姚曉婧 王 喆 王大成 池天河* 蔣許鋒 何貞健 滕啟治 陳曙光陳六嘉 李 祥 楊麗娜 彭 玲 崔紹龍 柳樹福

1 中國(guó)科學(xué)院空天信息創(chuàng)新研究院 北京 100101

2 中新天津生態(tài)城管委會(huì) 天津 300467

3 福州市國(guó)土資源測(cè)繪隊(duì) 福州國(guó)家國(guó)土資源大數(shù)據(jù)管理中心 福州 350007

4 特力惠信息科技股份有限公司 福州 350003

城市作為人類生活的聚集中心，是社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展到一定階段的產(chǎn)物。從工業(yè)革命開始，世界各國(guó)的城市化進(jìn)程開始加快。目前，我國(guó)正處在這一城鎮(zhèn)化的浪潮中，預(yù)計(jì)到 2030 年，城鎮(zhèn)人口將達(dá)到 10 億。隨著各類傳感技術(shù)的蓬勃發(fā)展，人類實(shí)現(xiàn)了對(duì)城市各類數(shù)據(jù)前所未有的高頻監(jiān)測(cè)。如何把這些多源數(shù)據(jù)進(jìn)行采集、匯聚、共享、管理、融合、分析、應(yīng)用和服務(wù)，從而降低城市資源能耗，提升城市管理效率，成為城市管理者和民眾關(guān)注的核心問題，并由此創(chuàng)造了智慧城市發(fā)展的契機(jī)。

智慧城市概念源于 20 世紀(jì) 80 年代，而自 2009 年IBM 公司首次提出了智慧城市愿景，智慧城市理念與實(shí)踐模式開始在全球范圍內(nèi)迅速傳播。以重要事件為節(jié)點(diǎn)，本文把智慧城市建設(shè)劃分為 3 個(gè)階段[1]。

（1）準(zhǔn)備階段：從1998年時(shí)任美國(guó)副總統(tǒng)戈?duì)柺状翁岢觥皵?shù)字地球”概念起，到2006年我國(guó)國(guó)家測(cè)繪局啟動(dòng)“數(shù)字城市”地理空間框架建設(shè)。在這段時(shí)期內(nèi)，各國(guó)陸續(xù)啟動(dòng)數(shù)字城市建設(shè)，這一階段主要任務(wù)為搭建智慧化基礎(chǔ)設(shè)施，強(qiáng)調(diào)技術(shù)上的數(shù)據(jù)匯聚和現(xiàn)實(shí)世界的可視化，包括物聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算中心建設(shè)等。

（2）起步階段：2006——2010年，全球許多城市啟動(dòng)“智慧城市”升級(jí)。智慧城市概念初步形成，美國(guó)、歐盟、日本、韓國(guó)和中國(guó)等紛紛推出本國(guó)的物聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算相關(guān)發(fā)展戰(zhàn)略。例如，日本推出“智慧日本：I-Japan 戰(zhàn)略”，旨在實(shí)現(xiàn)以人為本的“安心且充滿活力的數(shù)字化社會(huì)”。該階段物聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算等新技術(shù)開始高度滲透，但在理論和實(shí)踐中仍然強(qiáng)調(diào)技術(shù)上的數(shù)據(jù)互聯(lián)互通，弱化了人的參與程度。

（3）發(fā)展階段：2010年至今，該階段強(qiáng)調(diào)人的重要性，人作為信息的載體與主體，開始融入智慧城市建設(shè)的閉環(huán)里。基于這一原則，不少城市開展了卓有成效的應(yīng)用示范。例如，中新天津生態(tài)城作為中國(guó)和新加坡兩國(guó)的戰(zhàn)略合作項(xiàng)目，持續(xù)致力于提升城市公眾參與度和服務(wù)水平，重點(diǎn)在民生、經(jīng)濟(jì)、環(huán)境三大領(lǐng)域開展 66 類智慧城市項(xiàng)目。

