顺应新时代要求， 航天系统工程助力智慧城市 “九个一体化”建设
一、智慧城市建设概念理解1. 我国城市发展历程
城市随着生产力发展而不断演变，可划分为五 个阶段：第一阶段，农业城市，即生产力集中在农业 生产；第二阶段，工业城市，即生产力向工业生产转 移；第三阶段，现代城市，即生产力向第三产业转移； 第四阶段，智慧城市，即生产力向信息产业转移；第 五阶段，未来城市，目前正处于探索阶段。
党的十九大报告指出，“城镇化率年均提高一点 二个百分点，八千多万农业转移人口成为城镇居民”； 并提出要实施区域协调发展战略，“以城市群为主体 构建大中小城市和小城镇协调发展的城镇格局，加快 农业转移人口市民化”。2016 年，我国城镇常住人口 7.9 亿人，城镇化率已达 57.35%，迈入城市化国家行列，并处于现代城市阶段，部分先进城市已开始迈入智慧 城市阶段。
2．我国城市发展面临的问题
随着我国城镇化率不断提高，城市发展迅速的 同时，也带来了城市人口急剧膨胀、交通拥堵严重、 环境污染加剧、城市安全问题频出、产业发展不平衡 等诸多问题，城市急需探索和发展新思想、新理念、 新方法予以应对。
党的十九大报告指出，要加快建设创新型国家， 为数字中国、智慧社会提供科技支撑，打造共建共制 共享的社会治理格局，提高社会治理的智能化水平。 这为我国城市的发展找到了一条切合新时代特色的智 慧化道路。党的十九大报告提出到 21 世纪中叶实现 国家治理体系和治理能力现代化的伟大目标。城市是国家治理的重要组成单元，因此，如何让城市社会运行实现智慧化，来解决或者缓解当前我国城市发展中 的问题，是实现城市治理体系和治理能力现代化的重 要途径。
3．智慧城市建设的方法论
1）航天系统工程方法 钱学森同志为我国贡献了系统工程理论、控制论、开放的复杂巨系统三大理论指导思想。系统工程 技术是以系统为研究对象和达到总体最佳效果为目 标，采取组织、管理和技术等多方面最新科学成就和 知识的一门综合性科学技术。系统工程理论是解决大 型、开放、复杂巨系统工程组织和管理的方法论。
钱学森深同志晚年提出了大成智慧理论：即采 用哲学与科学、信息与知识、理论与经验、定性与定 量、人脑与电脑之集大成。大成智慧已成为当前解决 智慧城市建设非常有效的方法论。
2）智慧城市建设八个视角 城市建设和发展是一个复杂多元的巨系统，包含着社会、经济、政治、文化等方方面面，各个系统 之间相互关联、相互影响。基于航天系统工程思想， 对于智慧城市的建设，应从八个视角进行设计和推进，即顶层全景视角、基础数据视角、业务系统视角、政
务管理视角、共性能力视角、项目组织视角、社会服 务视角和标准规范视角（见图 1），面向公众、行业 和政府，构建一套涵盖民生、人文、产业、环保、能 源和管理的全生态城市系统，从而实现城市的感知全 面化、服务泛在化和管理智能化，让城市变得更聪明。
二、智慧城市建设总体思路
1．智慧城市建设思路
以“分散的数据集中化、分散的系统集同化、 分散的服务平台化”为原则，按照“整合、优化、共享、 服务”的理念，整合资源，整合系统，整合服务，构 建天 / 空 / 地一体化、室内 / 室外一体化、地上 / 地下 一体化、静态 / 动态一体化、人文 / 地情一体化和政 情 / 社情一体化的城市信息资源数据体系，建立资源/ 政务一体化、线上 / 线下一体化、虚拟 / 现实一体化 的城市新型服务体系，创建信息资源共享、政府科学 决策、行业精细监管、综合治理协同、发现即处理的 城市智慧管理体系，提高政府管理与服务能力、提高 科学技术与创新能力、提高产业转型与升级能力、提 升市民生活质量与幸福指数，真正实现优政、兴企、 惠民。
2．智慧城市“九个一体化“建设
1）天 / 空 / 地一体化：综合采用卫星遥感、航 空遥感、无人机遥感和地面遥感技术，开展城市空间 数据采集，建立城市数据资源池，即天空地一体化数 据获取。
2）室内 / 室外一体化：采用现代测绘技术和建 筑信息模型（BIM）技术，结合城市遥感影像，提取 城市电子地图、数字高程模型、地表模型和三维模型 等数据，将这些数据进行融合，形成整个城市空间信 息二维到三维、室内到室外的一体化呈现，通过处理， 可为政府、行业、企业、公众提供不同等级数据服务。
