8.專家觀點(diǎn)｜楊春立：基于數(shù)字孿生的智慧城市頂層設(shè)計探索與實(shí)踐

1、專家觀點(diǎn)I楊春立：基于數(shù)字李生的智慧城市頂層設(shè)計探索與實(shí)踐數(shù)字?jǐn)伾B續(xù)兩年被列為當(dāng)年十大戰(zhàn)略科技發(fā)展趨勢，也是賽迪網(wǎng)在2018年公布的智 慧城市十大熱詞之一，數(shù)字?jǐn)伾且粋€集成多學(xué)科、多物理量、多尺度、多概率的仿真過程， 越多越多的城市建設(shè)者認(rèn)為智慧城市的前提是將真實(shí)世界與虛擬世界一一映射，在虛擬空間 中完成對城市的運(yùn)營。市場調(diào)研機(jī)構(gòu)Gartner早在2017年就已經(jīng)把數(shù)字?jǐn)伾夹g(shù)列入了當(dāng)年十大戰(zhàn)略科技發(fā) 展趨勢之中。在最近一次報告中，Gartner則是進(jìn)一步預(yù)測，到2020年，互聯(lián)傳感器與端點(diǎn) 將超過200億，數(shù)字?jǐn)伾鷮⒁詳?shù)據(jù)為基礎(chǔ)，服務(wù)于數(shù)十億個物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備。楊春立認(rèn)為，關(guān)于智慧城市有兩類頂

2、層設(shè)計方法論。數(shù)字型是其中一種，這是院里評測 中心軟件和集成電路評測中心2010年左右提出的智慧城市頂層設(shè)沖方法論，主要的理念是 按照統(tǒng)承的思想，采用“梳子模型”對城市的建設(shè)和規(guī)劃進(jìn)行系統(tǒng)的設(shè)計。另外他還提出“雙 核一帶全覆蓋”五個功能區(qū)。楊春立：尊敬的各位嘉賓下午好！非常高興參加本次論壇，今天想跟大家一塊探討智慧 城市的頂層設(shè)計。剛才張總提了幾條我非常贊同：一是以人為本：二是一城一策；三是把時 間維度和屬性維度添加進(jìn)來我非常贊同。智慧城市這個理念開始提出以來，經(jīng)過十幾年的發(fā)展，我們可以看到城市在精細(xì)化管理、 智能的運(yùn)行甚至提高人們的生活品質(zhì)方而發(fā)揮了很大的作用，這些作用集中體現(xiàn)在信息技術(shù) 和

3、城市發(fā)展在城市中的創(chuàng)新應(yīng)用截止到目前，全球有1000多個城市都在積極的探索數(shù)字城市、無線城市、智慧城市， 其實(shí)都在不同程度的探索。目前成為經(jīng)濟(jì)社會創(chuàng)新發(fā)展的載體，但是我們說十幾年來智慧城 力的建設(shè)成效是什么向的？實(shí)際上不太樂觀，2017年發(fā)布的全球智慧城市戰(zhàn)略指數(shù)，只有 19個城市超過了 50分，我們國家2019年開始提新型智慧城市，2016年我們國家發(fā)改委對 新型智慧城巾進(jìn)行評價，第一年的評價報告來看，成效也不太樂觀，平均分也不太及格，成 熟分的城市為0,成長期的城市40個，超過17%的城市還是處于起步期，市民的體驗剛剛 及格。為什么智慧城市經(jīng)過這么多年的建設(shè)，為什么成效上存在不容樂觀的情況

4、？比如說重硬 輕軟，很多的市民溝通參與不夠、智慧城市的運(yùn)營模式不成熟或是沒有成功，這里面提了十 個，都?xì)w結(jié)為頂層設(shè)計，頂層設(shè)計方面存在或多或少的問題。現(xiàn)在,我們頂層設(shè)計哪些方面存在難點(diǎn)和瓶頸？實(shí)際上現(xiàn)在很多的智慧城市.在頂層設(shè)計 的過程中，更多的是把它當(dāng)成信息化的建設(shè)項目，信息技術(shù)的單純應(yīng)用出來進(jìn)行頂層設(shè)計。 還有在智慈城市頂層設(shè)計過程中不太注重總體的架構(gòu)和整個實(shí)現(xiàn)路徑，所以從目前來看，這 些智慧城市的建設(shè)過程中又形成新一輪的信息孤島，這就是我們現(xiàn)在智慧城市.頂層設(shè)計過程 中存在的突出問題。使得很多的智慧城市存在千人一而的局面，我們怎么對智慧城市進(jìn)行頂 層設(shè)計？我們先來看看智慧城市頂層設(shè)計的演