1 我國(guó)智慧城市建設(shè)背景

2010 年至今，我國(guó)智慧城市建設(shè)的大幕逐漸拉開，上海、深圳、武漢等城市率先搭建了信息高速公路等基礎(chǔ)設(shè)施[2]；2012 年，住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部啟動(dòng)國(guó)家智慧城市試點(diǎn)工作[3]，截至 2015 年，共有 500 多個(gè)城市被列為試點(diǎn)；2014 年，《國(guó)家新型城鎮(zhèn)化規(guī)劃（2014——2020 年）》將“智慧城市”上升為國(guó)家戰(zhàn)略[4]；2014 年 8 月，國(guó)家發(fā)展和改革委員會(huì)等 8 部門聯(lián)合出臺(tái)了《關(guān)于促進(jìn)智慧城市健康發(fā)展的指導(dǎo)意見》，強(qiáng)調(diào)智慧城市建設(shè)要突出為民、便民、惠民[5]；2015年，國(guó)務(wù)院發(fā)布《促進(jìn)大數(shù)據(jù)發(fā)展行動(dòng)綱要》，極力推進(jìn)信息融合與互聯(lián)互通，建設(shè)政府智慧大數(shù)據(jù)平臺(tái)[6]；2016 年，習(xí)近平總書記在全國(guó)網(wǎng)信工作會(huì)議上，首次提出新型智慧城市的概念，旨在建設(shè)“以人民為中心，實(shí)現(xiàn)民生服務(wù)便捷、社會(huì)治理精準(zhǔn)、社會(huì)經(jīng)濟(jì)綠色、城鄉(xiāng)發(fā)展一體、網(wǎng)絡(luò)安全可控”的智慧城市。如今，云服務(wù)、大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)等技術(shù)的快速迭代，催生了數(shù)量眾多的商業(yè)應(yīng)用和創(chuàng)新，而智慧城市建設(shè)經(jīng)過短暫的爆發(fā)，也進(jìn)入到理性探索階段。

中新天津生態(tài)城坐落于天津?yàn)I海新區(qū)，距天津市中心 40 公里，核心城區(qū)占地 30 平方公里。作為中國(guó)和新加坡兩國(guó)政府合作開發(fā)的第一個(gè)世界級(jí)的生態(tài)城市，從 2008 年起，中新天津生態(tài)城便以《智能城市規(guī)劃》為起點(diǎn)，奠定了中新兩國(guó)智慧城市建設(shè)的合作基礎(chǔ)。中國(guó)科學(xué)院空天信息創(chuàng)新研究院一部自 2011 年開始承擔(dān)的“中新天津生態(tài)城空間信息公共平臺(tái)”以及基于此的脈動(dòng)分析建設(shè)，正是其中的樣板工程之一。該工程承擔(dān)著生態(tài)城 80% 委辦局的數(shù)據(jù)匯聚重組、信息共享分發(fā)的重任，能夠讓政府、企業(yè)、居民便捷使用生態(tài)城的信息資源。

經(jīng)過 20 年的團(tuán)隊(duì)實(shí)踐，我們認(rèn)為在城市及其信息化發(fā)展的不同階段，智慧城市的內(nèi)涵和外延也有不同。但有一點(diǎn)可以確定：智慧城市建設(shè)要以公共平臺(tái)為核心、應(yīng)用為導(dǎo)向、數(shù)據(jù)為驅(qū)動(dòng)[7]。智慧城市建設(shè)的本質(zhì)，是讓新技術(shù)、新裝備、新設(shè)備和新應(yīng)用猶如空氣和陽(yáng)光一樣融入人們?nèi)粘５姆椒矫婷妫瑵?rùn)物細(xì)無(wú)聲地提高人們生產(chǎn)生活的質(zhì)量。

2 空間信息公共平臺(tái)的內(nèi)容及應(yīng)用

2.1 空間信息公共平臺(tái)在智慧城市建設(shè)中的作用

智慧城市建設(shè)是個(gè)復(fù)雜的巨系統(tǒng)工程，需集成物聯(lián)網(wǎng)、人工智能、虛擬現(xiàn)實(shí)等多類技術(shù)進(jìn)行協(xié)同創(chuàng)新，落腳要具體、聚焦才能體現(xiàn)成效。麥肯錫全球研究院 2018 年發(fā)布的智慧城市研究報(bào)告中指出：城市的智慧源頭在于數(shù)據(jù)，智慧應(yīng)用能夠在健康、時(shí)間、安全、環(huán)境等方面帶來生活質(zhì)量指標(biāo) 10%——30% 的提高[8]。作為銜接數(shù)據(jù)和應(yīng)用的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，智慧城市空間信息公共平臺(tái)起到不可替代的作用，其總體框架見圖 1。

