智慧城市运行管理中心--顶层设计与工程实践

第1章绪论 1.1 智慧城市运行管理中心的建设背景 开展新型智慧城市建设，是党中央、国务院立足我国城市发展实际，主动适应和引领新常态、打造经济发展新动能而做出的重大决策部署，也是当前和今后一个时期我国城市发展的总要求和大趋势。《中华人民共和国国民经济和社会发展第十四个五年规划和 2035年远景目标纲要》提出：“建设智慧城市和数字乡村。以数字化助推城乡发展和治理模式创新，全面提高运行效率和宜居度。分级分类推进新型智慧城市建设，将物联网感知设施、通信系统等纳入公共基础设施统一规划建设，推进市政公用设施、建筑等物联网应用和智能化改造。完善城市信息模型平台和运行管理服务平台，构建城市数据资源体系，推进城市数据大脑建设。探索建设数字孪生城市。”习近平总书记在 2020年 3月底考察杭州城市大脑运营指挥中心时指出：“运用大数据、云计算、区块链、人工智能等前沿技术推动城市管理手段、管理模式、管理理念创新，从数字化到智能化再到智慧化，让城市更聪明一些、更智慧一些，是推动城市治理体系和治理能力现代化的必由之路，前景广阔。”从 2010年开始，国家层面陆续出台了智慧城市、大数据、“互联网+”、中国制造 2025、信息惠民、信息消费、电子商务等一系列相关政策文件，在不同方面对智慧城市建设提出了明确要求；党的十九大报告提出建设网络强国、数字中国、智慧社会，实施乡村振兴战略，也对新型智慧城市建设提出了新的战略要求。智慧城市已经成为新时期政策红利形成叠加、集中释放和现代战略新兴技术集中应用的重要载体 [1]，代表城市发展的新理念、城市运行的新模式、城市管理的新方式以及城市建设的新机制，已成为国内外城市提升城市的智慧化水平和可持续发展的内生动力，抢占未来发展新高地的重要举措。 智慧城市是将新一代信息技术创新应用与城镇化转型发展深度融合的富有中国特色的创新型城市形态，核心是以人为本，关键是建设实效，本质是改革创新[2]，具有技术融合、业务融合、数据融合的特征，实现跨层级、跨地域、跨系统、跨部门、跨业务的协同管理和服务，在多元协作、永续发展的建设运营模式下，通过创新城市管理和公共服务方式，向城乡居民提供无处不在的惠民服务、透明高效的在线政府、精细精准的城市治理、融合创新的信息经济和自主可控的安全体系，提升城市治理能力和现代化水平。 当前，我国各地方纷纷制定智慧城市发展规划，城市各部门也加大了各自业务系统开发建设的数量，但因智慧城市建设至今尚未形成一套适应国情的科学有效的智慧城市顶层设计理论和方法体系[3]，指导智慧城市各业务系统的建设，“信息孤岛”“条块分割”“数据垄断”和“数据打架”等现象屡见不鲜，传统电子政务阶段未能彻底解决的互联互通、信息共享、业务协同问题，城市各部门自身数据采集不规范、数据更新机制不完善，数据准确性、真实性和实时性无法保障，数据对于辅助科学决策支撑不足等问题，在大数据时代背景下更加凸显。随着互联网、大数据、人工智能等新一代信息技术的发展，面对智慧城市迅速增长的系统、终端和海量的异构数据，数据信息跨部门的共享协同、创新应用仍然是当前*重要的核心挑战。在此背景下，智慧城市运行管理中心的建设和发展，已经成为全世界城市治理的新范式，也成为全球合作的新焦点。 1.2 智慧城市运行管理中心的概念内涵 本书介绍的智慧城市运行管理中心是面向城市治理体系和治理能力现代化需求，利用云计算、大数据、物联网、人工智能、区块链、数字孪生等新一代信息技术，推动城市数据资源汇聚融合和运行态势全域感知，驱动业务流程优化和再造，实现城市治理能力提升、产业结构优化和管理模式创新的复杂系统 [4]，是城市信息化、智能化发展的高级阶段，是一项综合性强、协调性高、覆盖面广的复杂系统工程，体现了政府推动信息化建设的资源配置能力和城市改革创新的水平。 