去年5月和12月,住(zhù)建部、工信息部联(lián)合公布了两(liǎng)批智(zhì)慧城市基础设施与智(zhì)能网联汽车协(xié)同发(fā)展试点(diǎn)城市,分别为北京、上海、广(guǎng)州、武汉、长沙、无锡、重庆、深圳、厦门、南京、济南、成都、合肥、沧(cāng)州、芜湖(hú)、淄博。
以这16座城市为起点,智能交通(tōng)正在通过“双智”建设,探索一种更具系统性,具(jù)备(bèi)全局视野的发展(zhǎn)路径。
“智能网(wǎng)联汽(qì)车和智(zhì)慧城市基(jī)础设施建设将(jiāng)是智慧交(jiāo)通整体提升的基础,而时空数据及时空智(zhì)能,则是‘双智’建设各(gè)个环节中不可(kě)或缺的信息和技术支(zhī)撑(chēng)。”中(zhōng)国工程院院士郭仁忠在接受泰伯网专访时表示。
“双智”为交通提供全(quán)局统筹
“交通(tōng)一直是(shì)城市发展过(guò)程中挑(tiāo)战最多的(de)领域(yù)之一(yī),尤(yóu)其是城市(shì)路面(miàn)交通。”
郭仁忠院士表示:“在过去的智慧(huì)城市建设(shè)中,围绕城市路面交通已经有了很多相关研究和探(tàn)索,比如(rú)导航系统、智慧路(lù)口、绿波(bō)管理等等。这些成果一定程度上改善了城市交通问题,但这些探索,总体上是从局部入手的点上突破,难以从根本上、全局性解(jiě)决交通(tōng)问题。”
“以应用广泛的导航(háng)地图为例,近几(jǐ)年高德、百度(dù)、腾讯(xùn)等企业的导航系(xì)统都(dōu)做的非常成(chéng)熟,用户体验感也很(hěn)好。但是,导航系(xì)统解决(jué)的主要(yào)是导航和定(dìng)位问题,各系统相(xiàng)互独立,基本无法从全局(jú)进(jìn)行时(shí)间与空(kōng)间的协调,无法进行交(jiāo)通(tōng)资源分(fèn)配,从而无法进行交通优化。”
郭(guō)仁忠院士表(biǎo)示,现阶段,城市道路交通(tōng)仍然(rán)存在几个根本(běn)性问题(tí)待解(jiě)。
车与车、车(chē)与路之间(jiān)的协(xié)同,仍(réng)然存(cún)在难点。郭(guō)仁忠院士(shì)以十(shí)字路口场景(jǐng)举例,理想状态下,如果能(néng)够让车与车之间保(bǎo)持合理距离并在绿灯启动时同时起步,将(jiāng)大大提高通过路口的车流(liú)量,进而增加运行效率。但实际(jì)情况中,由于车(chē)与车之间无法互相感知,就很难(nán)形成协同。
信息不对称也是(shì)交通(tōng)面(miàn)临的(de)一个难点。比如,由于停车位信息和导航系统不连通(tōng),很有可(kě)能路上不堵车,但却找不到停车位;或者由于导航(háng)显示某条道路(lù)不拥堵,导(dǎo)致(zhì)很多车都涌入那条路,反(fǎn)而引起拥堵。
交(jiāo)通(tōng)需求的不确(què)定,也为交通(tōng)治(zhì)理带来了极(jí)大的难(nán)度。“交(jiāo)通(tōng)治理本质上就是交通(tōng)资源的统一调度和分配,尽管很多专(zhuān)家都做(zuò)了交(jiāo)通(tōng)流量(liàng)预(yù)测研究(jiū),但精准预测城市的交通流(liú)量非常困难。如果缺乏统一的(de)交(jiāo)通管理(lǐ)系(xì)统,就无法确切获取交通的需求和流量,也就无法精准分配资源。”
“基于‘双智’发展智慧交通(tōng),需要从基础设施层(céng)面建立一个全面(miàn)感(gǎn)知的(de)系统(tǒng)网络。如(rú)果没有感知体系,就无法实时监测和感知交通的运行状态,缺乏大数据分析基础,难以做出及时、合理的(de)决(jué)策。”
