让城市更聪明

来源:北京日报 2021-04-15 09:57:54

一年前,习近平总书记在考察浙江省杭州市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。

习近平总书记的重要讲话,让正在筹建海淀“城市大脑”的团队信心倍增,大家学习领会、反复探讨,完善架构,积极利用前沿技术,在“精治、共治、法治”上下功夫,创新社会治理新模式,提升超大城市治理水平。

2021年2月初,海淀“城市大脑”智能运营指挥中心(IOCC)投入运营。一块高5.8米、长19.2米的巨幅屏幕,可随时调取全区道路、建筑、城市部件、重点区域等的实时画面,一旦数据异常,即刻预警,通过数据分析、态势研判,给出处置建议。

海淀“城市大脑”,吸引了内蒙古自治区、福建省福州市、浙江省杭州市萧山区等地区前来学习取经。目前,朝阳区、城市副中心等已启动“城市大脑”建设。全国已有上海、北京、杭州、福州、郑州、铜陵、广州等近500个城市启动“城市大脑”建设计划,大家心中有一个共同的期待——找到前沿技术与城市管理最理想的契合点,让城市更聪明、更智慧。

“城市大脑1.0”

从电子地图到“时空一张图”

岁末年初的一天,网格员赵军照例巡查,走到紫竹院街道魏公村路口南侧,他发现一处井盖丢失,赶紧掏出手机,打开大城管APP,拍照,上传井盖信息……随后,相关处置单位收到工单,立即赶赴现场,将井盖复原,整个过程用时3个小时左右。

“过去最少也要一天,最长得三天。”赵军说。

过去怎么那么慢,现在又为什么这么快?秘密,就在一张“数字地图”中。

数据是城市大脑运转的基础。起初,人们认为将城市物理信息数据化,就能实现城市的智慧管理,其实这只是第一步。

为收集数据,海淀“城市大脑”建设了一张“感知网”,通过全区14500余路在网摄像机及10000多路传感器,随时捕捉城市细微的变化,精准计算出城市的“每一次呼吸”。

但在传统观念、思维的指挥下,最初的数据收集各自为政、存储相对分散。比如消防部门有消防地图,教育部门有教育地图,水务部门有河湖水利地图,房管局有建筑物信息地图……

多图并存,数据分散,非但没能提高城市管理的效率,反而增加了数据检索的难度。

比如一旦发生火灾,指挥者要想知道起火点附近最近的医院在哪?消防站在哪?水源在哪?加油站在哪?要依次打开医药卫生系统、消防系统、水务系统、危化品管理部门等各个系统的各种地图……

再比如赵军等网格员以前发现井盖丢失,需要拍照给相关部门,相关部门再去现场核实,确认井盖产权单位,然后派单、处置,再复核,拍照……至少需要7步。

这在海淀区房管局副局长孙怀强看来,除了纸质地图变成了电子地图,打电话报告变成了拍照上传之外,城市管理模式与“人拉肩扛人海战”“一个电话两眼摸黑奔现场”没有本质区别。

2018年,海淀区启动城市大脑建设后,改变思路,率先搭建“时空一张图”——把分散在各部门的时间、空间数据融合,把政务数据和以百度地图为代表的互联网数据融合,建成全区统一的二、三维一体化地理信息平台。

“‘时空一张图’以相对不变的全区建筑物位置信息为基础,其他相关部门将自己的业务数据以建筑物为坐标融入其中。”孙怀强介绍,除空间数据外还有时间数据,比如输入中关村大街在上世纪七十年代、八十年代、九十年代等不同历史时期的建筑物数据,还可以看到时间演变轨迹。

2020年9月下旬,“海淀时空一张图”1.0版上线。截至目前,已涵盖全区17万余幢既有建筑物、1.9亿平方米建筑面积信息,249个各类专题地图数据信息,由127个图层、约130万个数据要素组成的城市部件数据等,为城市交通、城市管理、公共安全、生态环境、街镇应用等领域提供了实时高效的地理空间服务。

有了“时空一张图”,赵军拍摄的“井盖丢失”图片上传后台后,调用城市部件基础图层信息(井盖权属信息),与案件信息进行数据“挂接”,自动研判出丢失井盖的权属信息,并将案件工单派发到相应处置部门,井盖复位后,处置部门再将信息直接上传系统,处置过程只需三步。

