智慧城市下的基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)研究

白玉杰

【摘要】智慧城市的建設(shè)方興未艾，在全球化建設(shè)的背景下，加快智慧城市建設(shè)成為國家的發(fā)展戰(zhàn)略?；A(chǔ)設(shè)施是智慧城市的重要組成部分，它運(yùn)用了眾多的現(xiàn)代化的新技術(shù)。新型基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)戰(zhàn)略的提出，為智慧城市的發(fā)展提供了新的思路，也提供了新的動(dòng)力和助力點(diǎn)。BIM+GIS技術(shù)的應(yīng)用，為基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)提供了重要的技術(shù)保證。

【關(guān)鍵詞】智慧城市;新型基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè);BIM GIS

智慧城市（Smart city）是利用各種信息化技術(shù)，將城市的系統(tǒng)和服務(wù)打通、集成，以提高資源的運(yùn)用效率，優(yōu)化城市服務(wù)和管理，以及改善市民的生活質(zhì)量。是利用云計(jì)算、物聯(lián)網(wǎng)等技術(shù)，打造城市的數(shù)字化、現(xiàn)代化、物聯(lián)化、智能化，以最終實(shí)現(xiàn)智慧化。

1、智慧城市發(fā)展現(xiàn)狀

2008年IBM公司提出了“智慧地球”的概念，從而在全球開啟了“智慧城市”建設(shè)的熱潮。借助互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展，信息化技術(shù)的完善，利用信息技術(shù)，建設(shè)智慧城市，是當(dāng)今世界城市發(fā)展的必然趨勢。特別是歐美、亞太的發(fā)達(dá)國家，憑借完善的基礎(chǔ)設(shè)施、先進(jìn)的發(fā)展理念和模式、較高的信息化水平、充足的財(cái)力支持，在智慧城市的各個(gè)領(lǐng)域處于領(lǐng)先水平。

我國的智慧城市建設(shè)與國際接軌，發(fā)展較早，早在2012年，我國就確定了第一批試點(diǎn)城市。2014年，國家八部委聯(lián)合印發(fā)了《關(guān)于促進(jìn)智慧城市健康發(fā)展的指導(dǎo)意見》。黨的十九大明確提出：要建設(shè)“數(shù)字中國，智慧社會(huì)”。從國家和政策層面對(duì)智慧城市建設(shè)進(jìn)行了規(guī)劃。

我國智慧城市建設(shè)的發(fā)展經(jīng)歷了幾個(gè)階段：2013 年前，建設(shè)處于認(rèn)知和起步階段，確定了第一批試點(diǎn)城市。2014年到2017年，建設(shè)進(jìn)入高速發(fā)展階段，全國有500余座城市開展實(shí)施智慧城市發(fā)展戰(zhàn)略。自2018年起，我國的智慧城市建設(shè)進(jìn)入了資源整合和信息融合階段。2020年，政府工作報(bào)告中明確提出加快新型基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)。國家從頂層視角考慮整個(gè)系統(tǒng)，從上而下的推動(dòng)資源整合。建設(shè)也呈現(xiàn)出由點(diǎn)到面、由外表向內(nèi)涵、由基礎(chǔ)設(shè)施到智慧應(yīng)用、由政府主導(dǎo)到各種經(jīng)濟(jì)主體共同發(fā)展、由頂層規(guī)劃設(shè)計(jì)到各個(gè)層面共同發(fā)展探索等特點(diǎn)。不同的城市也呈現(xiàn)不同的發(fā)展特點(diǎn)和思路，提出了不同的發(fā)展理念，如濟(jì)南的物聯(lián)網(wǎng)+互聯(lián)網(wǎng)+，銀川的PPP模式等。

2、智慧城市的基礎(chǔ)設(shè)施和基本體系

基礎(chǔ)設(shè)施是國家或部門為社會(huì)生活和生產(chǎn)提供基礎(chǔ)服務(wù)的非營利性的行業(yè)和設(shè)施。是城市生存和發(fā)展所必須的工程型設(shè)施和社會(huì)性設(shè)施。它一般可分為交通設(shè)施、能源設(shè)施、環(huán)境設(shè)施、通信設(shè)施、水設(shè)施、防災(zāi)設(shè)施等方面，各種設(shè)施相互促進(jìn)和影響，缺一不可，共同在社會(huì)運(yùn)行中發(fā)揮重要的作用。