空間信息公共平臺(tái)下接感知層，其猶如城市的神經(jīng)末梢。通過航天遙感（天）、航空遙感（空）、地面?zhèn)鞲校ǖ兀┮惑w化對(duì)地觀測(cè)手段，空間信息公共平臺(tái)連通聯(lián)網(wǎng)和已有業(yè)務(wù)系統(tǒng)接口，近實(shí)時(shí)獲取城市各類要素?cái)?shù)據(jù)，如環(huán)境要素、交通要素、能源要素、規(guī)劃要素、人口要素?cái)?shù)據(jù)等。

空間信息公共平臺(tái)上接應(yīng)用層，為政務(wù)、企業(yè)、公眾提供服務(wù)。其中，政務(wù)應(yīng)用涵蓋政務(wù)管理信息化及城市經(jīng)營(yíng)網(wǎng)絡(luò)化，包括城市資源管理、規(guī)劃管理、環(huán)境保護(hù)等；企業(yè)應(yīng)用側(cè)重為城市產(chǎn)業(yè)經(jīng)濟(jì)發(fā)展提供服務(wù)，包括企業(yè)征信、招商引資等；民生應(yīng)用緊密圍繞公眾在衣食住行各方面的個(gè)性化需求，提供便捷、文明、安全和健康的服務(wù)。

空間信息公共平臺(tái)本身由數(shù)據(jù)管理、脈動(dòng)分析和服務(wù)共享三大模塊構(gòu)成。數(shù)據(jù)管理實(shí)現(xiàn)感知層數(shù)據(jù)的匯聚、空間化、存儲(chǔ)、整理、融合等，使數(shù)據(jù)由雜亂無(wú)章狀態(tài)形成具有時(shí)空架構(gòu)、可集成管制的有序數(shù)據(jù)；脈動(dòng)分析通過機(jī)器學(xué)習(xí)、數(shù)據(jù)挖掘、統(tǒng)計(jì)分析等技術(shù)手段，捕捉這些有序數(shù)據(jù)中的變化規(guī)律和異動(dòng)，并以二維和三維圖表、虛擬現(xiàn)實(shí)、動(dòng)態(tài)視圖等可視化方式呈現(xiàn)出來；服務(wù)共享則是將數(shù)據(jù)和脈動(dòng)分析工具重編排、重組織之后，包裝成為地圖或網(wǎng)絡(luò)服務(wù)方式對(duì)外發(fā)布與交換，供各種應(yīng)用層系統(tǒng)調(diào)用。

2.2 構(gòu)建空間信息公共平臺(tái)“水源”——城市數(shù)據(jù)體系

通過各類感知層接口接入，城市將產(chǎn)生 TB 乃至EB 量級(jí)的數(shù)據(jù)。對(duì)于整個(gè)城市甚至跨城市來說，建立清晰的數(shù)據(jù)體系，可有效提升決策結(jié)果的精確度和可用性，也是實(shí)現(xiàn)空間信息公共平臺(tái)價(jià)值的關(guān)鍵所在。

基于國(guó)家《基礎(chǔ)地理信息要素分類與代碼》[9]和國(guó)家地理信息公共服務(wù)平臺(tái)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，我們結(jié)合多年在天津、北京房山等地的項(xiàng)目實(shí)踐，將城市數(shù)據(jù)劃分為實(shí)體要素、經(jīng)濟(jì)要素和事件要素三大類（圖 2）。

實(shí)體要素?cái)?shù)據(jù)是人工要素或已被人類介入的自然要素的總和。實(shí)體要素?cái)?shù)據(jù)通過高分辨率遙感衛(wèi)星、無(wú)人機(jī)航拍、傾斜攝影等手段采集，一般以“年/季度”為周期更新。經(jīng)濟(jì)要素?cái)?shù)據(jù)是在城市中具有自由行為方式、獨(dú)立負(fù)責(zé)行為并獲得經(jīng)濟(jì)利益的有機(jī)體，涉及人口、法人（企業(yè)、政府）等基本信息。經(jīng)濟(jì)要素?cái)?shù)據(jù)通過采集系統(tǒng)填報(bào)，一般以“季度/月”為周期更新。事件要素?cái)?shù)據(jù)是城市運(yùn)行過程中，實(shí)體要素和經(jīng)濟(jì)要素參與下的活動(dòng)數(shù)據(jù)總稱，包含環(huán)境、能源、城管等業(yè)務(wù)運(yùn)行數(shù)據(jù)。事件要素?cái)?shù)據(jù)通過地面物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備或其他采集設(shè)備實(shí)時(shí)獲取或定期填報(bào)。

圖1 空間信息公共平臺(tái)框架示意圖

圖2 城市大數(shù)據(jù)體系[10]

