分析与整理将提供更好的政府治理,使民众的生活更便利,甚至还能预测重大灾难的发生。
所谓事出必有因,利用适当的分析工具,甚至可以从新闻中推测股票在未来的5到10分钟会涨还是会跌。这有点像Office软件,任何人都能拿这个工具做自己想要做的分析,一装上就能用,分析人员不需要再写一行程序。一旦普及,所有人进入海量资料的门槛就很低,本来是实验室的人员或是专家才能做的研究,现在每个人都能进行。谁能从浩如烟海的资料中找出有价值的资讯,谁就有机会在大数据时代占据优势,以确保企业每一个商业决策皆明智,在竞争的红海中不致于犯错。
微软全球资深副总裁张亚勤认为:海量资料已是当今科技界无可避免的IT变革;个人电脑时代的杀手级应用是Office文书处理软件,但在目前的云计算时代,就属海量分析“最牛”。大数据时代的新应用和新的商业模式,即将改变全球每一个人的生活。
“智慧城市”的引擎
“智慧城市”是建立在新一代信息技术支撑下的城市形态,通过信息和通信技术的应用,提升城市的管理水平,提高市民的生活质量,令城市运行和市民生活更加智能。“智慧城市”的建设核心有两点:一是所需信息的获取和传递,二是所得信息的处理与应用。如果说信息的获取和传递造就了“数字城市”,那么通过信息的分析处理与应用从而获得支撑和保障城市智慧化运营的决策信息,则是从“数字城市”到“智慧城市”质变的关键所在。
“智慧城市”的信息处理与应用需要具备快速从海量数据中获取决策信息的能力。现代化都市中无所不在的移动设备、RFID、无线传感器以及互联网应用每时每刻都在产生纷繁复杂的巨量数据。以视频监控为例,一个大型城市目前用于视频监控的摄像头约50万个,每个摄像头一个小时的数据量就是几GB,每天视频采集数据量在3PB左右。“智慧城市”的“智慧”主要出自对上述海量信息的分析挖掘处理。大数据技术的应用恰好有效满足了“智慧城市”信息处理需求。如果说具有感知功能的传感器是“智慧城市”的末梢神经,连接传感器的城市宽带网络是“智慧城市”的神经系统,那么大数据应用就是“智慧城市”的大脑,是城市运行的智慧引擎。
大数据技术应用在“智慧城市”运行的各个环节和领域,从宏观到微观,大到城市规划,小到交通调度,都发挥着提升决策能力的作用,为城市智能化管理提供了有效的工具和手段。
如在城市规划方面,一个城市经历了多年的建设运行管理,收集、累积了大量的地理、气象等自然信息,以及经济、社会、文化、人口等社会人文信息,通过数字模型的建立,将这些数据有机关联起来并进行分析挖掘,可以有效预测城市未来发展,可为城市规划提供强大的决策支持。例如合理布局城市功能区域、科学规划市政配套以及准确预测基础设施建设容量,从而加强城市规划与建设的科学性和前瞻性。
在安全防范方面,通过互联网、热线电话等渠道的关键词搜索及语义智能分析,可以提升舆情分析的及时性和全面性,及时掌握社情民意、发现人为或自然灾害、恐怖事件,从而提高应急处理能力和安全防范能力。例如采集、记录市民求助热线,通过电信运营商的用户地址信息,将每个电话与地理信息关联起来;再结合社交网站、市政道路改造、道路监控设备等信息一起进行深入分析,城市管理部门可以及时对潜在问题进行预判,通过应急预案,组织或告知市民避险。
在节能减排方面,利用移动互联网无处不在和覆盖面广的特点以及家用电器智能化的发展趋势,可以对所有家用电器进行在线管理,或进行用电量及用电时段分析,既能实现我们熟知的自动抄表等功能,还可在线实时获取能源使用情况,做到对相关能源的实时监控,及时调控,并为电费分时定价提供合理依据。
在道路出行方面,大数据下的“智慧交通”就是融合传感器、监控视频和GPS等设备产生的海量数据,甚至与气象监测设备产生的天气状况等数据相结合,通过对道路交通信息的实时挖掘,能有效缓解交通拥堵,并快速响应突发状况,为城市交通的良性运转提供科学的决策依据。例如结合行车方向、车辆数量、交通拥挤情况等信息,推荐最佳的出行方式和路线,从而有效实现车辆路径调度和交通拥堵疏通,减少市民通行时间。
