智慧城市建设与管理研究

分析信息技术革命给城市建设中数据处理和信息化技术应用带来的管理模式变革；阐释智慧城市发展理念、实现途径及发展趋势。并着眼于智能化技术在基础设施建设的应用案例，揭示智慧城市建设管理的发展方向。以智慧交通为切入点，分析城市基础设施产业化的发展机遇。

1智慧城市建设与管理理念

信息技术的快速发展推动智慧城市发展，给城市建设中的规划、建设、运营、服务带来变革性的变化，并以智能化、数字化、网络化应用模式呈现。以上海隧道工程股份有限公司（以下简称“隧道股份”）在盾构法掘进技术工程施工领域的应用为例，阐述智慧城市建设与管理理念。

1.1盾构法隧道施工专家系统

1992年由隧道股份、上海市隧道工程轨道交通设计研究院、上海申通地铁集团有限公司、同济大学及上海工业大学（现上海大学）5家单位联合开发形成初步模型，以人工智能预测技术解决上海地铁盾构法掘进过程中地面沉降预测及沿线建筑物保护问题。该系统经过近10a的开发调试，已成功应用于上海软土地质下的盾构穿越工程，破解上海地质密码，突破前苏联专家提出的“上海不适宜建轨道交通”的观念束缚，并指导完成延安东路隧道南线、外滩观光隧道等穿越黄浦江的工程项目建设。

1.2盾构隧道远程信息智能管理系统

2002年为构建多项目盾构法隧道施工数据仓库，运用经典解析公式及分级神经网络技术开发并形成盾构隧道远程信息智能管理系统（见图1）。以数据驱动为核心原理，通过经典参数计算法和遗传算法的研究，对采集数据进行分析处理，得出控制地面沉降的推荐参数，实现对隧道施工的实时监控与管理，搭建技术信息数字化及数据资源共享平台，为盾构参数的优化和环境保护提供可靠的依据[1]。这套系统广泛应用在轨道交通建设项目中，有效减轻施工管理人员管理强度，通过信息快速传递加快决策，实现质量管理的事前控制，达到施工参数的最优化，产生相当大的经济效益，也为隧道智能化施工及大数据管理奠定基础。

1.3盾构法施工管理平台

该平台以管理驱动为核心，基于大数据处理方式，深度挖掘盾构法隧道施工数据指导施工。针对盾构设备健康状况，开展盾构机设备全生命周期管理研究，实现信息平台数据高速共享，为工程协同施工、抢险提供服务。该平台已将监控范围扩展至上海全部在建城市轨道交通项目，应用效果受到上海申通地铁集团有限公司高度认可，不仅实现对盾构法隧道施工中质量、进度、安全和设备等海量数据和实时数据的监测集成，还实现对盾构法施工全生命周期的动态监控、风险预警及智能决策。

1.4基于智慧城市大数据管理的bim技术应用

BIM的精髓在于将信息贯穿于市政工程整个生命周期，实现市政工程全过程的生命期管理[2]。2010年～2013年是BIM技术应用发展的第一阶段，以着重解决项目技术难点为应用目的。设计方面可实现在结构图中检查钢筋碰撞与管线等构筑物碰撞的潜在危险；施工方面主要通过3D、4D、5D模型实现施工可视化、进度控制和工程量统计及成本控制等应用。以上海预制装配式研发中心项目为例，该项目于2010年建设，在项目中采用Revit和Tekla2个系列软件进行BIM建模，在提升项目设计和出图效率的同时，有效减少交叉碰撞矛盾，实现施工过程的可视化和精确化统计管理，优化施工工序，提升施工管理水平。2013年～回顾2016年是BIM技术应用发展的第二阶段，该阶段强调业主主导地位，利用标准、平台和网络技术，实现多方、多专业协同应用，并以项目数字资产和资产移交运营为目标。以厦门市轨道交通L1一期工程BIM项目为例，在项目建设之初，业主创建一整套BIM技术应用实施标准，应用“同城光网”协同技术，将11家设计单位（20个专业）、16家施工单位通过BIM平台联系在一起，建立126.87GB的协同模型。实现对工程质量、进度、安全和投资等方面的高效集成化管理，有望形成国内第一套完整的轨道交通项目数字资产。

2智慧城市建设与管理的先驱与产业化

在城市基础设施建设与管理的视角下，智慧城市管理模式在新技术渗透中逐步带动传统产业技术更新迭代，在城市基础设施建设的各个领域中催生出信息化、智能化的细分市场，产生特有的产业竞争态势，以智能交通为例，阐述智能交通给智慧城市建设与管理带来的变革、发展和产业化。