在空間信息公共平臺(tái)建設(shè)中，截至 2019 年 7 月，我們匯聚了包括當(dāng)?shù)亟ㄔO(shè)局、環(huán)境局、經(jīng)濟(jì)局在內(nèi)共14 個(gè)部門的 64 類原始數(shù)據(jù)，并針對(duì)生態(tài)城特色構(gòu)建了由基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫(kù)和事件要素?cái)?shù)據(jù)庫(kù)構(gòu)成的數(shù)據(jù)中心（圖 3）。其中，事件要素?cái)?shù)據(jù)和基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫(kù)中的人口、宏觀經(jīng)濟(jì)與法人數(shù)據(jù)（即經(jīng)濟(jì)要素），以空間數(shù)據(jù)（即實(shí)體要素）為框架進(jìn)行掛接，構(gòu)建形成一個(gè)以多尺度地理空間為依托的龐大城市信息綜合體。通過空間數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)、空間聯(lián)機(jī)分析處理、全要素地理編碼技術(shù)，將這 3 類數(shù)據(jù)以不同屬性（如專題、用戶）維度進(jìn)行多粒度劃分，得到面向脈動(dòng)分析的城市多維數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。

2.3 疏通空間信息公共平臺(tái)“脈絡(luò)”——城市數(shù)據(jù)的重組

圖3 中新天津生態(tài)城城市數(shù)據(jù)中心多維數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)

圖4 中新天津生態(tài)城公共平臺(tái)數(shù)據(jù)管理三類庫(kù)（截至2019年8月7日）

城市運(yùn)行產(chǎn)生的數(shù)據(jù)形態(tài)各異、雜亂無(wú)序，涉及圖片、視頻、音頻、文字，以及包含位置信息在內(nèi)的各種結(jié)構(gòu)化和非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)類型，智慧城市空間信息公共平臺(tái)中的數(shù)據(jù)管理層通過核心功能“數(shù)據(jù)匯聚、數(shù)據(jù)整理、數(shù)據(jù)治理融合”三步實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)由源數(shù)據(jù)庫(kù)到基礎(chǔ)庫(kù)再到應(yīng)用一張圖的有序轉(zhuǎn)變（圖 4）。

（1）數(shù)據(jù)匯聚。數(shù)據(jù)匯聚通過各類可靈活拓展的匯交接口，實(shí)現(xiàn)城市各類運(yùn)行數(shù)據(jù)的近實(shí)時(shí)抽取和獲取，包括系統(tǒng)日志采集接口、網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)采集接口、無(wú)線數(shù)據(jù)采集接口、WebService 接口、前置機(jī)數(shù)據(jù)庫(kù)鏡像接口等。所得數(shù)據(jù)增加時(shí)間標(biāo)簽后進(jìn)入?yún)R集區(qū)，以分布式文件管理方式和分布式數(shù)據(jù)庫(kù)管理方式在云上進(jìn)行存儲(chǔ)。

（2）數(shù)據(jù)整理。數(shù)據(jù)整理是將匯聚區(qū)各類數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)一時(shí)空基準(zhǔn)、格式以及空間化等處理，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)基于統(tǒng)一時(shí)空框架的集成整合，有 2 個(gè)層面：① 大多數(shù)城市運(yùn)行數(shù)據(jù)由已建或再建系統(tǒng)產(chǎn)生，缺乏頂層設(shè)計(jì)和統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，即使具備時(shí)空屬性，但數(shù)據(jù)本身的格式、周期、種類、坐標(biāo)系統(tǒng)難以做到整齊劃一，因此需要利用特定技術(shù)工具（如“抽取——轉(zhuǎn)換——裝載”技術(shù)）對(duì)具有時(shí)空屬性的數(shù)據(jù)進(jìn)行空間專題圖輸出、格式坐標(biāo)轉(zhuǎn)化和清洗工作，讓不同類型的數(shù)據(jù)能夠在統(tǒng)一基準(zhǔn)下實(shí)現(xiàn)空間疊加。② 部分?jǐn)?shù)據(jù)盡管難以直接納入時(shí)空數(shù)據(jù)體系，但又具備某些空間語(yǔ)義屬性，比如結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)中的地名地址數(shù)據(jù)、半結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)中體現(xiàn)空間位置或?qū)嶓w的描述信息，以及非結(jié)構(gòu)化視頻或圖像中和空間位置相關(guān)的場(chǎng)景信息等，因此需要利用語(yǔ)義分析方法（如全要素地理編碼[18]、視頻場(chǎng)景語(yǔ)義分割）進(jìn)行時(shí)空上的粗粒度掛接，實(shí)現(xiàn)語(yǔ)義層次的集成。