即将主办2014年世界杯足球赛以及2016年奥运会的南半球大城市巴西里约热内卢,为了办好两项世纪体育活动,从2011年开始便积极打造“21世纪的智慧城市”。它的“智慧”来自于搜集大量的资料并予以处理。
里约热内卢是怎么做的?首先,它整合了30多个政府部门的数据资料,设立紧急应变中心,装置一面如同美国航空航天局控制中心的电视墙。之后到处装设路口监视器、GPS,加上直升机空中摄影等,24小时监控大众运输系统、电力系统及气象,致力于收集城里大小事。巨大的资料库专门用来存储这些即时资讯,接着便可进行海量资料分析,目的只为一件事:预测,让人们事先做出反应。
据中国城市轨道交通协会统计,截至2020年12月31日,中国内地累计有45个城市开通城轨交通运营线路7978.19km。2020年初,中国城市轨道交通协会了《中国城市轨道交通智慧城轨发展纲要》,同年,上海申通地铁了《5G+智慧地铁白皮书》,北京地铁了《首都智慧地铁发展白皮书》。奉行“交通强国,城轨担当”的历史使命,遵循“推进城轨信息化,发展城轨智能化,建设城轨智慧化”的建设主线,落实“感知—学习—研判—决策—行动”为内涵的智慧城轨建设迫在眉睫。对此,构建统一的高精度时空基准,汇集地铁系统各元素综合时空信息与状态数据,搭建满足地铁运维所需的基础设施空间数字化地理信息平台,对于城轨智慧运维、城市地下空间基础设施数字化管理具有重要意义。
1项目介绍
本项目针对地铁运营管理过程中存在沿线地上建构筑物与地下管隧设施精确定位、土建设施及周边环境信息不全面、保护区可视化程度不高等问题和需求,以某城市地铁运营公司的基础设施空间数字化地理信息平台建设为例,收集在营线路的线站区间信息、土建设施信息,地质、水文,勘设平面图、剖面图,以及保护区内地上地下的建构筑物、管线、风险源等数据,对其进行梳理、整合、优化,形成结构化、标准化的地理信息数据,存储至地理信息数据仓,形成城市级全网络时空地理信息数据湖,构建智慧城轨基础设施空间数字化地理信息平台,为地铁的智慧运行、智慧维护、智慧管理、智慧客服奠定数据基础,为后续业务系统开放空间调用接口,为空间开发决策提供数据支持。
2平台设计
智慧城轨基础设施空间数字化地理信息平台研究与应用涉及诸多方面,既要考虑当下各业务应用场景,又要思考智慧地铁后续服务支持;既涉及到平台的安全性、可复用性、可冗余性、可维护性、可扩展性,又需思考顶层整体规划、分阶段分期建设。
2.1顶层设计
建立地铁沿线基础设施时空地理信息“一张图”,融合空间地理模型、线路数据、遥感影像、电子地图等,实现结构化数据与非结构化数据不同纬度的可量化、可视化。顶层设计整体构想是实现感知层、数据层、业务层产业链支持,为后续线路接入提供可扩容性,及相关智慧应用提供空间数字化接口服务(图1)。
2.2功能特点
智慧城轨基础设施空间数字化地理信息平台基本功能实现查询、定位、量测、检索,以及开放其他业务调用接口,其功能创新表现为:全:提供车站内详细的暴露空间和地铁非暴露空间、隧道路线、车站及沿线周边地图、附属设施等多尺度空间信息;准:支持地铁网络客流、列车、设备设施、环境的时空分布的空间地图、空间分析和时空展示的高精度时空融合场景,支持与北斗定位导航对接的快速定位、导航、路径规划、轨迹追踪等多功能;多:可视化形式多样,有基于地图的二维展示、基于三维的场景展示、专项数据的清单列表展示、宏观微观展示等;动:构建数据采集、更新与反馈机制,实现数据库的动态更新;省:支持客流预测客运管理、设备管理、应急指挥调度、平行推演等专项分析的空间数据共享使用,无需重复构建数据底层,节省成本。
3应用案例
地铁保护区是指地铁车辆在轨道交通线路上运行必须确保线路结构有一个安全的空间,该空间一般在结构周边50m范围内的空间。保护区管理是地铁安全运行和维护的重要内容。基础地理信息一张图可为地铁保护区管理提供有效的数据支撑,结合保护区施工审批、安全巡检、监测检测等业务,实现数据湖与应用系统之间的反馈与更新,对于地铁保护区安全管理、提质增效发挥重要作用。