2.1智能交通是智慧城市建设与管理先驱领域

智能交通产业在完善道路设施基础上，将先进的电子技术、信息技术、传感器技术和系统工程技术等集成运用于地面运输中，建立新型现代服务业。随着城市化建设加速发展，智慧交通在城市化进程中占据越来越重要地位，是城市经济发展的基本保障。2012年12月由美国科罗拉多大学博伊德?科恩博士提出“城市智慧论”评价体系排出全世界智慧城市发展前10位中，50%以上的城市均将智慧城市的发展聚焦到智能交通领域。我国综合运输效能低下、公众出行不便、交通安全态势严峻、交通能耗高、交通服务水平落后。在当前快速城市化进程中，绝大多数城市交通成为困扰之一，给经济、环境、治理等带来一系列难题。智能交通产业化发展是实现我国城市交通体系转型升级的关键要素。国内智能交通应用成果主要包括智能化公共交通、智能道路交通管控、停车诱导及信息化管理、ETC不停车收费及ERP等。在珠海智能交通体系规划中，建立健全珠海市智慧交通系统建设、运营维护与管理机制，汇聚城市道路、公共交通、港航、停车、公路网的交通数据，保障系统建设有序、统一的交通数据接入标准；市中心交通信息采集覆盖率90%以上，实现市中心路口联网率90%以上，确保公共交通智能化服务平均运行速度20km/h；通过品质服务，搭建完整的公共交通管理系统架构，建设专用机房和监控调度大厅，实现与珠海市交通信息中心的信息交互以及与珠海市交通指挥中心之间信息的互联互通（见图2）。

2.2智能交通产业化发展设想

智能交通产业化发展以市场为导向，优化综合交通运输体系管理，提升出行效率，支撑安全和绿色发展，打造交通数据实时获取、交通信息交互、交通数据处理、智能化交通安全、智能化组织管控等技术集成创新，作为“城市交通大脑”为智慧城市建设与管理奠定基础。1）城市交通出行的互联网共享经济。以绿色出行城市共享单车为例，参照法国智能自行车运营及其产业化发展的成功经验，2005年德高公司在里昂开发运营的VELO’V公共自行车系统，德高公司在其12a运营期内获取该系统全部城市广告垄断权，并获得约6亿欧元的可观收入。目前，其智能化运营的公共自行车系统已覆盖法国、澳大利亚、比利时、西班牙、俄罗斯及日本等全球多个国家的近30座城市，至今仍保持着智能化自助自行车运营领域的世界排名第一。在国内，城市交通共享发展过程中也出现如ofo、摩拜、滴滴等，利用互联网、大数据技术，紧跟市场需求，重点解决城市出行“最后一公里”问题，探索出新的商业与产业发展模式。其中摩拜单车从回顾2015年10月首轮融资开始，不到一年时间摩拜单车完成三轮融资，且融资规模不断扩大，最近一轮融资规模达到1亿美元。随着技术的更新迭代，该领域还有很大的产业化发展前景。2）城市公共交通大数据信息服务。未来随着综合交通发展和便捷出行的要求，信息共享和智能化服务技术将得到充分发展和应用。在主要大中城市建成覆盖公共交通、城市路网、高速公路以及综合枢纽的集成化交通信息采集、处理、决策支持和服务系统，实现对公交车、出租车、城市轨道运行车辆以及客运枢纽运营车辆的智能监管，实现对城市交通运行的整体协调管理与服务（见图3）。3）智能运输安全保障体系。中国交通安全事故死亡率常年位居世界第一位，智能交通技术在交通运输安全领域的应用至关重要。智能化交通安全保障体系的建立，是人、车、路协同的综合系统，不仅需要人和车具有智能化的信息技术，还需要作为城市公共基础设施的道路及交通设施具有智能化，能提供分析事故成因、预控决策、安全管理服务，从而实现交通运行安全防控一体化。

智慧城市终将是城市发展的必然趋势，并成为社会经济发展与人类文明进步的核心承载平台。信息技术的不断发展推动未来智慧城市更富有创造力、吸引力，成为智慧城市发展的坚实基础。未来，城市智慧化程度的不断提升需要更多城市管理者、建设者、运营者等多方资源的互通协同，基于集成化商业模式及未来新兴产业发展是今后值得深入研究的重要内容。

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