智慧城市运行管理中心是集城市大数据运营、城市规划、综合管理、应急协同指挥等功能于一体，技术、业务、数据高度融合的跨层级、跨区域、跨系统、跨部门、跨业务综合协同管理和服务平台，是城市运行管理的“大脑”和“中枢”。智慧城市运行管理中心通过汇聚政府和社会数据资源，实现对城市运行状态的全面感知、态势预测、事件预警和决策支持，提高跨部门跨领域的协同指挥能力，形成“平战结合”的运行管理新模式，推动实现政府治理体系和治理能力现代化。 智慧城市运行管理中心的核心能力体现在以下五个方面： 智慧城市运行管理中心体现城市洞察能力。通过连接各类物联感知终端，实时获取城市的精细化运行参数，实现对城市全面、立体的感知，形成从物理城市到数字城市的精准映射。 智慧城市运行管理中心体现数据融合能力。全面汇聚城市各类政府数据，引入社会数据，对多元异构数据进行梳理、清洗、关联、比对，在融合分析中激发数据价值，为数据资源的活化应用奠定坚实基础。 智慧城市运行管理中心体现应用创新能力。集成应用大数据、物联网、云计算、人工智能等新一代信息技术，挖掘城市运行的内在逻辑和客观规律，发挥信息技术应用对经济社会发展的引领驱动作用。 智慧城市运行管理中心体现统筹协调能力。通过创新优化信息化统筹协调的体制机制，推进“三融五跨”，打破信息孤岛和数据割据，使得综合性的运行分析、形势预测、应急指挥、管理决策成为可能，为城市运行管理提供决策支撑。 智慧城市运行管理中心体现管理服务能力。通过数据驱动优化业务流程、重构城市管理服务模式，实现普惠化、智慧化、个性化的管理服务，同时将新一代信息技术与业务领域深度融合，赋能城市数字经济产业与创新生态。 1.3 智慧城市运行管理中心的意义 1.3.1 智慧城市运行管理中心是提升政府治理能力的有效途径 目前在智慧城市建设实践中，信息平台建设较为分散，数据资源共享不足，缺乏针对数据采集、共享、处理等环节具体可实施的制度和办法，数据真实性、有效性难以保障。大量政务数据资源沉淀，无法供社会力量进行增值开发利用，数据资源的潜在价值尚未充分释放。需要通过智慧城市运行管理中心建设，有效推动政府数据开放共享，深入推进“互联网 +政务服务”，优化政务服务流程，助力建设人民满意的服务型政府；促进社会事业数据融合，实现基于数据的科学决策，推动政府治理能力提升。 1.3.2 智慧城市运行管理中心是构建新型基础设施的有效方法 智慧城市运行管理中心围绕城市数据资源价值的*大化，为城市提供“实时、全量、全网、全视频”的数据处理能力，促进数据的分享、流动、融合和创新。“城市大脑”作为城市级别人工智能创新平台，为城市提供大规模机器学习引擎，实现低成本、高效率、统一和开放的算法能力，支持实现整个城市的人工智能普惠化，极大降低企业和个人利用人工智能技术的创新成本。城市建设发展过程中亟须将智慧城市运行管理中心作为一种新型的城市基础设施，全面加强新型信息化基础设施建设，全面支撑数据资源开发利用和价值释放，提升城市智能化分析处理能力，实现对城市公共资源的全局优化调配、科学配置和高效使用。 1.3.3 智慧城市运行管理中心是创新城市管理模式的有效方式 智慧城市运行管理中心可以有效解决城市发展中存在的治理难题。随着我国城市建设规模的不断扩张，建设进程的不断加快，人口流动性增强，城市的环境资源保护、交通拥堵防范、食品药品安全管理、社会医疗保障、公共安全等管理工作压力日渐增大，必将显现诸多社会问题。通过智慧城市运行管理中心建设，可以提升政府整体数据分析能力，利用实时、全量的数据资源，对数据资源进行跨领域碰撞、深度加工融合和知识挖掘，探索隐藏在大数据海洋中的城市治理知识，并且将这些知识用于提高城市治理水平，为有效处理复杂社会问题提供新的手段，解决城市发展中一些用现有方法不能彻底解决的关键矛盾。 1.3.4 智慧城市运行管理中心是提升城市服务水平的有效途径 保障改善民生是智慧城市建设发展的核心目标。