“智慧交(jiāo)通是要(yào)提(tí)升城市道(dào)路交通的整体通行能力,寻找全局最优(yōu)解(jiě)。”郭仁忠院士表(biǎo)示:“从技术角度出发,以数字孪(luán)生城市建设为背(bèi)景,基(jī)于全面感(gǎn)知的系统网络,有(yǒu)可能掌握整个城(chéng)市的交通需求,计算城市交通网络承载能力。”
现(xiàn)有地理信息尚难满足(zú)智慧(huì)交通需求
“提高通行效率,需要从速度(dù)和(hé)密度(dù)两个维度(dù)出发。”
郭仁忠院士解释,个体(tǐ)的出(chū)行速度并不能和(hé)整(zhěng)体的道路通行率划等(děng)号,相同(tóng)的道路(lù)在不同的时间也面临不同路况(kuàng),车(chē)道限速需要与出行车辆(liàng)的密度相匹配。如果在非高峰期,部分路段的限速(sù)可能并没有意义,但在高峰时段,车辆(liàng)限速就能够提高整体通行效率。
基于一个实时监测和全(quán)面感知(zhī)的系(xì)统网络,以及能够(gòu)统一调度的系统平台,就有可能实现交通资源的(de)预约,实现远程预订(dìng)、远程感应,把交通需(xū)求从不确定变为确定,从未知变为已知,使(shǐ)全局优(yōu)化成为可能。
郭仁忠院士表示(shì):“如果能利用(yòng)智(zhì)能网联汽车(chē)和智慧城市基础设施建(jiàn)设,让车与车之间、车与路之(zhī)间(jiān)互相感知,就能实(shí)时获取车(chē)辆需求(qiú),预测整体流(liú)量(liàng),进而结合道路资源进(jìn)行动(dòng)态计算调配。那(nà)么包括(kuò)路口的协同、停车位及路线的(de)匹配等工作,都将由电子系(xì)统来完成,而非考验人的合作程度,前面所提到的几个问题也就有(yǒu)望得到解决。”
“无论(lùn)是感知(zhī)体系的建设、交(jiāo)通需求的预测还是(shì)道路资源的分配(pèi),‘双(shuāng)智’建设中的各(gè)种应用都需要时空信息技术(shù)作为支撑。”
郭仁忠院士称:“交(jiāo)通问题本(běn)身是个(gè)典型的时(shí)间(jiān)与空间的问题。面向智能(néng)交(jiāo)通(tōng)的需求,需要对时空特性做精细的刻画,也(yě)就需要对城(chéng)市道路交通基础设施和地(dì)理环境(jìng)做更加(jiā)精细的表(biǎo)达。”
“从系统性、完(wán)整(zhěng)性和精细程度而言(yán),现阶段面向交通应用的地理信息表(biǎo)达仍(réng)然不足以支(zhī)撑未来智慧(huì)交通的建设需求。”
“以往的面向交通的地理信息表达主要围绕路网层(céng)面,但并没有深入(rù)到城(chéng)市(shì)交通末端的毛细血管中(zhōng),没有延伸到城市的地下空间和各个小区中的道路。”郭(guō)仁忠院士表示:“但(dàn)是,必(bì)须要对城市整体交通(tōng)环境(jìng)的精(jīng)细刻画和表述,才能够支撑真正(zhèng)点到点的智慧(huì)交(jiāo)通需求。”
“在技(jì)术层面,服务于智能(néng)交(jiāo)通(tōng)的地理信息及时空(kōng)智能技术水平仍需进一步提高。在体制和机制层面,空间信息需要(yào)和其它(tā)智能交(jiāo)通技术充分集成、融合(hé),并应用于实(shí)践。”
“智慧交通是(shì)一(yī)个各细分(fèn)领域共同集成的工(gōng)作。未来新的工(gōng)作模式,可能(néng)是由地理(lǐ)信息、物联网、云(yún)计算(suàn)、大数据、人工智能(néng)及交通其他(tā)领(lǐng)域的工程师共同工作,一起进行城市智慧交(jiāo)通系统的开发和运营。”
空间信息不止是道具,还是舞台
“‘双智(zhì)’将是一项非常复杂的工作(zuò),要从(cóng)理论、技术、工程、应用、政(zhèng)策(cè)、标准等多个维度推进。” 郭仁忠院士表示(shì):“这样庞大的(de)生(shēng)态(tài)系统,需要(yào)政界、业界、学界等各方(fāng)力量形成(chéng)合力(lì),进行总(zǒng)体布局,完善顶(dǐng)层规划和布局。”
