智慧城市建设与空间落地实施研究

北京清华同衡规划设计研究院有限公司高级工程师。9年智慧城市规划及研究经验，6年智慧城市标准编制工作经验，国际电工委员会IEC及ISO/IEC第一联合技术委员会JCT1注册专家。先后主持或参与多项科研课题，参与著书3部并发表多篇论文。

北京清华同衡规划设计研究院有限公司智慧城市研究所所长，高级工程师。国际电工委员会IEC及ISO/IEC第一联合技术委员会JCT1注册专家。

李公立

张淏楠

北京清华同衡规划设计研究院有限公司智慧城市研究所规划师。自参加工作以来一直致力于针对智慧城市在城市空间体系下的理论研究与实践探索。

随着技术的发展，城市转型的发展面临诸多的新挑战，比如网络空间、数字空间极大地改变了人们对城市的认识，从而导致了一种开放性的智慧城市建设与空间落地实施与应对不断变化的城市未来前景之间的矛盾。为此,我们必须认真追溯城市功能的发展脉络，以当下的眼光回溯城市建设过程中的真需求、真问题。本文作为一种方法论上的尝试，试图以智慧城市的空间落地切入未来智慧城市生活场景的构建，在系统梳理智慧城市中“人”的基础上，深入探讨智慧城市建设与空间落地实施发展的脉络与现状，构建智慧城市的未来实践场景，即在整合智慧城市内涵与未来走向的基础上，力图推进一种开放性的智慧城市空间实践的生成与发展，为智慧城市建设寻找科学性、合法性的理论与科学支撑。

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一、智慧城市的当代转型

马克·维瑟博士曾经说过：“最深刻和强大的技术应该是看不见的技术，是那些融入日常生活并消失在日常生活中的技术。只有当计算进入人们生活环境而不是强迫人们进入计算的世界时，机器的使用才能像林中漫步一样新鲜有趣。”

智慧城市建设与空间落地的互动关系有学者认为,智慧城市的相关研究对我们所处的世界过度抽象化，智慧城市不过是我们给身处世界量体裁衣的一件理念衣服。当下，应把智慧城市从背景世界拉回到理性的地平线上，向日常生活回归。日常生活其实是通过无数可能的方式利用外来的资源来发展和服务自身。智慧城市建设是由一定的日常实践构成的，要理解当代的智慧城市并进行建设，必须了解处于智慧城市中的人群,理解智慧城市的日常生活实践。

人类信息80%以上都是与地理空间有关的非结构化信息，智慧城市需要对城市中各种信息化要素进行统筹安排，综合考虑空间要素和ICT技术要素。然而，长期以来，智慧城市理论之中的空间论述都是片段式的、零散的,关于空间落地实施与智慧城市建设之间的关系的表述都是抽象或含糊的，空间被视为无关紧要的。实际上,空间是被实践了的场所，智慧城市也是经由对某一特定地点的实践所生产的空间，一个智慧城市也是一个由技术系统所组成的地点。

空间导向的智慧城市建设能力构建在人工智能、物联网、区块链等新兴技术快速发展的今天，实体城市与数字城市彼此交融，导致城市的空间形态发生智慧性的转变。智慧城市正在重新塑造城市的使用和运转模式[1]。革命性的技术对空间都会有摧毁性和重塑性的理论，无人驾驶、5G等都可能成为革命性的技术。智慧城市建设需要超越技术本身，理解并识别城市中的可变与不变因素，从空间的角度去观察技术对城市各种要素可能带来的改变。

未来城市中的万物都变得可互联、可感、可控，万物可能都会以一种新的方式被重新定义。城市和街道上的共享单车、智能垃圾桶、智能路灯、智慧公厕等提供了更多的人性化功能。同时，ICT技术影响了城市空间，城市中大量的设施可以实现共享和高效利用,城市功能可以基于需求动态调整,建筑和室外空间也可以相应变化。城市真正成为了一个可以自己调节的有机体，各种问题可以被及时发现并快速解决。城市规划也不再只关注整体的形态和外观，而是专注于解决空间问题和改善人的体验。