智慧城市是城市信息化、智能化的大的綜合體。主要包括以下幾個(gè)方面：智慧的基礎(chǔ)設(shè)施（如：智慧交通設(shè)施，智能安保設(shè)施、智能網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)等），智慧的資源環(huán)境系統(tǒng)：（如：智慧水資源，智慧電網(wǎng)、智慧環(huán)保監(jiān)控等），智慧的公共服務(wù)（如：智慧醫(yī)療、智慧教育、智慧社保、智慧的社會(huì)管理、智慧文化服務(wù)、智慧的安居服務(wù)等），智慧的產(chǎn)業(yè)發(fā)展（如：智慧企業(yè)、智慧制造、智慧物流、智慧旅游、智慧家居等），智慧城市管理（如智慧政府、智慧電子政務(wù)、智慧城管、智慧決策、智慧安全管理等），智慧民生（智慧養(yǎng)老、智慧終生學(xué)習(xí)等）。其中，基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)是智慧城市的基石。

3、發(fā)展新型基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)

（1）2020年3月，中共中央政治局常務(wù)委員會(huì)召開會(huì)議提出：加快5G網(wǎng)絡(luò)、數(shù)據(jù)中心等新型基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)進(jìn)度，掀開了全國建設(shè)新型基建的熱潮。在2020年的《政府工作報(bào)告》首次提及“新基建”，報(bào)告提出：加強(qiáng)新型基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，發(fā)展新一代信息網(wǎng)絡(luò)，拓展5G應(yīng)用，建設(shè)充電樁，推廣新能源汽車，激發(fā)新消費(fèi)需求，助力產(chǎn)業(yè)升級(jí)。新型基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)以新發(fā)展理念為引領(lǐng)，以技術(shù)創(chuàng)新為驅(qū)動(dòng)，以信息網(wǎng)絡(luò)為基礎(chǔ)，面向高質(zhì)量發(fā)展需要，提供數(shù)字轉(zhuǎn)型、智能升級(jí)、融合創(chuàng)新的等服務(wù)的基礎(chǔ)設(shè)施體系。涵蓋了5G網(wǎng)絡(luò)、人工智能、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)、數(shù)據(jù)中心的方面，重點(diǎn)突出以下方面的建設(shè)：

1.信息基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)，主要指基于新一代信息技術(shù)而生成的基礎(chǔ)設(shè)施，以5G、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)、代表的通信網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施，以數(shù)據(jù)中心、智能計(jì)算中心為代表的算力基礎(chǔ)設(shè)施等，以云計(jì)算、人工智能、區(qū)塊鏈等為代表的新技術(shù)基礎(chǔ)設(shè)施等。

2.改造傳統(tǒng)基礎(chǔ)設(shè)施，深度應(yīng)用互聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、人工智能等技術(shù)，支撐傳統(tǒng)基礎(chǔ)設(shè)施轉(zhuǎn)型升級(jí)，進(jìn)而形成智能的基礎(chǔ)設(shè)施，比如，智能交通設(shè)施、智慧能源設(shè)施、智慧水網(wǎng)設(shè)施、智慧電網(wǎng)設(shè)施、智慧公共服務(wù)設(shè)施等。

3.著重發(fā)展創(chuàng)新基礎(chǔ)設(shè)施，主要指支撐科學(xué)研究、技術(shù)開發(fā)、產(chǎn)品研制的具有公益屬性的基礎(chǔ)設(shè)施，比如，重大科技基礎(chǔ)設(shè)施、產(chǎn)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新基礎(chǔ)設(shè)施等。

（2）新型基礎(chǔ)設(shè)施與傳統(tǒng)的基礎(chǔ)設(shè)施有著本質(zhì)的區(qū)別。它是為了未來階段保證社會(huì)的物質(zhì)、能量、信息更高效、安全的流動(dòng)，彌補(bǔ)現(xiàn)代經(jīng)濟(jì)下傳統(tǒng)基礎(chǔ)設(shè)施的缺點(diǎn)，加快新興產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，更好的服務(wù)于民計(jì)民生，實(shí)現(xiàn)社會(huì)的智能化、智慧化。新基建將極大的促進(jìn)新型智慧城市的發(fā)展。人工智能的發(fā)展可以推動(dòng)智能社區(qū)、智能駕駛、智慧制造、智能安防等新興行業(yè)的壯大。大數(shù)據(jù)中心的建設(shè)可以帶動(dòng)智慧交通、智慧市政、智慧電網(wǎng)等行業(yè)的興起。5G技術(shù)可以推動(dòng)智能電子政務(wù)、智慧醫(yī)療、智慧通訊、智慧文化服務(wù)的發(fā)展。隨著新基建的發(fā)展，必然催生更多的行業(yè)的發(fā)展，更深層的為智慧城市的建設(shè)服務(wù)。

