去年5月(yuè)和12月,住建(jiàn)部、工信息部联合公布了两批智(zhì)慧城市基础设(shè)施与智能网(wǎng)联汽车协同发(fā)展试点城市,分别为北京、上海、广(guǎng)州、武汉、长沙(shā)、无锡、重(chóng)庆、深圳(zhèn)、厦门(mén)、南京、济南(nán)、成都、合(hé)肥、沧州、芜湖(hú)、淄博。
以这(zhè)16座城市为起点,智能交通正(zhèng)在通过“双(shuāng)智”建设(shè),探索一(yī)种更具系统性(xìng),具备全局视(shì)野的发展路径(jìng)。
“智能网联(lián)汽车和(hé)智慧(huì)城(chéng)市基础设施建设将是智慧交通(tōng)整体提升的基础,而时(shí)空数(shù)据及时空(kōng)智(zhì)能,则是‘双智’建设各个环节中不可或缺(quē)的信息和技(jì)术支撑(chēng)。”中(zhōng)国工程院院士(shì)郭仁忠在接受泰伯网专访时(shí)表示。
“双智”为交通提供全局统筹(chóu)
“交通一直是(shì)城市发展过程中挑(tiāo)战(zhàn)最多的领域之(zhī)一,尤(yóu)其是(shì)城市路面交通。”
郭仁忠院(yuàn)士(shì)表示:“在过(guò)去的智慧(huì)城市建设(shè)中(zhōng),围(wéi)绕城市路面交通已经有了很多相(xiàng)关研究和探(tàn)索,比如导航系统、智慧路口、绿(lǜ)波管理等等。这些成果一定程度上改善了城市交通(tōng)问题,但(dàn)这些探索,总体上是从局部入手(shǒu)的点(diǎn)上(shàng)突破,难以(yǐ)从根本上、全(quán)局性解(jiě)决交通问题。”
“以应用广泛的导航地图为(wéi)例(lì),近几年高德、百度(dù)、腾讯等(děng)企业的导航系统都做的非常(cháng)成熟(shú),用户体(tǐ)验感也(yě)很好(hǎo)。但(dàn)是,导航系(xì)统解决的主要是导航和定(dìng)位问题,各系(xì)统相互独立(lì),基本无法从全(quán)局进行时间与空间的协调,无法进行交(jiāo)通资源分配,从而无法进行(háng)交通优化(huà)。”
郭仁(rén)忠(zhōng)院士表(biǎo)示,现阶(jiē)段,城(chéng)市道路(lù)交通(tōng)仍然存在(zài)几(jǐ)个(gè)根(gēn)本(běn)性问题待解。
车与车、车与(yǔ)路之间的(de)协同,仍然存在难点。郭仁(rén)忠院士以(yǐ)十字(zì)路口场景举例(lì),理想状态下,如果能够让(ràng)车与车之间保持合理距离并在绿灯启动(dòng)时同时起步,将(jiāng)大大提高通过路口(kǒu)的车流量,进而增加运行效率。但实际(jì)情况中,由(yóu)于(yú)车与车之间无法互相感知,就很难形成(chéng)协同。
信息不对(duì)称也是交通面临的一个难点。比(bǐ)如,由于(yú)停车位信(xìn)息和导航系统(tǒng)不连通,很有可能路上不堵(dǔ)车(chē),但(dàn)却找(zhǎo)不到停车位;或者由于导航显示某条道路不拥(yōng)堵(dǔ),导致很多车都涌入那条(tiáo)路,反而引起拥(yōng)堵。
交通(tōng)需(xū)求的不确(què)定,也为交(jiāo)通治理带来了极大的难度(dù)。“交通治理本质上就(jiù)是交(jiāo)通资(zī)源的统一调(diào)度和分配,尽管很多专(zhuān)家都做了交(jiāo)通流量预测(cè)研(yán)究,但精准预测城市的交通流量非常困难。如果缺乏统(tǒng)一(yī)的交(jiāo)通管(guǎn)理系统,就(jiù)无法确切获取(qǔ)交通的需(xū)求和流量,也就无法精准分配资源。”
“基于(yú)‘双智’发展智慧交通,需(xū)要从基(jī)础设施层面建立一个(gè)全面感知(zhī)的(de)系统(tǒng)网络。如果(guǒ)没(méi)有感知体系,就无法实时监测和感知交通的运(yùn)行状态,缺乏大数据分析基础,难以做出及时、合理(lǐ)的决策。”
