城鎮化不僅是中國也是當今世界上最重要的社會、經濟現象之一。21世紀初，全球人口的半數以上生活在城市地區，并且這種趨勢仍在加劇，隨之而來的是大都市和城市群，這在人口密集的亞洲表現得尤為明顯。作為全球人口最多的國家，中國在城鎮化過程中衍生出人口超千萬的超大城市是必然的，然而，很多問題也隨之而來。

　　智慧城市：解決城鎮化進程中各種“城市病”

　　城鎮化進程中涌現出了各種“城市病”，主要集中在以下方面：

　　1當前超大城市地面沉降問題日益凸顯。我國現在有超過50個城市發生地面沉降，地面沉降是一種嚴重的自然災害，會危及到城市基礎設施的安全;

　　2極端環境下城市災害頻發。超大城市的發展改變了土地利用性質，當城市不透水面占75%以上后，55%的降水需要靠地表徑流來排，可以說，不透水層變化從根本上改變了降水再分配。由此帶來的影響我們都已經深刻感受到了，近年來城市特大暴雨頻發，給老百姓的生活帶來很多不便，甚至會危及到生命，對城市的經濟也造成了巨大的損失;

　　3交通擁堵問題突出。中國和國外城市特別是超大城市現有的交通系統存在著很多問題，高峰期交通擁堵、停車難、公共交通出行難、交通管理難……城市交通發展面臨著交通安全和通行效率的雙重挑戰;

　　4城市能源問題。大城市現有能源系統也面臨著挑戰，綠色能源生產不可持續，能源使用效率低。

　　上述這些“城市病”需要通過智慧城市來幫助解決。智慧城市對經濟轉型發展、城市智慧管理和對大眾的智能服務具有廣泛的前景，從而使得人與自然更加協調發展。

　　智慧城市=數字城市+物聯網+云計算

　　“智慧城市”可以簡單定義為“數字城市+物聯網+云計算”。數字城市是一個網絡空間、虛擬空間，在其中我們將現實城市的東西裝到互聯網上，可以在網上看到城市的信息、實體。但僅僅這樣還不行，因為它沒有與現實城市關聯，要通過物聯網將現實城市與數字城市關聯起來，物聯網就是將各種城市人流、物流信息實時往上輸送。但這又出現一個問題，物聯網有上億傳感器，收上來的數據是需要計算、分析和控制反饋的，而傳感器并沒有計算功能，所以云計算出現了。物聯網和云計算可以說是一對孿生兄弟。

　　在智慧城市的建設和應用中，傳感器網絡將產生反映自然和人類活動的百萬兆級甚至萬億兆級數據，使世界進入真正的大數據時代。數字城市是周圍組織的基礎，互聯網技術是實現互聯互通的手段。一個智慧的城市，需要運用物聯網、云計算、時空大數據集成等新一代信息技術，來促進城市規劃、建設、管理和服務智慧化的新理念和新模式，以解決空間文化、處理傳輸、實時處理、及時反饋等服務，實現全球無縫的智能化。

　　城市建設要實現真正的智慧，就要充分利用時空數據的作用。時空大數據經過存儲、處理、查詢和分析后，可以更好地用于各類應用從而提供智慧服務。2012年12月27日，北斗云服務平臺已對中國以及周邊地區正式提供運營服務，其定位和測速的高精度可用于智慧交通中車輛控制和智能駕駛。未來，我國將推行60～80顆衛星組網，實現一星多用、多網融合、實時服務，提高遙感和導航的精度，實現時空大數據的采集，并形成數據模型。借助遙感云大數據的相關技術，能夠有效破解當前城市面臨的許多困局。例如，可以實現城市范圍內洪水淹沒范圍分析，室內外高精度手機連續位置定位和實時導航，提供與位置相關的各類服務或需求解決方案等等。

　　智慧城市要求各省市將各類應用中的時空大數據進行有效管理，并按照實際需求進行處理、存儲、分析并提供相應服務，滿足從室外到室內、從天上到地下的各類智慧應用。

　　充分挖掘時空大數據的價值

　　基于數據表達、信息組織與知識發現等不同層次的數據挖掘方法，實現時空大數據的深度挖掘，是時空大數據的優勢所在。例如，利用GIS數據的挖掘，構成生態智能管理系統，形成現代管制方法，可以加速解決防洪防澇、綜合發電等各項問題。

　　通過夜光影像、人口密度、土地覆蓋等數據收集城市人口活動的變化強度，建立模型，并對人的行為認知進行研究分析，可以幫助解決城市建設的問題。同時，通過對視頻數據的挖掘和對夜光影像的長時間序列分析(夜光影像能夠較好的分析行為、理解數據、并將數據自動壓縮)，可以利用其評估不同區域受到武裝沖突的影響程度，維護城市的安全。

　　利用遙感數據的挖掘，可以實現農業遙感監測，提取農作物信息作為農作物長勢監測或產量估算的模型參數，進一步進行農作物產量統計分析，為經濟發展提供參考。

　　建設智慧城市運營中心

　　智慧城市建設是一個系統工程，需要每個城市根據自身的特點，在做好頂層設計后統一規劃，建立智慧化的城市運營中心，根據實際需要來運營，并將其變成城市運行監控的指揮調度中心和智慧服務中心，使其可視化、可控化、智能化，持續優化的發展下去。由此，企業可以重組生產資源，改良商業模式，獲得更大效益;市民則可以享受更好的社會化服務，使生活的幸福感得到充分的提升。

　　智慧城市的建設是“一把手”工程，要抓好智慧城市建設的中心，推動每個城市的發展，形成技術鏈、數據鏈、價值鏈。智慧城市建設過程中將產生的大數據問題既是下一代科學研究的前沿問題，也是推進智慧城市發展的源動力，需要有針對性地加快有關大數據的技術創新和重點攻關研究，推動和加速智慧服務產業的發展，助力讓城市更加科學、高效、低碳和安全地運行。

文/ 中國科學院院士、中國工程院院士、攝影測量與遙感學家李德仁