3.1基础地理信息平台
提高数据治理能力,实现“安全用数、高效用数、用优质数”,才能更好的支持数据创新应用,实现数据价值,推动地铁保护区管理数字化转型。保护区数据治理主要是把结构化数据(含模型、CAD图、工程建设信息、地铁运营数据等)、非结构化数据(含报告、PDF文件、图纸、图片等)集成到智慧城轨基础设施空间数字化地理信息平台,并实现检索、定位、查询、量测等基本功能。结构化数据,以地铁运营线路数据为基础,结合沿线地理地信、周边环境、土建设施、地质平面图、地质剖面图、管线调查图、遥感影像等,对其进行相应的梳理,形成“采集—处理—表达—分析—服务”一体化的智慧决策系统(朱合华等,2018),建立规范化的数据标准,进行数据归仓入库,健全数据治理体系,构建地铁保护区基础地理信息“一张图”数据仓。同时,对非结构化数据进行分类分仓,赋予时空地理信息,利用索引技术建立非结构化数据检索,将不同环境中的结构数据和非结构化数据有机结合,构建知识、轨迹图谱,实现在线“一张图”快捷浏览及便捷查询(图2)。
3.2地铁保护区安全巡检业务
轨道运营线路工程地处城市繁华区,周边环境复杂、高楼林立,地下管网密集,安全风险因素较多;保护区内工程多、参建单位多、安全施工信息和数据多,综合管理压力大;传统保护区现场巡检只能通过文字和现场照片进行说明展示,不能满足“实时掌控、全局把握”的需求。地保巡检人员努力掌握和运用信息化技术,借助基础设施空间数字化地理信息平台技术实现对地铁保护区进行巡查、管理,增加覆盖范围及巡查频次,精确巡查点位并通过对以往数据进行比对,及时发现异常情况。通过智慧城轨基础设施空间数字化地理信息平台,将地铁运营过程中对地铁沿线在施工程及其周边环境信息掌握不全不精准及保护区管理信息化水平不高的问题予以解决,对沿线及周边环境空间地理信息数据进行综合治理,引进信息技术手段,提高安全巡检水平,进一步完善保护区管理制度,解决地上建构筑物与地下管隧设施精确定位、设施及周边环境信息不全面、巡检信息化等问题,为生产决策提供及时、准确的依据,促进轨道交通安全、高效运行,为保护区综合管理提供有力支持。
3.3地铁保护区施工审批
地铁保护区施工审批:一方面依靠空间数字化地理信息平台形成三维可视化的地保预警区域,加强保护区内的施工作业规范化,保护合法合规作业、提高对违规施工的联合执法力度;另一方面将保护区内的水电气热等管线、建构筑物、风险源可视化,借助日渐成熟的三维地质模型(宋越等,2019),方便施工的精确定位、风险规避,确保地铁正常运行,保障人民群众生命财产安全。在规范施工作业、强化联合执法方面,无论是施工方在未制定地铁保护方案同时也未征得地铁公司同意就开始施工作业;还是施工方的地保方案经过地铁公司审查或专家评审同意,手续齐全,但施工作业中仍未按地铁保护方案实施(高墅,2020);这都需要加大地保安全巡检频次,精确定位施工作业区域,及时触发施工审批预警条件,全面监控违规施工情况。依靠移动手持端APP、高点全景相机、无人机巡检、工程审批预警等,形成多部门联动、监管执法一体化的预警处置机制。
3.4地铁保护区自动化监测
智慧城轨基础设施空间数字化地理信息平台在地铁保护区土建设施自动化监测管理方面应用较为广泛。既可对土建设施进行日常维护性监测,又可对所在重点区域进行沉降、位移、地下水等监测,也可对重点区域地质进行监测,如大地沉降、区域水文等。就土建设施监测而言,可借助部署其上的传感器及感知设备,先将基准点与变形点的数据传回边缘Edge计算节点,进行结构化预处理;再将计算结果传回空间数字化地理信息平台数据仓,实现自动采集、预处理、回传、存储、变形趋势分析及变形报表可视化。通过实时在线的现场自动化监测,实现监测数据在智慧城轨基础设施空间数字化地理信息平台的模拟仿真;土建维保部门根据仿真结果,发出人工复审及修补指令,进行相应流程环节(图3)。