要把增进人民福祉、促进人的全面发展作为建设与发展的出发点和落脚点，切实解决好人民*关心、*直接、*现实的利益问题，不断提高人民获得感和满意度，充分调动人民积极性、主动性、创造性。通过智慧城市运行管理中心建设，推进基本公共服务均等化，在城市管理、社会保障、医疗卫生、文化教育等公众*关心的领域，提供广覆盖、多层次、差异化、高质量的公共服务，*大限度地满足城市居民的物质和精神文化生活需要。 1.3.5 智慧城市运行管理中心是推动产业创新发展的重要抓手 我国许多城市建设面临创新驱动内生乏力、经济增长支撑不足的双重压力。通过智慧城市运行管理中心建设，推动经济发展从要素驱动、投资驱动向创新驱动转变，促进工业化和信息化深度融合，以信息化改造提升传统产业，形成低能耗、高附加值的现代产业体系。需要充分释放信息资源的价值潜能，发展以信息知识加工和创新为主的新兴业态，壮大高技术服务业，促进产业结构转型升级。 1.4 国内外智慧城市运行管理中心发展现状 1.4.1 智慧城市运行管理中心的特点 从 Cisco和 IBM自 2008年至 2018年的智慧城市实践 [5]中可将智慧城市运行管理中心的共同点总结为：拥有大量计算机终端和工作站，并为城市管理者、数据分析师和警力调度人员等提供占据整面墙的多窗口大屏幕。其中， Cisco将智慧城市运行管理中心视为智慧城市的“大脑”或“引擎”， IBM更提出智慧城市运行管理中心有助于将从遍布全城的传感器、历史数据库、现有应用和其他来源收集到的原始数据转换成为有用的结论。 李德仁院士在文献 [6]中从提升空间大数据处理的时效性和智能化水平出发，提出将人工智能与时空大数据集成，在地球空间的宏观、中观、微观尺度上分别形成对地观测脑、智慧城市脑和智能手机脑三个高度智能化系统，从而在数据驱动下实现脑认知的感知、认知和行动过程。其中“智慧城市脑”是一种城市运行管理服务系统，在数字城市建立的网络空间上，通过物联网各种传感器自动和实时地采集现实城市中人和物各种状态和变化的大数据，利用人工智能和数据挖掘等智能手段，由云计算中心处理其中海量和复杂的计算，实现对城市的感知、认知与控制反馈，为城市应急、城市管理、智能制造、经济发展和百姓生活提供各种智能化的服务。 国外也开展了一些成功的智慧城市运行管理中心实践。例如，里约热内卢较早开展了智慧城市运行管理中心的实践 [7]。该市的智慧城市运行管理中心整合了 30多个政府部门的数据，融合社会众包数据，并与公共安全部门的综合指挥控制中心共享数据和情报。中心集成平台基于开放标准和规则、采用面向服务的体系结构( SOA)，有利于集成来自各个政府部门系统的数据和社会众包数据，并灵活地为其他应用程序提供服务。中心集成了超过 15000个监测传感器和超过 1000个视频监控摄像头对城市进行 7×24小时监控，建设了超过 250个主题图层的地理信息平台，连接、集成和关联多源数据，将实时监测数据和分析结果展示在由 100个 47英寸全高清 LED屏幕组成的视频墙。该中心为提升智慧城市管理效能建立了技术环境和制度环境，主要在城市交通、公共安全、应急响应、环境监测和节能等领域发挥了实时监测和实时分析决策能力。该中心的核心是由物联网服务提供商运营多种物联网应用，与城市的电、水、供气等一系列服务相连接 [8]。智慧哥本哈根项目 [9]中，核心是“控制室”，跨部门的数据在此相互融合、分析、并通过仪表盘实时展示，以赋予城市规划者洞察力和控制力。根据沙特阿拉伯的阿卜杜拉国王经济城的智慧城市规划 [10]，经济城将铺设宽带网络设施，并建设综合运行管理中心，以管理城市的全部运行。 近年来，我国一些名为“城市大脑”的建设项目，其本质也和智慧城市运行管理中心类似。例如，上海浦东的智慧城市大脑 [11]以城市运行综合管理中心为载体，整合了 109个单位、 431个系统、 308万只智能水电气表、近