（3）數(shù)據(jù)治理融合。數(shù)據(jù)的業(yè)務(wù)邏輯和應(yīng)用邏輯不完全一致，取決于提供服務(wù)的對(duì)象。比如，匯聚區(qū) A 部門的城市管理數(shù)據(jù)和 B 部門的規(guī)劃數(shù)據(jù)，若用于給 C 部門的政府管理人員提供宏觀決策依據(jù)，就必須從應(yīng)用邏輯出發(fā)倒推業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)需求，精確到某個(gè)時(shí)空尺度下的字段屬性。因此，要理解數(shù)據(jù)內(nèi)容本身，建立數(shù)據(jù)字典，利用時(shí)空數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)，聯(lián)機(jī)分析處理技術(shù)，實(shí)現(xiàn)空間、非空間、文檔等數(shù)據(jù)自動(dòng)索引以及各類數(shù)據(jù)靈活查詢與展示，達(dá)到數(shù)據(jù)真正意義上的融合（圖 5）。

此外，數(shù)據(jù)管理還包括空間信息公共平臺(tái)監(jiān)控、安全保障等功能，以及對(duì)數(shù)據(jù)在匯聚、整理和使用過程中出現(xiàn)的問題進(jìn)行迅速捕捉和及時(shí)響應(yīng)。

2.4 實(shí)現(xiàn)空間信息公共平臺(tái)價(jià)值——城市脈動(dòng)分析

城市多源數(shù)據(jù)在統(tǒng)一時(shí)空基準(zhǔn)下形成一張圖，如人體系統(tǒng)一樣，交通、物流、能源流等事件要素成為城市的“循環(huán)系統(tǒng)”，城市道路、公共設(shè)施等實(shí)體要素成為城市的“器官”，政府、企業(yè)和個(gè)人等社會(huì)經(jīng)濟(jì)架構(gòu)形成城市的“精氣神”。就像人體的運(yùn)行狀態(tài)可以通過各種生理指標(biāo)特征和脈搏變化曲線來反映，城市運(yùn)營(yíng)狀態(tài)也可以通過城市的“脈搏”客觀、及時(shí)地反映出來[11]。

城市脈動(dòng)分析是在空間信息公共平臺(tái)支撐下，基于城市數(shù)據(jù)體系，挖掘多源、動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)的價(jià)值并進(jìn)行量化預(yù)測(cè)，以輔助決策者提升城市的精細(xì)化管理水平[12]。城市脈動(dòng)分析是公共平臺(tái)發(fā)揮價(jià)值的落腳點(diǎn)，數(shù)據(jù)的即時(shí)匯聚更新是保障分析結(jié)果質(zhì)量的根本——沒有數(shù)據(jù)，平臺(tái)便成為無(wú)源之水。城市運(yùn)營(yíng)平臺(tái)通過調(diào)用公共平臺(tái)的數(shù)據(jù)和脈動(dòng)分析服務(wù)，實(shí)現(xiàn)城市的精細(xì)化管理和資源的有效調(diào)度。脈動(dòng)分析從數(shù)據(jù)源利用上有單項(xiàng)指標(biāo)脈動(dòng)分析和綜合指標(biāo)脈動(dòng)分析兩類。

2.4.1單項(xiàng)指標(biāo)脈動(dòng)分析

單項(xiàng)指標(biāo)脈動(dòng)分析是借助可視化手段，近實(shí)時(shí)將城市單項(xiàng)指標(biāo)（如大氣污染物濃度、公交站點(diǎn)上下車人員數(shù)量）的動(dòng)態(tài)性、周期性、客觀性進(jìn)行直觀表達(dá)，并結(jié)合統(tǒng)計(jì)或機(jī)器學(xué)習(xí)模型（如自相關(guān)移動(dòng)平均模型[13]、LSTM 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型[14]），預(yù)測(cè)指標(biāo)的變化趨勢(shì)，捕捉指標(biāo)的非正常表征，預(yù)警可能存在的異常情況，或優(yōu)化現(xiàn)有的資源配置。單項(xiàng)指標(biāo)脈動(dòng)分析是一種數(shù)據(jù)導(dǎo)向思維，有用信息隱藏在單項(xiàng)數(shù)據(jù)的周期性律動(dòng)中，能夠通過空間信息公共平臺(tái)實(shí)現(xiàn)即時(shí)表達(dá)和分析。