[1]《城市建设》2018年5期，智慧城镇：未来智慧城镇的空间设计设想，中国城市规划设计研究院创新中心，杨滔

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落地应用

二、智慧城市建设与空间落地实施的案例解析雄安智能城市《河北雄安新区规划纲要》中写到，要“坚持数字城市与现实城市同步规划、同步建设，适度超前布局智能基础设施，推动全域智能化应用服务实时可控，建立健全大数据资产管理体系，打造具有深度学习能力、全球领先的数字城市”。雄安新区规划建设中摒弃了以规模数量论城市的固有理念，系统地架构了新的城市发展模式，避免零敲碎打式的补丁方案。目前，雄安新区的无人配送机器人已在雄安新区市民服务中心运营，已完成主要区域5G站点建设改造工作，实现了对雄安市民服务中心、容城重要街道、安新和雄县旅游景点进行室外覆盖，可为基于5G的无人驾驶、车路协同、智能能源、智能医疗等各类场景技术创新、试点示范和商业化应用提供保障。

雄安智能城市规划建设的特点之一是数字孪生建设覆盖了城市的规划、设计、建设、运维的全生命周期，其形成的数据资产可提供最完整的城市数字应用场景，也可以有效支撑面向未来城市的创新试验场。在智能基础设施规划建设方面，雄安一直在探讨智能基础设施在“城市级-组团级-社区级-街坊级-邻里级”等不同日常场景中的智慧应用，并以未来智慧城市的生活场景倒推雄安智能基础设施建设，为未来预留足够的弹性和空白空间。

Sidewalk Toronto 智慧社区Sidewalk Toronto 社区由谷歌母公司Alphabet旗下的智慧城市子公司与多伦多政府共同规划建设，面积约合3.24平方公里。该项目是典型的由城市规划师联合科技公司共同完成将智慧城市建设与空间落地实施较好结合的智慧城市方案，方案描绘了城市管理者、专家和市民都可以看懂的具体的智慧场景空间意向，漂亮的手绘图、精致的剖面图，科学地展现了一系列尚未广泛应用的城市科技，呈现出一个完整的未来城市运行愿景。

Sidewalk Toronto智慧社区将通过搭建一个城市综合平台，使得物理空间层面layer）制定规范，为社区创新提供必要的条件，而这也是其中最为重要的。通过打造一个标准的操作系统，未来Sidewalk Toronto社区有可能就像手机上的安卓系统一样，可以向所有开发者开放，是一种可以导入的“城市操作系统”，能够将交通、建筑、公共空间、管网基础设施等层面，通过科技与数据进行串联，从而达到对城市规划模式颠覆式的再定义。其中包括主动式能源需求管理、智能垃圾处理系统、结果导向的自动化规划审批模式、收集数据并且能够做出反馈的动态街道、城市事件与基础设施状态的机器

（physical layer）与数据空间层面（digital layer）能够相互融合，并通过标准层面（standard 智慧城市建设与空间落地实施研究

学习建模、具有前端结构化处理能力的深度学习摄像头、基于数据地图的住房和社区事务沟通平台、基于人工智能和机器视觉的智能交通信号灯、LED可变车道系统等。

与前几次技术革命带来的城市变革不同，现代信息技术给我们带来的是城市不再一经建成就很难改变，而是一个由数据驱动的弹性空间。雄安新区、Sidewalk Toronto社区都把科技即将对城市带来的变革作为出发点，用ICT技术改变了原有城市建设和运营的基本逻辑，未来城市真正成为了一个可以自己调节的有机体，各种问题能够被及时发现，快速解决。智慧城市将不仅只关注系统和平台，而是更加关注日常生活空间的实践和提高人的体验需求。为此，这需要把城市规划师的空间思维和IT工程师的技术逻辑进行综合考虑。

三、智慧城市建设与空间落地实施的策略

比起单一、传统的城市体系，智慧城市中的建筑和设施不再只是人类活动的功能性场所，而是真正地实现与居住者、生产者产生互动，使得未来城市中的人居关系更加密切。智慧城市建设应统筹各种信息资源解决城市问题，ICT技术可以像空间手段一样成为解决城市问题的工具。智慧城市示范项目的建设往往是把各种所谓的高科技产品摆在一起，却并未真正考虑场景的需求。例如，在园区中无人驾驶技术已经成熟，但通常会被作为路上的一个游乐项目。在未来的智慧城市建设中，应对智慧城市中支持其高效运行的各种数据及其感知方式进行优先实践，探索并构建以人的需求为核心的智慧生活场景，这在一定意义上是一种更接近未来城市本质的方法。