5、變，上而這張圖是賽迪顧問梳理2009年，我們國 家開始進(jìn)行智慧城6建設(shè)。一直到今天，不同程度出臺的相關(guān)戰(zhàn)略文件，政策和相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn) 規(guī)范，有概念導(dǎo)入期和建設(shè)加速期、升級發(fā)展期，劃分了三個階段，不同的階段中，我們出 現(xiàn)的智慧城市頂層設(shè)計的方法論主要有以下幾個方面：一是EA （企業(yè)架構(gòu)），主要在企業(yè)信 息化方面用到頂層設(shè)計方法，最大的特點(diǎn)是以業(yè)務(wù)驅(qū)動信息系統(tǒng)的建設(shè)；二是SOA （而向服 務(wù)的架構(gòu)），最大的特點(diǎn)就是實(shí)現(xiàn)了中立，把各個組件當(dāng)成是服務(wù)的功能模塊，在接口上獨(dú) 立于硬件、獨(dú)立于操作系統(tǒng)、獨(dú)立于編程語言：三是信息工程方法論，還有我們后面提到的 Cobit IT治理，IT治理是國外的政府機(jī)構(gòu)把IT

6、的審計規(guī)則和相關(guān)的規(guī)范引入到智慧城市的設(shè) 計理念來，最大的突出特點(diǎn)就是把智慧城市的構(gòu)建目標(biāo)和IT的審計規(guī)則有效的銜接起來， 還有后面提到的信息技術(shù)或是IT服務(wù)論這套方法。還有共享服務(wù)的模式，非常契合今天我 們提到的共享經(jīng)濟(jì)理念，就是把很多的共性功能，以高效低成本的方式提供給各個相關(guān)的部 門。還有后面列舉的兩點(diǎn)，這個是今天重點(diǎn)跟大家探討的兩類頂層設(shè)計方法論:一是數(shù)字型, 這是我們院里評測中心軟件和集成電路評測中心2010年左右提出的智慧城由頂層設(shè)計方法 論，主要的理念是按照統(tǒng)承的思想，采用“梳子模型”對城市的建設(shè)和規(guī)劃進(jìn)行系統(tǒng)的設(shè)計。 主要特點(diǎn)是采用的基于服務(wù)的SOA架構(gòu)體系，功能模塊緊內(nèi)聚又實(shí)

7、現(xiàn)了松耦合，大家梳頭用的梳子大家都不陌生，他們可以拆卸，非常柔性、非常靈活的應(yīng)用服務(wù)平分,作用：智慧城市糙子型頂層設(shè)計i flmlflvtui梳子上的一個一個的齒是多種多樣的應(yīng)用，它是相對獨(dú)立存在的行業(yè)應(yīng)用系統(tǒng)，與這些 應(yīng)用服務(wù)平臺組裝在一起滿足智慧城市發(fā)展需求的各類應(yīng)用。按照這種形式進(jìn)行設(shè)計，可以 從根本上消除信息的孤島，保證投資的連續(xù)性，也能夠?qū)Ω黝惢A(chǔ)設(shè)施的適應(yīng)性、適配性大 大的提升，實(shí)現(xiàn)各個應(yīng)用系統(tǒng)的集成，實(shí)現(xiàn)真正的業(yè)務(wù)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)信息的共享，這是我們2010 年前后提出的智慧城市“梳子模式”。我們采用這種方法對幾個城市進(jìn)行了頂層設(shè)計，我們最早在北京市東城區(qū)開展的頂層設(shè) 計，主要實(shí)現(xiàn)了