3）地上 / 地下一体化：在城市二三维、室内外 一体化空间基础模型上，一是叠加城市的地表部件信 息，包括井盖、路灯、道桥、房屋等，即带有政府管 理职能的地表部件设施；二是叠加地下管线信息，包 括供水、排水、燃气、电力等八大类综合管线数据； 三是将地铁、地下商场、地下停车场等地下空间设施 信息融进来；四是考虑城市地质环境信息，包括地层 结构等数据；将城市分散于各政府部门的这几类相关 系统和数据基于城市二三维系统融合，形成地上 / 地 下一体化的城市电子沙盘模型。
4）静态 / 动态一体化：基于城市电子沙盘模型， 逐步链接城市的视频监控信息、各行业部门站网监测 信息、城市各类物联传感器信息（如水、电、气）， 融合各类导航位置服务信息，使静态的城市动态化， 即静态 / 动态一体化。
5）人文 / 地情一体化：进一步融合城市的人口
信息库、法人信息库、电子证照库（包括企业证照、 个人证照等）、地名地址信息库，将由上述信息构成 的公共信息与空间信息关联，形成城市的人文信息和 地情信息一体化。
6）政情 / 社情一体化：将政务管理系统、行业 管理系统、企业管理系统、甚至个人客户端，通过平 台进行挂接，建立政务管理信息库、行业管理信息库、 企业管理信息库、公众服务信息库，形成城市政情信 息和社情信息的一体化，至此，城市的信息资源部分， 即数字城市基本建成。
7）资源 / 政务一体化：基于虚拟城市模型，构 建城市信息资源平台和政务协同管理平台，接入政府 各部门业务信息系统，一是提供信息资源共享和开放 服务，以及面向政府和用户应用需求，提供基于大数 据融合分析的专题产品服务；二是开展政府管理的流 程优化建模和预案分析建库，通过兵棋推演实验和部 门协同管理，为政府提供辅助决策，从而将资源和政 务系统融合到一起，形成信息资源和政务管理一体化。
8）线上 / 线下一体化：以城市信息资源平台和 政务协同管理平台为支撑，搭建公共服务平台，提供 两类办事服务窗口，分别为基于互联网的网上办事窗 口和一站式社区服务窗口，为企业和公众提供主动推 送服务和就近便民服务，即企业和公众提供线上和线 下一体化服务。
9）虚拟 / 现实一体化：搭建城市平行系统，充 分利用信息融合挖掘、人工智能、认知计算和虚拟现 实等技术，使计算机的虚拟城市与现实城市之间形成 互联、互通和互操作。现实城市运行中发生的案件， 可以通过虚拟城市系统进行案件分析，结合预案模型， 开展仿真分析、计算实验和能力实验，通过兵棋推演， 为政府提供辅助决策方案，从而指导现实城市中案件 的科学处理，并进行事后的效能分析和效能评估，不 断迭代优化，实现城市社会运行的虚拟和现实一体化。
三、智慧城市总体建设任务
1．智慧城市建设总体目标
1）集同与开放：旨在推动分散数据集同化、分 散系统集同化，构建蜂窝式城市基础信息资源池和管 理平台，提供跨部门、跨区域、跨层级、跨系统信息 资源共享与开放服务。
2）网格化治理：以社区为网格化管理的最小单元， 并与政府行业网格管理职能相融合，发动群众力量协 同管理及更新数据，构建完整的城市网格化管理体系。
3）一窗式服务：构建前台 ( 社区和网上 ) 窗口 办事与后台 ( 政府和行业 ) 行政审批的一窗式公共管 理与服务系统，提供近民服务和便民服务。
4）虚拟与现实：以城市三维数字模型为载体， 采用虚拟现实技术，构建政务管理与服务可视化兵棋 推演实验模型，提供平行管控、应急处置和辅助决策 等服务。
2．智慧城市建设基本原则
1）继承优化原则：充分继承已有的建设成果， 将分散的系统集同化，将分散的数据集中化，按照技术、工程、安全三个总体要求进行整体集成优化。 2）最小共享原则：按照用户类型设置访问权限，
用户只能调用自身权限范围内的数据和服务；信息化 主管部门可享有系统管理员权限。
3）最大服务原则：以满足用户最大需求为导向， 按照用户需求，进行大数据挖掘和数据融合分析，提 供专题产品定制和应用服务。
4）权威发布原则：需上报国家或省行业主管部 门的数据资料，以市政府对应部门的数据资料为准并 上报。
3．智慧城市建设总体任务
以智慧基础设施建设为根基，以智慧城市信息 中心（或称运行中心）和三大平台建设为抓手，构建 智慧城市建设支撑基础，汇聚城市信息资源，创新数 据驱动应用，面向城市综治、民生幸福、人居环境、 公共安全、经济创新等领域开展智慧应用建设，构筑 以“一中心、三平台、N 应用”为特征的智慧城市总 体建设框架，以科技驱动助力智慧社会， 推动城市智慧化可持续发展。
具体到智慧城市的建设内 容，可以概括为“12345”，即一个中心、二个窗口、三大平台、四 大体系、五类信息。
“一个中心”——城市运行中心，包含城市大 数据中心、展示大厅和运行大厅等内容，集数据存储、 城区态势展示、动态运行监测、事件分拨处置、指挥 协同决策于一体，是城市未来最重要的智慧基础设施。
