智慧城市涵盖城市运转、产业发展、社会民生等诸多领域,每个领域都是一项庞大复杂的系统工程。智慧城市应当具备哪些特质与能力?GIS在数字经济发展中起着怎样的作用?深圳在推动GIS技术的创新与应用发展中有哪些优势?

　　日前,“国产化数智化——2023自主可控GIS技术创新与应用发展论坛”在深圳举办,包括四位院士在内的十余位重量级嘉宾,以及现场地理信息产业界专家学者,热议自主可控背景下GIS平台、CIM平台、数字孪生等技术创新与应用,探讨如何以高水平的GIS科技自立自强,赋能数字中国。期间北京大学教授、国际欧亚科学院院士邬伦围绕数字孪生智慧城市建设相关话题接受了读特记者采访。

　　“城市是像人体一样的运行体、有机体、智能体”

　　“智慧城市刚刚出现的时候,我们提出了城市是运行体,要有立体感知,要有中枢大脑,要有智能驱动和协同。”邬伦表示,“智慧城市在不断地发展,现在新一代智慧城市的建设是要建立起数字孪生的智慧城市。”

　　我国城市信息化已经历经了将近40年,先后经历了城市地理信息系统、数字城市、智慧城市和数字孪生智慧城市四个阶段。所谓数字孪生就是将现实世界的物理体、系统及其流程等复制到赛博空间,形成一个“克隆体”,两者最终构成一个“数字双胞胎”。

　　邬伦认为,数字孪生智慧城市建设需要融合3S、社会感知、物联感知、CIM/BIM、大数据、人工智能、VR等方法,创新时空智能耦合与城市数字孪生技术,构建时空智能体,实现行业场景的深度融合,着重“建设四个重点,形成四种能力”,打造新一代感知/神经网络、新一代中枢大脑、新一代智慧应用和新一代产城一体创新载体。

　　首先是依托空天地一体化、全方位遍布的传感器和智能设备组成“广义时空感知网”,形成泛在感知与实时监测能力。其次基于CIM/BIM数字底座的信息聚合与大数据中台,把泛在感知获取的支撑城市各方面管理、治理的有序与无序的数据,有效地建立起时空关联,从原来按照地理坐标到现在按照实景三维聚合,使城市具备虚实结合双向映射与数据挖掘知识发现能力。

　　第三是建立强大的知识库与模型库,形成全生命周期动态模拟与仿真预测能力,不能总做“事后诸葛亮”。例如,基于强大的知识库与模型库,可以进行城市河流污染的动态模拟、洪水预测模拟、传染病蔓延时空过程模拟等,提升城市态势分析从静态到动态、从单一路径依赖到多目标多情境预见的能力。最终实现实现智慧城市运行大脑,达到综合态势研判与优化运行能力。以动态分析、灵活指挥为要求,建立城市运行的指挥协调系统,实现城市辖区全覆盖的动态运行智慧管理。

　　“数字城市是将城市搬进数字空间,智慧城市增加了一些模型,数字孪生作为智慧城市的新阶段,就是要全生命周期,不是某一个时间的,而是包含它的过去、现在以及未来”。邬伦说,“只有这样,才能够更加智慧地决策,使得城市的运行更加高效。”

　　创新自主可控国产GIS撬动数字经济高质量发展“原来的产业园都是建立在物理的土地上,将来数字经济产业园可能就在数字孪生空间里面打造,并形成生态圈。”谈及数字孪生城市建设与数字经济发展的关系时,邬伦表示,“由于数字孪生智慧城市深度融合大数据、云计算等技术应用,其本身也成为了数字经济的孵化器,所有的数字化转型、数字经济海量相关的数据都沉淀在这样一个数字孪生城市里面,因为它就是对现实世界的一个映射。”

　　其中GIS(地理信息系统)在数字经济发展中起着至关重要的作用。邬伦认为,GIS是重要的、共性的支撑平台。数字经济发展的核心就是“数字产业化”和“产业数字化”,而产业跟空间是离不开的。比如外卖、网约车等很多新产业、新业态都是基于位置信息提供服务。GIS能够把人、餐厅等具有空间属性的各种资源环境信息管理起来,各种经济产业都可以通过这个平台来进行进一步规划,包括便民服务、环境治理等。

　　更重要的是,GIS涉及到国民经济、公民隐私以及国家的公共安全,所以它需要国产化,而这本身就是数字经济的一个重要的构成。作为第一代开展国产GIS软件研发并推进应用的专家,邬伦见证了我国GIS软件从无到有和GIS产业蓬勃发展的整个历程。

　　“我国在上世纪90年代初期就非常重视相关技术的自主化探索,经过30多年的发展,总体来看,国产GIS软件跟国际先进软件基本已经不相上下,而且在某些方面,我们的指标可能还要更领先一点。”在邬伦看来,国产GIS软件真正解决了卡脖子的问题,“除了在政府管理和企业中的应用,作为国防、军事指挥不可缺少的关键技术,国产GIS软件可以说完全达到了自主可控,而且基本是一流水平。”

　　深圳为GIS创新发展提供“试验场”

　　深圳为打造国际新型智慧城市标杆和“数字中国”城市典范,建设成为全球数字先锋城市,正在着力建设“数字孪生城市”。邬伦曾参与数字深圳规划工作和深圳的部分信息化应用工程,在他看来,深圳在推动GIS技术创新与应用以及相关产业的发展中具有非常明显的优势。

　　作为改革开放的前沿,先行示范区的领头羊,深圳有着优良的政策环境,能够为GIS技术创新和发展提供强有力的支持。同时,深圳在新一代信息技术方面位于全国领先地位,形成了相关的产业集群和完善的产业链。邬伦表示,很多技术都需要互相支撑,目前国产GIS的发展和建设需要全链条国产化,而深圳在信息制造以及芯片等硬件方面可以提供相应配套。

　　伴随着市场需求的激增,以及空间大数据、物联网、人工智能等技术的飞速发展,GIS也面临着一些新的机遇与挑战。邬伦形容深圳是一个很好的试验场:“随着粤港澳大湾区的建设,深圳作为超大型城市,GIS需要遇到的挑战在这里基本都能够得到体现,反之这些需求又为GIS的发展提供了源源不断的动力。”

　　展望未来,邬伦提到,以往GIS侧重数据管理,将来可以结合人工智能进行海量知识挖掘,建立相对应的知识库和模型库。“新型智慧城市的建设最终要落实到平台的支撑,将来GIS的平台要能够支撑新一代感知/神经网络、新一代中枢大脑、新一代智慧应用和新一代产城一体创新载体四种能力的建设。”邬伦说。（作者邬伦为中国开发区协会智慧开发区建设智库首席专家）