在空間信息公共平臺(tái)上，我們實(shí)現(xiàn)了城市環(huán)境、交通、能源、管理、建設(shè)、房?jī)r(jià)共 6 類單項(xiàng)指標(biāo)脈動(dòng)分析（圖 6）。

在城市環(huán)境脈動(dòng)分析中，通過對(duì)環(huán)境數(shù)據(jù)（如空氣質(zhì)量、噪音、水質(zhì)量、降水、植被等）進(jìn)行實(shí)時(shí)或定期監(jiān)測(cè)并提供脈動(dòng)變化情況，能夠監(jiān)管城市的環(huán)境現(xiàn)狀，分析城市環(huán)境單項(xiàng)指標(biāo)的時(shí)空變化規(guī)律，捕捉可能發(fā)生的異常情況，預(yù)見污染發(fā)生區(qū)和潛在風(fēng)險(xiǎn)區(qū)（圖 7）。

在能源脈動(dòng)分析中，通過匯集能源消耗時(shí)空動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)，對(duì)能源消耗情況進(jìn)行局部或整體把握，進(jìn)一步分析城市能源的布局、產(chǎn)生、消耗、流動(dòng)、節(jié)省、供需等，從而有效節(jié)約能源，規(guī)避突發(fā)狀況（圖 8）。

圖5 數(shù)據(jù)治理后形成一張圖融合

圖6 城市單項(xiàng)指標(biāo)脈動(dòng)分析

在交通脈動(dòng)分析中，通過分析公交車的客流量，有助于優(yōu)化公交線路和增減公交站點(diǎn)，為公共交通規(guī)劃提供科學(xué)指導(dǎo)；通過監(jiān)控生態(tài)城出入境車流量時(shí)空分布，量化生態(tài)城對(duì)外開放程度，改善重點(diǎn)項(xiàng)目的區(qū)域布局。

在城市管理脈動(dòng)分析中，通過字符云、熱力圖等直觀手段，近實(shí)時(shí)掌握城市案件發(fā)生的時(shí)空概率，優(yōu)化城管人力和信息化資源配置，助力決策者建設(shè)更加宜居的城市[15]（圖 9）。

2.4.2綜合指標(biāo)脈動(dòng)分析

圖7 城市環(huán)境脈動(dòng)

圖8 城市能源脈動(dòng)

圖9 城市交通與城市管理脈動(dòng)

綜合指標(biāo)脈動(dòng)分析是單項(xiàng)指標(biāo)脈動(dòng)分析的補(bǔ)充和升級(jí)，強(qiáng)調(diào)指標(biāo)的體系化、多粒度、相關(guān)性以及城市環(huán)境中的空間約束[19]。通過建立面向城市問題（如城市宜居評(píng)估、城市空氣質(zhì)量評(píng)估）的“體檢指標(biāo)”，洞悉指標(biāo)與預(yù)測(cè)項(xiàng)（如房?jī)r(jià)、空氣質(zhì)量）的相互促進(jìn)和抑制作用[16]，分析解釋指標(biāo)變化表象的深層次原因，進(jìn)而更合理的預(yù)測(cè)。綜合指標(biāo)脈動(dòng)分析強(qiáng)調(diào)應(yīng)用導(dǎo)向，以問題出發(fā)倒推數(shù)據(jù)需求。

比如，在城市大數(shù)據(jù)體系基礎(chǔ)上，我們構(gòu)建了城市微觀尺度下的宜居指標(biāo)體系：采用實(shí)時(shí)在線分析或定期線下更新，利用多源城市數(shù)據(jù)計(jì)算生態(tài)環(huán)境、交通出行、區(qū)域形態(tài)、公共服務(wù)、安全應(yīng)急 5 類一級(jí)宜居指標(biāo)下的量化指數(shù)；再利用機(jī)器學(xué)習(xí)或統(tǒng)計(jì)學(xué)模型，在社區(qū)/街區(qū)尺度下對(duì)城市土地的宜居程度進(jìn)行評(píng)估；并建立土地價(jià)值與宜居指標(biāo)間的相關(guān)性，確定不同指標(biāo)的影響權(quán)重，進(jìn)而對(duì)房?jī)r(jià)或標(biāo)定地價(jià)進(jìn)行評(píng)價(jià)預(yù)測(cè)（圖 10）。