8、“三化一體系”的發(fā)展戰(zhàn)略，推進(jìn)城巾管理的精細(xì)化、公共服務(wù)的個性化、 服務(wù)經(jīng)濟(jì)低碳化、構(gòu)建政府服務(wù)各管理的支撐體系，整個架構(gòu)包括五個，有一個網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè) 施的支撐，再就是兩個服務(wù)，技術(shù)支撐的服務(wù)和綜合服務(wù)的框架。另外兩縱還包括網(wǎng)絡(luò)安全 和政策相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范。這是“梳子型”設(shè)計的頂層設(shè)計（如下圖）。后來我們又參與到上海張江城智慧城市發(fā)展規(guī)劃，張江是作為上海國際科技創(chuàng)新中心核 心功能承載區(qū)，是推進(jìn)自由貿(mào)易區(qū)和自主創(chuàng)新示范區(qū)兩大國家戰(zhàn)略，實(shí)現(xiàn)“雙自聯(lián)動”的前 沿陣地，我們提出“雙核一帶全覆蓋”五個功能區(qū)，雙核是指云計算大數(shù)據(jù)中心和智慧城市 的運(yùn)營中心，“一帶”指南北創(chuàng)新劑科技信息服務(wù)帶。五個中心包括智慧

9、政務(wù)、智慧科創(chuàng)服 務(wù)、智慧社區(qū)、智慧樓宇、智慧交通。5戰(zhàn)強(qiáng)布局雙核一帶全簿蓋.“雙上海張江科學(xué)城智慧城市發(fā)展規(guī)劃1、張江科學(xué)城作為上海國際科技創(chuàng)新中 心核心功能承戟區(qū)，是推進(jìn)自由貨易區(qū)和 自主創(chuàng)新示范區(qū)兩大國家戰(zhàn)略“雙自聯(lián)動 發(fā)展垂任的前沿陣地.需蓋僦聯(lián)蛔瀛默慧應(yīng)用.4重慶市智慧南岸頂層設(shè)計，我們提出五層架構(gòu)，五層框架包括感知的終端層、網(wǎng)絡(luò)設(shè)施層、信息資源層、共享交換層、智慧應(yīng)用層。)y廿永迪重慶市智慧南岸頂層謝十以改善民生服務(wù)為目的?？傮w框架包括那卻終端層、網(wǎng)絡(luò)以物聯(lián)網(wǎng)等信息技術(shù)為支捽，以 城市和社會管理網(wǎng)格化為抓手、我施信、信息資源層、共享交換 層, 留為應(yīng)用層，以及安全保障 體系制政策標(biāo)

10、準(zhǔn)體系.ErKWl我們和聯(lián)通共同做棗莊智慧城市架構(gòu)，張總介紹中也能感受到數(shù)據(jù)量非常大，而且現(xiàn)在 明顯的智慧城市發(fā)展的特征就是以數(shù)據(jù)來跑路、以數(shù)據(jù)說明、以數(shù)據(jù)決策，整個智慧城市未 來發(fā)展的重點(diǎn)也是以數(shù)據(jù)核心推動，智慧城市的建設(shè)中作用越來越突出。我們基于“梳子型”頂層架構(gòu)的方法論，我們提出三層的架構(gòu)，第一層沒有變，基礎(chǔ)設(shè) 施層：二是核心的賦能層，這一層主要解決城市里面大數(shù)據(jù)資源體系的構(gòu)建，在這里而用數(shù) 據(jù)資源層；三是釋放能量、賦予能量層，各類的應(yīng)用在這里。智慧城市是信息系統(tǒng)的大綜合、 大集成、大協(xié)同。大塊臺火曲也站M各東搟Mf!業(yè),q效姓內(nèi)若及.芬 母域匕 大北成：方軸域燈U泵代不足9中*&是*川

11、杵學(xué)的備 一筌成辦法.女現(xiàn)M構(gòu).用田星線的杯機(jī)也接.年友*他的靖利匕UtttSA.應(yīng)刖山務(wù)交金體系我們的基礎(chǔ)設(shè)施、信息資源、應(yīng)用服務(wù)、安全體系、體制機(jī)制、標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范要實(shí)現(xiàn)綜合, 智慧城市覆蓋的各個領(lǐng)域，經(jīng)濟(jì)、社會、文化、政治、生態(tài)五位一體方面。應(yīng)用信息系統(tǒng)不 是簡單的堆積。它也是可以升級、演變的，這是我們當(dāng)時認(rèn)為的智慧城市，我們又形象構(gòu)建 了像一棵智慧樹一樣形成的智慧城市框架，底層的根基是基礎(chǔ)設(shè)施，枝葉部分是服務(wù),樹干、 核心是城市生命線的智慧運(yùn)行。各類應(yīng)用和城市里發(fā)展的各種產(chǎn)業(yè)，這是當(dāng)時我們認(rèn)為智慧 城市是信息系統(tǒng)，大家可以看之前的這些頂層設(shè)計還是從信息系統(tǒng)維度進(jìn)行頂層設(shè)計的，要 做好智慧城市