（3）新型數(shù)字基礎(chǔ)設(shè)施不僅涵蓋傳感終端、5G網(wǎng)絡(luò)、大數(shù)據(jù)中心、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)、人工智能等新設(shè)施的建設(shè)，也包含對(duì)交通、環(huán)保、能源、工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)等傳統(tǒng)基礎(chǔ)設(shè)施進(jìn)行數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化改造升級(jí)。打造以特高壓、新型能源、核能等為代表現(xiàn)代智能的能源基礎(chǔ)設(shè)施，以智能制造和先進(jìn)材料為代表的制造基礎(chǔ)設(shè)施，以智慧教育、智慧醫(yī)療、智慧文化為代表的基礎(chǔ)文體衛(wèi)服務(wù)設(shè)施等。

要建設(shè)新型基礎(chǔ)設(shè)施，就要以5G技術(shù)為重點(diǎn)，5G建設(shè)不僅推進(jìn)了通信網(wǎng)絡(luò)設(shè)備、人工智能等新技術(shù)產(chǎn)業(yè)發(fā)展，還將拉動(dòng)了智能交通、智能家居、智慧市政、智能制造及智慧能源等應(yīng)用場景和商業(yè)模式的快速迭代，促進(jìn)產(chǎn)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)更加豐富。

（4）共享基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)也在智慧城市建設(shè)中發(fā)揮重要作用，基礎(chǔ)設(shè)施除了發(fā)揮自身基本功能外，還可搭載多個(gè)智慧化、數(shù)字化的應(yīng)用。使得一個(gè)設(shè)施多功能，提高設(shè)施的利用率。

新型基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)應(yīng)該注重?cái)?shù)字化設(shè)施的建設(shè)，數(shù)字化建筑是以大數(shù)據(jù)、云計(jì)算、人工智能、物聯(lián)網(wǎng)等信息技術(shù)，集成人員、流程、數(shù)據(jù)和技術(shù)，實(shí)現(xiàn)建筑的全過程、全要素、全參與的數(shù)字化、在線化、智能化。以平臺(tái)的方式形成共享、開放、生態(tài)聚集的產(chǎn)業(yè)生態(tài)圈。它是支撐技術(shù)、社會(huì)、產(chǎn)業(yè)、基建的多個(gè)行業(yè)體系的交叉融合。

（5）新型基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)應(yīng)以市場為基礎(chǔ)，以企業(yè)為主體，抓住發(fā)展機(jī)遇，運(yùn)用市場經(jīng)濟(jì)的調(diào)節(jié)力量盡快轉(zhuǎn)變發(fā)展理念，樹立以技術(shù)先行、創(chuàng)新為驅(qū)動(dòng)力的發(fā)展觀念，強(qiáng)化核心技術(shù)的創(chuàng)新能力。

新基建的建設(shè)也應(yīng)以政府的引導(dǎo)為主導(dǎo)?；A(chǔ)設(shè)施前期投入大、收益周期長，因此政府規(guī)劃要有全局性、前瞻性、發(fā)展性。不能是低水平重復(fù)投資，要強(qiáng)化頂層統(tǒng)籌的力度，形成責(zé)任明確、分工合理、運(yùn)行順暢的推進(jìn)機(jī)制。

4、增強(qiáng)BIM+3D GIS在基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)中的應(yīng)用