科幻电影中,主角想要进入错综复杂的城市空间,只需轻轻一点,眼前就会出现一个虚拟的三维空间,显示城市构件所有的时空数据,仿佛为主角打开了“万能视角”。

“海淀区‘时空一张图’1.0版建设时空一张图,2.0版建设虚拟海淀,3.0版建设数字孪生海淀。”孙怀强介绍,“数字孪生海淀”就是在虚拟的数字世界里构建一个和物理世界一模一样的海淀,对于真实世界中的突发事件,“孪生海淀”将及时预警、自动研判并处置,或者为城市管理者提供处置建议等。届时,城市管理者的眼前也将打开“万能视角”。

“城市大脑2.0”

从“数据孤岛”到集成系统

“世界上最远的距离,是红绿灯跟交通监控摄像头之间的距离,它们都在一根杆子上,但并没有通过数据被连接过。”2016年,杭州云栖大会上,中国工程院院士王坚坦言。

城市运行的各个部门,就好像是城市大脑中的神经元,如果不能建立联系,协同作战,即便各自再“智慧”,也会酿成“五官争功”的尴尬。

例如一辆渣土车就有多个部门管。渣土车从工地拉渣土时,归住建委和城管执法局管理;行驶在路上时,归交通执法部门管;卸车时,又归生态环保局和城管委管。几个部门都有各自的执法系统,各管一段,如果相互不通气儿,治理效果很有限。“比如环保部门接到举报,说有大货车违规上路,上门到企业检查,但车主不承认,环保部门也拿不出有力的证据。”工作人员说,路上违规的证据可能在交通支队或城管执法局手中,“如果环保部门和交通、城管执法部门能共享数据,协同作战,就会提高治理效果。”

如何打破“数据孤岛”,让数据和数据说话,是城市大脑建设必须破解的难题。

海淀区平均每天在施工地300多个,每天跑在路上的渣土车4000多辆次。2019年9月,海淀区“城市大脑工作专班”成立“渣土车治理科技支撑小组”,区城管委、城管执法局、住建委、交通支队、环保局、环卫中心6家主管部门全部纳入,渣土车准运证数据、工地数据、工地消纳证数据、用车大户货车备案数据等汇集到一起。

百度、华为、旷世科技等14家一流的人工智能及大数据公司做技术支撑,通过大数据对渣土车的违法场景进行分析、建模,形成8个模型,包括违法特征识别、轨迹精准分析及预测、遮挡车牌行为自动研判、夜间抓拍照片识别效果提升等,并对所有合法车辆实现“一车一档”。

“系统能自动研判并形成强有力的执法证据,渣土车只要一上路,拉了多少渣土、走哪条路线、司机是谁、在哪个路口违法了,全有视频证据,实现了对渣土车全生命周期的管理。”海淀区城市大脑工作专班副主任巩振文介绍。2020年,海淀“城市大脑”渣土车治理系统共抓拍无准运证车辆397128辆次、闯禁限行98722辆次、改装车399辆。渣土车治理成效显著。

红绿灯和监控摄像头的“对话”也开始了。

中关村西区北到北四环路,西至苏州街,南到海淀南路,东接中关村大街,面积近一平方公里,是中关村科学城核心区的核心。目前这里聚集了1.2万家企业约10万名员工。每天在这一区域工作和生活的有15万到20万人,车流、人流高度集中,交通拥堵严重。

2020年9月10日,中关村西区智能交通系统上线试运行。该系统包含了交通信号控制系统、交通信息采集分析系统、高点视频监控系统等九大交通科技系统。系统综合分析低点和高点监控探头拍到的局部和大范围路面车流量情况,决定红绿灯的放行时间。

“我们在道路基础设施建设中,实施多杆合一,灯杆减少了几百个,又撤了隔离护栏,道路更通透了;通过交通流量监控控制信号灯放行时间,道路拥堵明显缓解;通过违停等抓拍,路边乱停车现象基本杜绝;通过智慧停车系统,停车场利用率提高了;通过行人闯红灯抓拍、机动车礼让行人提示等,交通行为文明程度大幅提高。”海淀区城市管理委员会(交通委)主任赵寒说。

目前,海淀全区统一的智能交通指挥中心已经建成,中关村西区智能交通系统将在全区分区域逐步复制,“全区的数据全部接入交通指挥中心后,海淀的‘交通大脑’就建成了。”

“城市大脑3.0”

用算力帮助城市学会思考

一辆车的出行,一包垃圾的分类,一个电话的诉求,一次购物的偏好……现代城市运行所产生的大量数据已被城市管理者重视、收集,但海量数据的处理、分析,靠以人力为主的治理思路已无法应对,必须借助技术上的突破,提升城市治理能力。