12、的頂層設(shè)計有三大原則：而向未來，有哪些問題、哪些需求，我們要面向服務(wù) 的對象，而向有一定的前瞻和引領(lǐng)，要具有未來，而且還要考慮考慮服務(wù)的對象。我們國家提新型智慧城市，智慧城市有建設(shè)的需求方，有提供解決方案方，有需求、有 供給，對于這些需求和供給來說是不是智慧城市的主角？這些主角對城市的發(fā)展有什么樣的 智慧需求？追求經(jīng)濟(jì)增長、追求管理和追求服務(wù)的便捷性，解決方案提供商最終的關(guān)注點(diǎn)在 哪里？這些都是我們在新型智慧城市頂層設(shè)計中需要重點(diǎn)考慮和解決的維度。新型智慧城市 的目的、手段又在哪里？新型體現(xiàn)在哪些方而？新型智慧城市體現(xiàn)在以人為本，體現(xiàn)在新型 智慧城市的建設(shè)，頂層設(shè)計、建設(shè)、應(yīng)用過程中要有系統(tǒng)化

13、的思維，它是一個系統(tǒng)工程。智 慧城市這么多年的發(fā)展是不斷的完善、不斷升級、不斷演進(jìn)的過程，而且我們說新型智慧城 方一定要有專業(yè)的服務(wù)在里面。當(dāng)然這些智慧也在不斷的演進(jìn)升級，不同的時代內(nèi)部的含義 不一樣，就是因為我們應(yīng)用到了不同的以后，技術(shù)在演進(jìn)、技術(shù)在不斷的突破、不斷的創(chuàng)新， 推動智慧的層級在不斷提升。居住在城市里的居民、企業(yè)、政府，這些是城市服務(wù)的主體，對于城市來說服務(wù)的主體 考慮到城市的可持續(xù)發(fā)展能力，城市的治理能力，這些是智慧城市今天所要考慮構(gòu)建的目的 和實(shí)驗的技術(shù)手段，原來追求上地空間的發(fā)展，從這種模式中解脫出來。要把政府、企業(yè)和 居民作為新型智慧城市建設(shè)中缺一不可的主體，明確各方承擔(dān)

14、的職責(zé)，特別要把居民主人公 的意識激發(fā)出來，共建共治共享共惠的局而，數(shù)據(jù)是在自由的流動，是否合理的開發(fā)利用， 可以合理的追蹤責(zé)任和動態(tài)的分配利益。當(dāng)然，新型智慧城巾也要體現(xiàn)我們時代的特色，政府層面要簡政放權(quán)、放管結(jié)合、優(yōu)化 服務(wù)，要進(jìn)行深層次的改革，基于新型智慈城市的考慮，我們在探索，是不是在原來智慧城 市頂層設(shè)計的理念中，探索數(shù)字?jǐn)伾由蠑?shù)據(jù)模型QM的方法構(gòu)建新型智慧城市。剛才主持人介紹了數(shù)字?jǐn)伾蠹叶疾荒吧?，最早起源于CAD軟件，主要應(yīng)于制造業(yè)領(lǐng) 域的產(chǎn)品研發(fā)設(shè)計，其實(shí)到了今天，數(shù)字?jǐn)伾匀粵]有得到大規(guī)模的推廣，最初是在輪船、 飛機(jī)這種極端復(fù)雜的產(chǎn)品，在虛擬仿真.領(lǐng)域應(yīng)用比較多。今天，新型

15、智慧城市.建設(shè)過程中， 在新型智慈城市的頂層設(shè)計里應(yīng)該把數(shù)字?jǐn)伾倪@套技術(shù)、這套方法論引進(jìn)來，所以我們提 了數(shù)字?jǐn)伾映鞘行畔⒛Ｐ蜆?gòu)建新型智慧城市的這套方法論，核心就是以城由的信息數(shù)據(jù)為 基礎(chǔ)建立起三維城市的空間模型，和城市的信息形成有機(jī)的綜合體。范圍上來講是一個大場 景的GIS,地理信息空間數(shù)據(jù)加上一個小場景的BIM, CIM是在BIM的基礎(chǔ)上進(jìn)行提升，加上新興的技術(shù)，物聯(lián)網(wǎng)、人工智能和大數(shù)據(jù)有機(jī)結(jié)合在一起。技術(shù)上講，就是數(shù)字?jǐn)伾由?BIM形成的，好處是自動調(diào)動流程中各種信息?，F(xiàn)實(shí)中有一個實(shí)體正在建設(shè)的城市，對應(yīng)我 們的軟件里面，我們信息系統(tǒng)里有一個和它一模一樣的模型。CIM的前身是印M,