“二个窗口”——围绕政府行政审批、行业职 能管理和社会公众服务，基于政务外网和互联网，建 设面向企业和市民的一站式社区服务窗口和网上办事 窗口，提升便民服务能力，打造高效社会治理。
“三大平台”——即建设城市信息资源平台、 政务公共管理平台和社会公共服务平台，共同构成智 慧城市共性能力域，它们与运行中心一起构成城市智 慧中枢。城市信息资源平台主要包括数据管理、开放 服务、专题定制、大数据挖掘、二三维展示等功能， 可实现各类城市数据的采集、清洗、分类和入库，通 过信息资源诊断，提出未来城市信息资源建设计划。 政务公共管理平台主要包括城市网格化管理、一体化 协同办公、任务及预案管理、推演决策及执行评估等 功能，面向城市综合管理、行业管理和协同管理三大 政务域，进行权责梳理和流程优化，构建仿真模型和 管理预案库，开展整个城市既有系统的接入和诊断分 析，提出智慧城市未来系统的合理建设计划。社会公 共服务平台链接企业管理信息系统、窗口办事服务系统和个人终端服务系统，包括开放式服务、一窗式办事、快速化响应和个性化处置等功能，可根据社会需 求，提出政府各个行业部门如何提供公共服务和优化 服务预案，通过对公共服务进行需求分析诊断，提出 完善服务计划。
“四大体系”——指政策法规体系、标准规范 体系、安全管理体系和运营保障体系，通过这四个体 系的全面建设，健全和完善智慧城市综合保障体系， 增强城市数据共享更新、政务系统整合协同和网络信 息安全防护等能力，有力推动智慧城市建设不断前进 和智慧化提升。
“五类信息”——包括空间信息、动态信息、 公共信息、政务信息和社会信息五大数据库的建设。 空间信息资源库包括基础地理信息库、地上部件信息 库、地下管线信息库和地下空间信息库，此类信息主 要来自于基础数据的测绘采集。动态信息资源库包括 视频监控信息库、站网监控信息库、位置服务信息库 和传感数据信息库，此类数据来自于各行业信息系统 的物联网实时监测数据。公共信息资源库，包括人口 库、法人库、证照库以及地名地址库等，此类数据主 要是从政府各委、办、局的数据库中进行抽取得来， 通过信息清洗、融合，形成公共信息库。政务信息资 源库包括市、区、街道行政管理和社区服务信息，此 类信息主要来源于政府的权责清单、行政审批事项清 单、管理分拨事件清单等。社会信息资源库主要包括 从互联网采集的与企业和公众服务相关的信息。
四、智慧城市总体建设方案
结合航天系统工程思想以及对智慧城市概念的理解和探索实践，从总体架构上，将智慧城市分为“感、传、智、用”四大部分，即泛在感知物联层、天地一体传输层、平台应用支撑层和专题应用服务层。
1）立体化数据采集：采用卫星、航空和地面遥感及测绘等先进技术，采集（或收集）基础地理（DOM、DEM、DLG、DSM）信息、地上部件设施信息、地下管线设施信息、地下空间设施信息和地质环境信息等数据，构建城市立体化数字沙盘模型，提供空间信息数据服务。
2）全方位智能监控：采用现代信息感知技术，以立体数字沙盘模型为载体，以通信网络为支撑，链接政府各部门已布设的监控视频、监测站网、数字传感和定位导航等终端智能设施，构建全方位动态监控模型，提供动态信息共享和分析服务。
3）多维度信息汇聚：采用大数据挖掘技术，汇聚城市人口、法人、证照和经济等公共信息，关联政务、行业、企业和公众信息，构建蜂窝式城市信息资源池，开展大数据清洗与存储、分析与融合，构建多维度信息资源模型；提供大数据管理及专题服务。
4）智能化管理服务：采用网络化信息技术，梳理政务权责清单、行政审批流程并建模，梳理政务管理与服务典型案例并建库，购建网格化管理和一窗式办事系统，面向对象需求，提供快捷的政务管理和公共服务。
5）科学化辅助决策：采用虚拟现实等技术，以立体数字沙盘模型为载体，提供兵棋推演和仿真实验，提高政府办事与决策、行业监管与服务能力，提升突发事件应急响应和处置能力。
五、结束语
在新时代中国特色社会主义思想和基本方略的指引下，坚持新的发展理念，采用航天系统工程方法通过实施智慧城市“九个一体化”建设，切实推动城市有质量的稳定增长、可持续的全面发展，实现基础设施强劲、民生体验幸福、公共安全稳固、人居环境绿色、经济创新繁荣的智慧城市建设发展愿景，助力数字中国建设和智慧社会建设，促进国家治理体系和治理能力现代化。
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