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周素红:城市信息模型,赋能智慧城市

2024-01-29 09:48 来源:中国网

作者 | 周素红  中国城市规划学会理事,中山大学地理科学与规划学院教授、博士生导师

改革开放以来,我国走过了一条快速城市化的发展道路,当前,城市建设已经由大规模增量建设转为存量提质改造和增量结构调整并重,服务于城市高质量发展的新阶段。党的二十大提出了坚持“人民城市人民建,人民城市为人民”,并提出要充分利用数字技术、信息技术与智慧技术,不仅要统筹发展和安全,更要从人的需求和感受出发,构筑具备自主知识产权的数字治理底座、管控城市物质形态、提升空间环境品质、促进城市治理现代化。在城市高质量发展的时代导向下,人的价值需求也呈现快速化、多元化发展,高品质人居环境和公共服务供给与人的多元感知需求全面满足已经成为高质量发展的核心。

建设以“人”为中心的城市,并加快城市数字化转型、提升城市治理水平现代化,是当前城市规划建设和城市治理的核心目标之一。作为支撑城市数字化底座的国产化城市信息模型(CIM)相关技术近年来得到了快速发展,其基础平台已经初步具备了支撑城市“规-建-管-服”全生命周期基本业务的能力。为了深入践行人民城市理念,打造多时序、多尺度、全要素、自适应的智慧治理平台,全面支撑“宜居、韧性、智慧城市”的建设需求,全面提升CIM支撑以人为本的城市建设和智慧治理能力,增进民生福祉、推进共同富裕,仍需要在进一步夯实国产化可替代的数字基础设施和开放共享的数据资源体系基础上,构建和完善以“人”为主体,时-空-人耦合的理论和技术方法体系。

在这里,城市信息模型(CIM)及其核心理念和关键技术,在国外通常有相近的词汇,比如:Digital Twin City(数字孪生城市)、Virtual City(虚拟城市)或Reality Modeling(现实建模)等,这些都属于前沿的研究领域与学科。当前,围绕开放数据、参与式设计与数字治理等方面,已经取得了一系列创新性成果并得到了相关应用。我国现在也已经初步构建了全面支持城市建设、城市治理和跨行业、跨层级运维等应用的城市信息模型(CIM),并出台了一批技术标准、规范和导则,陆续开展了CIM平台建设,支撑日常业务应用,但是对标国际前沿和当前城市高质量发展需求,还需进一步强化以“人”为主体的技术支持能力,构筑具备自主知识产权的数字治理底座,推动构建人人参与、共建、共治、共享的城市建设和治理共同体。

回顾相关技术和应用发展的路径,我们可以看到,城市信息模型(CIM)的发展根源来自于现代通讯和信息技术的发明、技术变革及其在产业界、公共服务等专业领域不断深入的应用。相关的概念包括1980年代工业界的计算机集成制造(1980年代,Computer Integrated Manufacturing-CIM);1990年代公共服务部门的电力系统管理-公共信息模型(Common Information Model-CIM,IEC 61970 标准)、城市决策支持系统(Urban Decision Support Systems-UDSS)、3S技术及其在数字城市中的应用(Remote Sensing-RS, Globle Position System-GPS/Global Navigation Satellite System-GNSS, Geography Information System-GIS);2000年代城市建筑信息模型(Building Information Modeling–BIM)等等。2010年以后,随着相关技术的日趋成熟,具有更加集成化、模型化、人文化理念及综合应用化导向城市信息模型(City Information/Intelligent Modeling-CIM)得到了学术界和业界多个领域的响应。

近年来,在相关部委部的推动下,国内本领域基础研发和应用项目得到开展,并已据此形成了多个行业标准,例如:《城市信息模型基础平台技术标准》(CJJ/T315-2022)和《城市信息模型应用统一标准》(CJJ/T318-2023)等。CIM相关技术和基础平台的研发及相关标准的制定,为推动融合自然资源、地-楼-房基础地理信息、社会经济活动和政务服务等为一体的城市基础数字底座建设、发展数字治理、助力数字经济和数字社会发展提供了有力支撑。

为了进一步深化以CIM基础平台为支撑的城市数字化底座,支撑城市规划、建设与智慧治理,需要做到三点:明确以“人”为中心的技术发展理念;完善相关理论与支撑技术框架;面向未来智慧城市愿景、支撑多场景的业务应用。

首先,明确以“人”为中心,时-空-人耦合的技术发展理念。技术变革及其带来的生产力发展推动了空间形态与社会形态的重构,空间中的流动性(物质流、能量流、信息流等)不断增强,文化与空间结合的人居环境在历史、现状、未来的活化利用与传承,个体间的交互日益频繁,即时性互动增多等(图1)。当下,以物质空间为载体,以智慧/数字城市为底座,以数字化、网络化和智能化为技术支持,社会经济全面发展的新型空间形态和社会形态(智慧社会/数字社会)正在形成。人类活动与物质空间和平台化(虚拟)空间的时空交互比以往任何时期更加频繁、多元与复杂,也对当前的城市治理提出了一系列新的命题,亟需构建一套与之相适应的治理体系、安全保障体系和相应的支撑技术和平台。因此,需要强化以“人”为中心,时-空-人耦合的技术发展理念,构建支撑和适应未来社会转型的理论、政策和技术体系。

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图1:生产力发展与空间和社会形态变化

其次,完善相关理论与支撑技术框架。系统性开展时空行为地理理论、方法与应用研究工作,揭示城市居民多尺度时空行为模式、时空行为互动机制、开拓时空行为地理环境暴露的个体与空间效应、时-空-人耦合的地理信息相关研究等,构建和完善以人为主体,时-空-人耦合的城市空间组织、治理与信息支持相关理论框架,创新BIM(城市建筑模型)+GIS(地理信息系统)+Iot(物联感知)整合的关键技术,开展海量城市二三维一体、动静态一体、地上地下一体、室内外一体的时空数据模型构建、信息集成、智能分析与时空过程模拟、CIM平台开发与多情景空间治理应用等方面开展关键技术研发(图2)。

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图2:时-空-人耦合的理论与应用框架

最后,面向未来城市愿景,支撑多场景的业务应用。一方面,需要面向未来智慧城市愿景,构建共建共治共享的多主体协商的平台化城市数据治理机制,深入理解城市中个体行为决策动机、把握群体行为模式,优化行为组织管理,满足公众安全、健康、日常生活等个性化需求,研究面向智慧/数字社会的服务需求,以及现有城市管理的业务体系,以及二者的耦合关系,进而梳理平台化城市背景下的点、线、面、体、流、场数据表达,研发相应的数据编码体系和数据结构、数据组织和管理、数据分析和模拟以及平台构建等关键技术;另一方面,还要通过构建满足各类业务和应用需求的数据库、知识库、模型库,开展时-空-人耦合的规划与地理信息决策支持等相关实践领域的应用,支撑跨领域、多模态的空间规划建设与城市智慧治理,特别是在空间优化、设施配置、城市设计、城市更新、日常管理、安全应急、公众参与以及满足公众个性化服务需求等方面,承担数字基础底座和决策支持功能。

综上所述,基于“时-空-人耦合”的核心思想,将时空行为相关理论、时空分析技术、CIM基础平台建设与城市规划建设和智慧治理相结合,将为居民创造更加优良的人居环境,构建和完善面向智慧社会和智慧城市建设提供有力的基础支撑。

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