思路与策略在智慧城市的建设过程中，应当优先对智慧城市建设的总体思路及发展方向进行把控，清晰地定义智慧城市建设与日常生活实践的关系，形成以人为核心的智慧化生态体系。并对智慧城市建设进行规范、约束，保障智慧城市场景落地的适宜性与科学性，将智慧城市蓝图绘到底、进行到底。

依托新兴信息技术推动智慧城市建设随着新一代技术的快速发展，技术正以其广泛的渗透性、先进性和无形价值性与城市发展相结合，成为推进城市转型发展的助力器。随着互联网的普及、网速的提高、移动互联网的应用、虚拟现实等技术的发展，推动城市的教育、医疗、交通、公共服务等基本功能的载体和服务方式也随之变革。在智慧城市的建设中应将ICT手段进行综合应用，为城市的日常生活提供智慧化的服务以及丰富多彩的体验形式，了解并利用最前沿科技为城市服务，使最新的科学技术产品能够在日常生活中看得到、听得到、摸得到，

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落地应用

建设让“人”具有获得感、体验感的智慧城市。

推动智慧要素融入不同尺度的城市空间实践探索以“家庭-小区-社区-组团-城市”等多维空间划分的智慧城市整体布局，并为各个空间尺度提供有针对性的智慧城市实践，充分发挥物理城市和虚拟城市的协同作用，最终形成以“人”为核心的智慧化生态体系，支撑城市治理与服务的可持续发展。

内容与实践智慧基础设施建设智慧基础设施最能够反映城市发展水平，也最直接服务于社会和公民的城市内容。智慧城市中的万物互联，其重点并非是家里的电灯电视，而是整个城市基础设施体系的实时在线可控，所有的城市发展均需要首先对其基础设施进行智慧化的提升和改造。

智慧基础设施建设应从不同空间维度、功能维度着手，将各类智慧设施进行整合、统筹规划、科学共享，实现智慧设施的高效性、科学性、协同性。在空间维度方面可从“地下-地面-地上”等维度进行规划建设。同时，针对“组团级-街道级-社区级”分别部署对应级别的智能设施。在专业维度方面，应充分结合和考虑交通、给水、消防、污水处理等智慧基础设施的需求，尤其是共性需求，从而实现智慧基础设施的高效集约、科学共享。

智慧场景建设智慧场景建设的基本出发点是要强化“以人为本，为人服务”的理念。一方面，应

智慧设施设施整合设施布局摄像头

路灯、信号灯杆

主路照明

在快速路、主干路、次干路沿途

500m~1000m布设一个摄像头（参考《安全防范视频监控联网系统信息技术要求》、3000mm

《视频安防监控系统技术要求》、《视频安防监控系统工程设计规范》等）

交通电子警察

路灯、信号灯杆

在主干道及路口布置电子警察

监控杆

温度、湿度、空路灯、信号灯杆、独立

空气监测点位依据监测点网格不大于

治安

气监测

杆2km*2km（参考《环境空气质量监测点电子警察监控杆

位布设技术规范（试行）》）

监控杆

噪音监测设施

路灯、信号灯杆、独立噪声监测点位依据监测点网格不大于

杆1km*1km《环境噪声监测技术规范城市声环境常规监测（试行）》

辅路照明智能交通灯

信号灯杆

主干道、次干道相交的路口（参考《交通电视监控系统工程验收规范》、《机动车交通标识及

号牌图像自动识别技术规范》、《道路交监控设备箱

通管理信息采集规范等》）

悬挂区

智能垃圾箱独立沿街道布设，间距不大于70m（参考《城市工程系统规划》）车牌识别独立、信号灯各主干道及各路口和停车位智能充电桩独立路边停车位或停车场光感传感器路灯每个路灯

智能信息屏独立结合公交站、人流密集广场智能座椅独立结合广场布置便民智能服务亭独立结合广场、居住区布置智慧公交站牌公交站

结合公交站牌

RFID

智能信息屏、智能综合服务亭、智慧充电桩智能终端

智能信息屏、智能综合服务亭、智能停车

图1：地上智能设施建设与空间落地实施示意图

智慧城市建设与空间落地实施研究

地面智设施配置设施布局慧设施功能设施布局地下智慧设施截流管道上的智能井盖布置间距不应大于80m；收集干管气体探测器、结合实际管廊建设情况，在管廊的出入口、拐点处，每200-400m配置环境监测（H2S、CH4气体探测器）、智慧井盖