（1）建筑信息模型BIM（Building Information Modeling）技術(shù)是一種應(yīng)用于工程設(shè)計(jì)、建造、管理的數(shù)據(jù)化工具，它具有可視性、協(xié)調(diào)性、模擬性、優(yōu)化性、可出圖性等特點(diǎn)。通過對(duì)建筑的數(shù)據(jù)化、信息化模型整合，在項(xiàng)目策劃、建造、運(yùn)行和維護(hù)的全生命周期過程中進(jìn)行數(shù)據(jù)的共享和傳遞，為設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)以及各方建設(shè)主體提供協(xié)同工作的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)，在提高生產(chǎn)效率、節(jié)約成本和縮短工期方面發(fā)揮重要作用。地理信息系統(tǒng)GIS（Geographic Information System或 Geo-Information system，GIS）是一種特定的十分重要的空間信息系統(tǒng)。它結(jié)合地理學(xué)和地圖學(xué)、遙感和計(jì)算機(jī)科學(xué)技術(shù)，對(duì)地球表層空間中的有關(guān)地理分布數(shù)據(jù)進(jìn)行采集、儲(chǔ)存、運(yùn)算、分析、顯示的技術(shù)系統(tǒng)。它具有數(shù)據(jù)管理、空間定位、空間分析、多元展示等強(qiáng)大的功能。

BIM+GIS相結(jié)合可以為智慧城市提供各種應(yīng)用管理。BIM將設(shè)施建設(shè)所需要的各種數(shù)字化的組件和工程屬性信息整合，建筑工程全生命周期中涉及到的各個(gè)參與方，均可利用BIM進(jìn)行協(xié)同作業(yè)，從而提高了溝通協(xié)調(diào)的效率。GIS用來采集、管理、分析地理空間信息，對(duì)整個(gè)地球空間進(jìn)行宏觀的分析和管理。BIM可將地球系統(tǒng)中某一具體的建筑物的詳細(xì)信息導(dǎo)入到GIS中去。為GIS系統(tǒng)增添具體建筑的微觀信息。GIS的空間地理幾何信息也可導(dǎo)入BIM系統(tǒng)中，可在BIM中表達(dá)出建筑物周邊的宏觀的地理信息。二者的結(jié)合，可以增強(qiáng)大規(guī)模的公共設(shè)施的建設(shè)和管理能力，拓寬和優(yōu)化各自的功能，提高長周期工程和大規(guī)模工程的管理能力。

大場景的GIS數(shù)據(jù)和小場景的BIM數(shù)據(jù)有機(jī)的融合，從而形成了城市信息模型CIM（City Information Modeling）系統(tǒng)，它以城市的信息數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，組建了城市的三維空間模型和城市信息模型。利用CIM平臺(tái)，通過物聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算等技術(shù)，可以將城市的信息傳感設(shè)備連接，形成一體化的信息平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)跨部門、跨行業(yè)、跨領(lǐng)域的多角度協(xié)調(diào)和管理。

（2）利用GIS技術(shù)，通過對(duì)城市空間、人群分布、地形地貌的分析，合理規(guī)劃城市里各種智能設(shè)施的分布，形成多維度的空間數(shù)據(jù)體系，建立虛擬現(xiàn)實(shí)的城市三維可視化的模型。用BIM技術(shù)對(duì)建筑的外形、內(nèi)部功能、建造成本、運(yùn)維等進(jìn)行模擬，并整合到GIS建立的三維模型中，基于此對(duì)城市的基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)進(jìn)行合理化規(guī)劃。

通過BIM和GIS的有機(jī)融合也可對(duì)地下管網(wǎng)進(jìn)行建模，通過GIS建立基本地理信息數(shù)據(jù)，地面設(shè)施分布，找到最短路徑，分析最小運(yùn)輸損失。通過BIM技術(shù)對(duì)具體的管道施工進(jìn)行模擬，模擬碰撞檢查、后期運(yùn)營。為參與管網(wǎng)建設(shè)、運(yùn)維的各個(gè)單位建立一個(gè)全方位的交流和運(yùn)維管理平臺(tái)。

結(jié)語：

智慧城市建設(shè)方興未艾，全國都在積極推進(jìn)中。在政府的主導(dǎo)下，新型基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)會(huì)得到飛躍式的發(fā)展，將對(duì)推動(dòng)智慧城市有著決定性的作用。以5G、人工智能為代表的新型基礎(chǔ)設(shè)施將為智慧城市的發(fā)展奠定物質(zhì)基礎(chǔ)。BIM+GIS技術(shù)的應(yīng)用，將為基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)提供技術(shù)的服務(wù)。

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課題項(xiàng)目：

智慧城市下的公共基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)研究; 19RSW048