例如，在福州城區(qū)宜居評(píng)估案例中，基于福州城區(qū)的多源數(shù)據(jù)（國(guó)土數(shù)據(jù)、社會(huì)大數(shù)據(jù)、高分遙感數(shù)據(jù)等），我們計(jì)算出 18 類二級(jí)宜居指數(shù)，利用TOPSIS 模型進(jìn)行福州社區(qū)尺度的宜居評(píng)估（圖 11）。評(píng)估結(jié)果在次級(jí)行政區(qū)劃上對(duì)房?jī)r(jià)的解釋率不低于70%，指標(biāo)量化權(quán)重和評(píng)價(jià)結(jié)果可以指導(dǎo)未來新建區(qū)的土地和不動(dòng)產(chǎn)價(jià)值預(yù)測(cè)，從而為決策者科學(xué)制定招商引資計(jì)劃提供參考。

圖10 綜合指標(biāo)脈動(dòng)分析示例

圖11 福州城區(qū)宜居評(píng)估

2.5 空間信息公共平臺(tái)專題應(yīng)用

城市專題應(yīng)用是智慧城市建設(shè)成效的直接體現(xiàn)，需要以政府、企業(yè)和大眾用戶需求為導(dǎo)向，打造空間信息公共平臺(tái)服務(wù)的模塊化、精細(xì)化和宜用化，實(shí)現(xiàn)空間信息公共平臺(tái)服務(wù)與手機(jī)、平板電腦等移動(dòng)終端的實(shí)時(shí)推送與相互調(diào)用。對(duì)于政府和企業(yè)，側(cè)重移動(dòng)辦公和重要事件的實(shí)時(shí)推送，如建設(shè)專題應(yīng)用、微應(yīng)用等模塊植入辦公系統(tǒng)等；對(duì)于公眾，側(cè)重手持移動(dòng)終端實(shí)時(shí)調(diào)用，服務(wù)于日常休閑、辦公等，強(qiáng)調(diào)公共平臺(tái)與移動(dòng)終端的無(wú)縫對(duì)接，以及智能信息推送等空間信息公共平臺(tái)的延伸服務(wù)[10]。

我們?cè)谥行绿旖蛏鷳B(tài)城打造了一系列基于公共平臺(tái)服務(wù)的專題應(yīng)用，截至 2019 年 8 月，持續(xù)為中新天津生態(tài)城建設(shè)局、環(huán)境局、經(jīng)濟(jì)局、城管局、財(cái)政局等多個(gè)單位的 19 個(gè)系統(tǒng)提供了 138 項(xiàng)數(shù)據(jù)和地圖服務(wù)。近半年，空間信息公共平臺(tái)服務(wù)被訪問 2.6 萬(wàn)余次，記錄近 3 000 萬(wàn)條。圖 12 分別展示了空間信息公共平臺(tái)為當(dāng)?shù)卣到y(tǒng)、企業(yè)公眾系統(tǒng)和城市綜合運(yùn)管平臺(tái)提供數(shù)據(jù)服務(wù)支撐的情況?？臻g信息公共平臺(tái)不僅促進(jìn)了當(dāng)?shù)財(cái)?shù)據(jù)共享，節(jié)省了信息化重復(fù)建設(shè)投入，也為智慧城市集成化運(yùn)行管理奠定了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

圖12 空間信息公共平臺(tái)提供數(shù)據(jù)服務(wù)支撐（a）生態(tài)城平臺(tái)服務(wù)提供政府專題應(yīng)用；（b）生態(tài)城平臺(tái)服務(wù)提供企業(yè)公眾移動(dòng)終端專題應(yīng)用；（c）生態(tài)城公共平臺(tái)脈動(dòng)分析服務(wù)支撐城市運(yùn)管大平臺(tái)

3 經(jīng)驗(yàn)與總結(jié)

近 20 年來，團(tuán)隊(duì)在數(shù)據(jù)共享、分析及應(yīng)用服務(wù)方面的智慧城市實(shí)踐過程中，摸索出一些經(jīng)驗(yàn)并得到以下結(jié)論。