管廊环境监测设施

温度感应器、异常打开报警、水位监测

上的智能井盖布置间距不应大于60m，支管上间距不应大于40m。

摄像头

安全防范（入侵探测装置、声光报警器）、火灾自动报警装置等设施。

（参考《室外排水设计规范》）

（参考《城市综合管廊工程技术规范》）

地表径流污水管网的监测点集中在管网交汇处及主干线测量监测地表雨水径流量结合紧邻城市绿地的道路布置

800-1000m的间距进行布设；

管线智能设施

管线监测点

给水管网的监测点根据主干线200-300m的间距，非主车辆感应干线300-500m的间距标准配置。

装置

监测停车位是否被占，对接停车诱导系统

结合路边停车位与社会或商业停车场布置

（参考《室外排水设计规范》）

功能图2： 地面及地下智能设施建设与空间落地实施示意图

把特有的历史和文化要素融入智慧城市建设，体现出城市独有的个性和特色。另一方面，需要通过开放的信息系统、全面的感知系统、及时的活动响应、流畅的生活服务、安全可靠的数据支撑，来实现围绕不同用户角色的智慧生活升级，包含智能绿色的出行环境实践、宜人安全的城市环境实践等。

场景示例1：智慧交通

智慧交通建设需加强车辆、道路、使用者三者之间的联系，并通过新感知技术接收、

智能落客；出行交通服务行人智能导览；设智能信号灯1

根据车流量的大小，自动调节功

周边交通服务查询；施通行时间；

能列车车次查询服务；布智能信号灯2

需流量监测客流量监测；局

通过感应器感应落客区是否有求

车流量监测；乘客，来自动调节信号灯；设施运维管理；LED显示屏1

综合管理电子警察；

展示交通实时状态，路段是否拥堵、交通事故报警等；LED显示屏智能信号灯

落客去感应器

电子警察LED显示屏2

车流量监控

为乘客提供公交、列车车次相关信息；

摄像头

对车流量、客流量进行监测；电子警察对违章、突发事件进行实时监控；

站台落客示意

停车诱导系统

使司机迅速找到泊位、迅速找到车辆以及快速进出停车场；

智能充电桩

在解决新能源车充电难问题的同时，加强充电桩自主运营管智能充电桩停车诱导

理等功能。

图3： 智慧交通场景建设与空间落地实施示意图

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落地应用

汇集交通信息，对交通服务以及交通建设管理全过程进行综合管控，让交通系统在园区、区域、城市甚至更大的时空范围内具备一体化的感知、分析、预测、控制、互联等能力，实现交通区域协调与充分安全保障，从而有力支撑公众出行的通畅和经济发展的可持续性。

场景示例2：智慧生态

智慧生态建设以“绿色、节能”为目标，以生态环境感知为基础，对绿地、植物、水系、海域、土地等对象进行智能化建设。布局合理、功能完善的资源环境承载力监测预警网络，实时采集各类污染源数据、水环境质量数据、空气质量数据、土地环境质量数据、噪声数据等环境信息，并对超出环境标准临界值的指标及时做出反应，通报预警等级，以采取相应措施。整体而言，智能化建设能够提高感知结果的统计利用效率，创新感知数据应用方法，提高城市微气候环境的预警准确度与环境应急能力，提升城内设施、资源的使用率。

土壤渗水监测

智慧气候监测

设监测指示：

土壤渗水率监测施人工绿地、树池作为积水灌养地区

环境温度功

布环境湿度能局

可吸入颗粒物需智慧气候监测二氧化硫求

二氧化氮一氧化碳浓度

植被微灌控制实时感应绿地、树池蓄水能力

植被微灌控制

绿化采用微灌技术，减少城市浇灌绿地的用水量。

绿地吸收水分

土壤湿度监测微灌覆盖区域空气质量监测温度监测

水分下渗：通过传感器接收土壤湿度信息，根据实时监控信息控制微灌的浇水量

图4：智慧生态场景建设与空间落地实施示意图

场景示例3：智慧服务

智慧服务应立足人的行为需求与服务提升，以“人文关怀”为宗旨，实现人、物、城市的功能系统之间无缝连接，营造智慧且宜人的智慧空间。例如，广场上的智慧座椅不仅能够为乘客提供休息服务，还可以结合适应性遮阳伞、USB充电、Wi-Fi发射信号机等智慧功能，为乘客提供更多的服务，并且这些智慧功能以太阳能为动力。服务亭可以自助完成报刊和零食的交易，可以为手机进行充值，同时还具备发布列车信息、周边服务信息、城市介绍等功能。医疗救助服务选址在智能服务亭、人流较大的公交车候车站处进行布置，内置呼叫系统，与医务室相连，同时配置自动体外除颤器（AED）等。