伴随着人工智能、物联网、云计算、数据挖掘、深度学习等技术的发展,越来越强的算力,帮助“城市大脑”学会思考、预判,优化和高效调配城市自然资源和公共资源,保障城市运行安全、平稳。

突如其来的新冠肺炎疫情,“城市大脑”迎来硬仗。

2020年2月1日,海淀区“疫情防控应急指挥调度系统”上线,这是全市第一个上线的疫情防控指挥系统。全区小区出入口、医院、隔离点等,都布控摄像头,所有一线主责人员手机上都装了APP,区级负责人可以实现对全区相关点位的即时可见可指挥。各系统负责人打开手机或电脑上的系统,即可看到医院、社区、集中观察点的工作运行情况,有突发情况,可即时通信指挥。

“比如社区发现体温异常的居民,或疫情防控发生突发情况,社区工作人员可以直接编发短信,通过系统,一键发送给各级主管负责人和相关部门,大家可以同时接收信息,启动应急处置。”海淀区疫情防控科技保障组相关负责人说,疫情防控,就是和病毒赛跑,如果没有“指挥系统”,按照老模式一级一级上报,就很可能落后于病毒,影响疫情防控。

天气预报显示,2020年8月12日全市有暴雨天气。7月底刚刚上线的海淀区水旱灾害防御系统迅速运转起来。

海淀区水务局一层指挥大厅北墙的大屏幕上,电子地图、卫星云图、列表等不停闪烁,实时显示着全区降雨量、积水点位、河道泄洪情况。

不仅有实时监测,还有预测监测。通过分析44个雨量站、24个河道水文站、44个积水监测点的数据,以及气象部门、城市指挥中心、公安网格化视频等共享数据,可精准预测未来3小时全区各街镇的降雨量情况,再结合历史数据,预判积水情况,提前组织人力做好排涝准备。“以前我们通过市民反映才知道一些点位发生积水,有了防御系统,我们可以预判并实时掌握积水情况快速处置,防汛工作从被动救火向主动预防转变。”海淀区水务局副局长宋强说。

目前,海淀城市大脑的应用场景已达到50余个,涉及公共安全、城市管理、城市交通、生态环保、智慧能源五大领域;全区13个委办局的36个业务系统已接入城市大脑,各系统数据通过去重、统一标准等清洗后,融合协同,城市管理效率大大提高——

“环保局和气象局指挥系统接入城市大脑后,我们发现气象数据和污染指数之间的相关性,掌握了这个规律,根据天气趋势就能做出污染防范的预判,得到‘1+1>2’的效果。”海淀区城市服务管理指挥中心主任、城市大脑专班主任李伟说。

发改委的“经济大脑”系统和电力部门的“电力大脑”系统也正在接入“城市大脑”,李伟和同事们惊喜地发现数据打通后,可以通过电力消耗情况了解哪些楼宇、哪些园区用最低的电耗产出最大的经济效益,还能通过电力数据了解复工复产复学情况,污染天气,通过电力数据可知道哪些企业在违规生产……

“城市运营管理从技术支撑的演进看,分四个阶段:‘人拉肩扛人海战’‘一个电话两眼摸黑奔现场’的1.0阶段;‘系统辅助人干事’的2.0阶段;‘系统学会干事’、通过AI技术实现‘算力’替代‘人力’的3.0阶段;‘系统干事人想事’的4.0阶段。”李伟说,IOCC的启用标志着海淀城市大脑目前正处于3.0阶段。

“海淀是北京建设世界科技创新中心的核心区,拥有全市62.44%的人工智能企业、高新技术企业超1万家。”李伟对海淀“城市大脑”的未来充满信心,他相信,伴随着新技术的应用,系统、数据的陆续接入,城市一定会变得更聪明、更智慧。

名词解释

城市大脑 是互联网大脑架构与智慧城市建设结合的产物,是城市级的类脑复杂智能巨系统,在人类智慧和机器智能的共同参与下,在物联网、大数据、人工智能、边缘计算、5G、云机器人和数字孪生等前沿技术的支撑下,城市神经元网络和城市云反射弧将是城市大脑建设的重点。城市大脑的作用是提高城市的运行效率,解决城市运行中面临的复杂问题,更好地满足市民的不同需求。

——《城市大脑全球标准研究报告》

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