（1）數(shù)據(jù)共享需要由國(guó)家發(fā)展和改革委員會(huì)牽頭，地方政府“一把手”貫徹，下屬業(yè)務(wù)部門由上至下達(dá)成共識(shí)，方才邁出第一步。2017 年，國(guó)家發(fā)展和改革委員會(huì)等 8 部門聯(lián)合印發(fā)《關(guān)于促進(jìn)分享經(jīng)濟(jì)發(fā)展的指導(dǎo)性意見》[17]，指出大力推動(dòng)政府部門數(shù)據(jù)共享、公共數(shù)據(jù)資源開放、公共服務(wù)資源分享，這為地方政府實(shí)施數(shù)據(jù)開放共享提供了“尚方寶劍”。地方政府“一把手”將空間信息公共平臺(tái)納入城市信息化建設(shè)基礎(chǔ)設(shè)施時(shí)，首先應(yīng)考慮當(dāng)?shù)匦畔⒒ㄔO(shè)的成熟度，對(duì)于已建、在建和未建系統(tǒng)采用不同的數(shù)據(jù)匯聚和共享方案；其次，要制定激勵(lì)政策，將空間信息公共平臺(tái)運(yùn)行日志的量化指標(biāo)作為政務(wù)考核或激勵(lì)依據(jù)，激發(fā)政府業(yè)務(wù)部門、企業(yè)和民眾參與數(shù)據(jù)共享的意愿。下屬業(yè)務(wù)部門、法人個(gè)體在參與城市運(yùn)行時(shí)將產(chǎn)生各種數(shù)據(jù)資源，其中大多涉及敏感信息。因此，數(shù)據(jù)共享前的匯聚不僅要滿足國(guó)家及各部門對(duì)信息安全的要求，在技術(shù)上要保證數(shù)據(jù)入庫(kù)前脫密、脫敏以及傳輸過程中的安全；還要在政策上制定相應(yīng)的信息化技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、質(zhì)量與安全保障體系、政策法規(guī)，讓共享過程合情、合理、合法。

（2）提供定制性服務(wù)，讓數(shù)據(jù)提供者同時(shí)成為數(shù)據(jù)服務(wù)的受益者和使用者，激發(fā)共享的內(nèi)驅(qū)動(dòng)力。政府“一把手”的貫徹力度盡管能夠暫時(shí)打破共享僵局，然而決定共享是否能夠持續(xù)的決定因素還在于終端用戶本身。數(shù)據(jù)累計(jì)從量變到質(zhì)變的過渡，取決于空間信息公共平臺(tái)提供的信息增值服務(wù)是否讓數(shù)據(jù)真正發(fā)揮價(jià)值。因此，對(duì)數(shù)據(jù)不能只做表面集成，而要深度融合，基于融合數(shù)據(jù)的脈動(dòng)分析也只有面向?qū)嶋H問題，結(jié)合專題應(yīng)用需求做定制化服務(wù)，用戶才能基于此類服務(wù)建立更加專業(yè)、復(fù)雜的業(yè)務(wù)分析模型，通過功能和服務(wù)按需組裝，快速創(chuàng)建出針對(duì)業(yè)務(wù)實(shí)際需求的應(yīng)用系統(tǒng)。服務(wù)提供者同時(shí)成為使用者和受益者，形成數(shù)據(jù)利用閉環(huán)，是空間信息公共平臺(tái)存在的真正意義。

（3）數(shù)據(jù)共享體現(xiàn)成效離不開前期的長(zhǎng)線投入，需集成企業(yè)、政府和研究機(jī)構(gòu)共同的力量。政府作為城市智慧化建設(shè)的首要踐行者和牽頭方，需將構(gòu)建空間信息公共平臺(tái)納入到城市信息化建設(shè)的頂層設(shè)計(jì)中，并聯(lián)合社會(huì)資本和研究機(jī)構(gòu)實(shí)力，采取政府和社會(huì)資本合作（Public——Private——Partnership，PPP）模式，才能讓空間信息公共平臺(tái)在真正發(fā)揮作用前不至于半路夭折。伴隨著人工智能、物聯(lián)網(wǎng)、移動(dòng)通信等技術(shù)的飛速發(fā)展，共享空間信息公共平臺(tái)需集成更多新的技術(shù)和能力，拓展“智能+”，成為促進(jìn)智慧城市、智慧社會(huì)發(fā)展的新動(dòng)能、新引擎。

黨的十九大報(bào)告提出明確提出智慧社會(huì)這一新的概念。隨著智慧城市的建設(shè)任務(wù)逐步具體，任務(wù)會(huì)逐步明確，城市信息化工作也會(huì)讓老百姓有更多的智慧城市的獲得感。我們相信，在即將到來的智慧社會(huì)時(shí)代，人們將迎來更美好的生活。