对于很多人担心的成本问题,郭仁(rén)忠院士(shì)表示:“交(jiāo)通问题造成(chéng)巨大(dà)的(de)城市运行成(chéng)本(běn),与这个成本相比,智慧交通的投(tóu)入是(shì)‘小钱’。当然,如果把整个(gè)城市的交通系统进行(háng)数字化改造,成本的(de)确会(huì)很高,但我们可(kě)以采用分布实施(shī)的策略,将数(shù)字化改造和智慧化应(yīng)用(yòng)匹配(pèi)起来梯度推(tuī)进(jìn),以(yǐ)应用(yòng)引导改造。这样,整体的建设成本也会随着应用推进和价值(zhí)的(de)产出而不再成(chéng)为障碍。”
“这样一个具有(yǒu)创(chuàng)新性和探索性的大型工(gōng)程,不可能同步将所有基础设(shè)施规划好、建设好,然后再来做场景的应(yīng)用,不(bú)仅是(shì)投(tóu)入太集中的问题,时间上也等不起(qǐ)。此外,由于(yú)技术的(de)不断(duàn)更新,基(jī)础设施的改(gǎi)造也必然是一个迭代过程,所以,必须将智慧城市基(jī)础设施建设(shè)和相关应用场景(jǐng)开发协同起来,相互(hù)成就,也就是要‘协同发展’。”
郭仁忠院(yuàn)士提(tí)示,不同地区应该基于(yú)自身基础设施状况、发展条件和现实需求研究(jiū)谋划因地制宜(yí)的协同(tóng)发展规划和策略(luè)。
“在数字化的大趋势下,交通管理(lǐ)的模式、对象(xiàng)、技术条件都会发生变化,智慧城市基础(chǔ)设施与智能网联汽(qì)车的(de)协(xié)同发展能(néng)够让我们以全新的思维方式和行为(wéi)模式来治理交通,可能给智(zhì)慧交(jiāo)通发展(zhǎn)带来重(chóng)大(dà)转型和(hé)根本性进步。”
郭仁忠院(yuàn)士总结:“这意味(wèi)着重(chóng)构交(jiāo)通的(de)相关理论体系和行为范式。”
“技术研发是(shì)为了应用落地。当需求(qiú)更(gèng)加清晰,技术研(yán)发(fā)的目标也会(huì)更加明确。包括空间(jiān)信息在(zài)内各领域技术的(de)集成(chéng)和融合,也将顺应场景需求自然发展。”
传统(tǒng)的时空数据(jù)获取方式将发生转变,部分位置数据获取可能不再需要专门的测(cè)绘(huì)人(rén)员去人工(gōng)采集,而是(shì)被车联(lián)网感知等自动化方式所替代(dài)。
对(duì)于空间信息产业(yè)面临的新形势,郭(guō)仁忠院士(shì)表示:“智慧(huì)交(jiāo)通对地理信息的需求是长(zhǎng)期存在的,数据仍然需要被获取、加工(gōng)处理,只是(shì)形式有所变化。由于应用的(de)集成(chéng)化,每一项应用均需要多(duō)专业、多行业(yè)协同(tóng),这必然引发(fā)企(qǐ)业的规(guī)模化和跨行业、跨(kuà)领域发(fā)展,少部分企业可能会感觉短时(shí)间内生存空间受到(dào)影响,但空间信息产业整体是在不断(duàn)发展壮大(dà)的。”
“在整个智慧(huì)城市的运行(háng)当中(zhōng),空间信息的作(zuò)用再(zài)怎(zěn)么(me)预(yù)估都不过分。”
“现实中(zhōng),无论是生产、生活还是资源利用、环(huán)境治理,所有(yǒu)事情都离不开地理空间。在(zài)以(yǐ)往的数(shù)字化工作(zuò)中,地理信息系统往往(wǎng)作为一(yī)个工具被使用,但(dàn)在智慧城市等(děng)全局性的数字化场景当中,空间信息不再(zài)仅是一个工具,而且也(yě)是(shì)一个舞台。各个产业都可以基于空间信息(xī)的舞(wǔ)台‘演(yǎn)出’自己的剧目,智慧交(jiāo)通、智慧环保、智慧水务等等(děng),不一而(ér)足,这将是新时期空间信(xìn)息产(chǎn)业的本(běn)质(zhì)性(xìng)变化。”