智慧城市建设与空间落地实施研究

智慧宜人空间

智慧商圈+智慧服务

智慧宜人空间设 营造智慧且宜人的智慧空间，以人为本，从需求出发，广场上座椅不仅只供乘客休息，智慧座椅结合了适应性遮阳伞、USB充电、WiFi发射施功布信号机等智慧功能。设施以太阳能为动力。

能智慧商圈局

需求

智慧服务智能医疗救助 服务亭可以自助完成报刊和零食的交易，也可以为手机进行充值。同时还发布列车信息、周边服务信息、城市介绍等功能。设施以太阳能为动力。

文化数字化智能医疗救助

医疗救助服务结合智能服务亭、人流较大的公交车候车

站处布置，内置呼叫系统，与医务室相连；同时配置自动体外除颤器（AED）。

文化数字化

将以3D全息投影的形式在广场上呈现，从而展现江南本地文化。

图5：智慧服务场景建设与空间落地实施示意图

场景示例4：智慧安全

智慧安全应将区域内的人、地、物、事、组织等社会服务和城市管理全部纳入安全管理体系，建立实时智能的活动监控体系，图像化展示城市内活动的过程、记录和变化，智能研判潜在的安全风险和突发事件的预测，科学调度和现场调控相结合的联动指挥模式快速高效处理各类突发事件。逐步形成以大数据中心为基础的管理运行数据归集、共享、开放和安全保障机制，通过监测、整合、分析、智能响应，实现各职能部门各种资源的高度整合，实现城市数据资源的统一管理和安全防护，构建全面的城市基础部件保障体系。

突发事件监控

通过摄像头在广场上无死角的布置，实时监控站前动态，若有灾害发生、突发事件发生，第一时间通知安防指挥中心，并启动应急预案。

功能突发事件的监控设需

施求布疏散通道监控局

疏散通道监控

通过摄像头对应急车道的实时监控，对出现堵塞等影响车辆顺利疏散的现象予以发出报警，消息发送到安防指挥中心，由指挥中心做出下一步疏通应急车道的行动。

图6：智慧安全场景建设与空间落地实施示意图

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落地应用

四、结语

智慧城市建设需要超脱技术本身，理解识别城市中的可变和不变要素，从技术史的视角去观察技术对各种城市要素可能带来的改变，进而推演未来可能随之而来的空间变革与实践。智慧城市建设应与人的日常生活实践密切相关，因此对于智慧城市空间落地实施的构建实际上体现为一种基于技术的开放性、社会性和政治性的实践空间，这种实践空间不仅使我们在观察智慧城市建设现象时更具有批判性的理论，而且还增添了很多人为关怀和积极的城市构建理念，使得智慧城市不再单一而抽象。从这个意义上来说，对于智慧城市空间落地实施的基本理解实际上也就成为了理解人类实践的本身，是人类城市实践的多元化空间隐喻及其再现。

为此，我们应当积极寻找一条新的路径来拓展智慧城市建设在空间的落地实施。首先，这一路径是面向智慧城市空间落地实施的，或者说它致力于构建一种未来的智慧场景。其次，必须认真追溯智慧城市本身的研究，不过追溯智慧城市本身，并不意味着回到关于智慧城市论述，而是以当代的眼光回溯智慧城市建设构建中的“真需求、真问题”。

总而言之，本文作为一种方法论上的尝试，试图以物理空间、数字空间之间的关系出发，切入智慧城市未来场景构建的纵深，构建出智慧城市的一种理想未来场景，即在整合智慧城市规划系统与未来走向的基础上，力图推进一种开放性的实践空间的生成与发展，从而为智慧城市未来场景寻找到科学性、合法性的理论与实践支撑。