16、主要是起源于建筑信息模型，同時基于這些數(shù)字模型對項目進(jìn)行設(shè) 計、建造和運(yùn)營管理，BIM的特點(diǎn)和建筑本身的全生命周期作為對象進(jìn)行管理、設(shè)計、施工 和維護(hù)。CIM基于BIM構(gòu)建建筑物的輪轂、主體結(jié)構(gòu)和物理設(shè)施的設(shè)計，實(shí)現(xiàn)建筑物各類資 源的優(yōu)化和應(yīng)急方案預(yù)演以及對各個建筑群之間資源進(jìn)行動態(tài)的優(yōu)化和配置。從本質(zhì)上來 看，CIM就是由計算機(jī)三維模型的數(shù)據(jù)庫創(chuàng)建建筑的信息，容納設(shè)計、建成、使用甚至到后 期的維護(hù)，全生命周期、全過程的信息。數(shù)字?jǐn)伾?、BIM、CIM的本質(zhì)思想是集成、并行、迭代，所有的應(yīng)用程序和業(yè)務(wù)都是基 于數(shù)據(jù)流，還有一個關(guān)鍵就是場景，把一個一個劃分成相對獨(dú)立的場景解決人和各個參與主 體之間

17、的業(yè)務(wù)關(guān)系。我們說基于數(shù)字?jǐn)伾统鞘行畔⒛Ｐ蜆?gòu)建的頂層設(shè)計，主要遵從幾個理 念：一是遵循大的視野，凸重點(diǎn)、重實(shí)效。立足以人為本，落腳智慧化建設(shè)，民生的需求, 城市的功能定位出發(fā)，分析整個城市的核心優(yōu)勢和而臨的短板，明確智慧城市.的需求、分級、 分類建設(shè)智慧城市。既注重新技術(shù)又注重信息安全。二是數(shù)據(jù)驅(qū)動，智慧城市更多的是數(shù)據(jù) 的自由流動，數(shù)據(jù)來說話，數(shù)據(jù)跑路、數(shù)據(jù)決策，把城市的數(shù)據(jù)能夠進(jìn)行集成和動態(tài)分析。 形成城市運(yùn)行全生命周期動態(tài)管理，提升管理水平。三是注重多方的協(xié)同，通過參與主體多 元利益相關(guān)交互參與，改變政府主導(dǎo)單一建設(shè)模式，從今天來看，越來越多的智慧城市，從 政府主導(dǎo)的模式向社會共同參與

18、，聯(lián)合建設(shè)運(yùn)營的多元化模式，很多城市都在向這些方面探 索。總體來看，隨著今天技術(shù)的發(fā)展，CIM的這套方法論已經(jīng)在技術(shù)上不存在任何障礙?；?于這套方法論我們提出新型智慧城市的SMART模型，主要是由三層構(gòu)成：1、投入層，為實(shí)現(xiàn)戰(zhàn)略目標(biāo)所做的資源、技術(shù)的投入。2、產(chǎn)出層，建設(shè)產(chǎn)生的應(yīng)用平臺、業(yè)務(wù)系統(tǒng)。3、績效層，是智慧城市將來運(yùn)營成敗最關(guān)鍵的一層。新型智慧城市框架是什么樣的？有一個通用的平臺、開放的應(yīng)用體系、共用基礎(chǔ)的一張 網(wǎng)、高效的城市運(yùn)行指揮中心，明顯的幾個特征是基礎(chǔ)設(shè)施層面強(qiáng)化共用，核心平臺層又稱 之為操作系統(tǒng)層，最大的特點(diǎn)是能整合、通用，應(yīng)用服務(wù)層是智慧城市成敗的關(guān)犍，最大的 特點(diǎn)就是開放。CIM的應(yīng)用呈現(xiàn)，不同的呈現(xiàn)不管是智慧社區(qū)還是虛擬巡