“智慧(huì)交通是(shì)要提(tí)升城市道路交通的(de)整体通(tōng)行能力(lì),寻(xún)找全局最优解(jiě)。”郭(guō)仁忠院士表示:“从(cóng)技术角度出发,以数字孪生城市建设为背景,基于全面感知的系统网络,有可(kě)能掌握整个城市的交通需求,计算城市交(jiāo)通网络承载能力(lì)。”
现(xiàn)有(yǒu)地理(lǐ)信息尚难(nán)满足(zú)智慧交通需求(qiú)
“提高通行(háng)效率,需要从速(sù)度和密(mì)度两个维度出发。”
郭仁忠院士解(jiě)释(shì),个体的出行速度并不能和(hé)整体的道路通行率划等(děng)号,相同的道(dào)路在不同(tóng)的时间(jiān)也面临不同路况,车道限速需要与出行车(chē)辆的密度相匹配。如果在非高峰期,部(bù)分路段的限速可能并没有意义,但在高峰时段,车辆限速就能(néng)够提高整体通行效(xiào)率。
基(jī)于一个实时监测和全面感知的系统网络(luò),以及能够(gòu)统一(yī)调(diào)度(dù)的系统平台,就(jiù)有可能实现交通资源的预约,实现远程(chéng)预订、远程(chéng)感应,把(bǎ)交通需求从(cóng)不确(què)定(dìng)变为确定,从未知变为已(yǐ)知,使(shǐ)全局优化成为可能。
郭仁忠院士表示:“如果能利用智能网联汽车和(hé)智(zhì)慧(huì)城市(shì)基础设施建设(shè),让车与车之间、车(chē)与路之间互相感知(zhī),就能实时获取(qǔ)车辆(liàng)需求(qiú),预测整体流(liú)量,进而结合道路资(zī)源进行动态计算调(diào)配(pèi)。那么(me)包括路口的协同(tóng)、停车位及路线的匹配等工作,都将由电子系统来完成,而非考验人的合作程度,前面所提到的几个问题也就有望得(dé)到解决(jué)。”
“无(wú)论(lùn)是感(gǎn)知(zhī)体系的建设(shè)、交通需求(qiú)的预测还是道(dào)路资源的分配,‘双(shuāng)智’建设中的各种应用(yòng)都需(xū)要时空信息技术作为支撑(chēng)。”
郭仁忠院士称:“交通问(wèn)题本(běn)身是个典型的时间与空间的问(wèn)题。面向智(zhì)能交通的需求,需要对时空(kōng)特性做精细的刻画,也就需要对城市(shì)道路交通基础设施(shī)和地(dì)理环境做更加精细的(de)表(biǎo)达(dá)。”
“从系统性、完整性(xìng)和(hé)精细程(chéng)度而言(yán),现阶(jiē)段(duàn)面向(xiàng)交(jiāo)通应(yīng)用的地理信息表达仍然不足以(yǐ)支撑未来智慧交通(tōng)的(de)建设(shè)需求(qiú)。”
“以(yǐ)往的面向交通的(de)地理信息表达主要围绕路(lù)网层面,但并没有深入到城(chéng)市交通末端的毛细血管中,没有延(yán)伸到(dào)城(chéng)市的地下空间和各(gè)个(gè)小区(qū)中的道(dào)路。”郭仁忠院士表示:“但是,必须要(yào)对城市整体(tǐ)交通环境的精(jīng)细刻画和表述,才能够支撑真正点到点的(de)智慧交通需求。”
“在技术层面,服务(wù)于智能(néng)交通的(de)地理信(xìn)息及时空智能(néng)技术(shù)水平仍需进一步提高。在体制和机制层面,空间信息需要和其(qí)它智能(néng)交通技术充分集成、融合(hé),并应用于实践。”
“智慧交通是一(yī)个各细分领(lǐng)域共同(tóng)集成(chéng)的工作。未来(lái)新(xīn)的工作模式(shì),可(kě)能是由(yóu)地理信息、物联(lián)网、云计(jì)算、大数(shù)据、人工智(zhì)能及交(jiāo)通其(qí)他领域(yù)的工(gōng)程师共同工作,一起进行城市智慧交通系统的开发和运营。”
空(kōng)间信息不止(zhǐ)是道具,还(hái)是舞台
“‘双智’将是(shì)一项非常复杂(zá)的(de)工作,要从理论、技术、工程、应用(yòng)、政(zhèng)策、标准等多(duō)个维度推进。” 郭仁忠院(yuàn)士表示(shì):“这样庞大的生态系统,需要政界、业界、学界等各(gè)方力量形成合力(lì),进(jìn)行总体布局(jú),完善顶层规划(huá)和布局。”
对于很多(duō)人担心的成本问题,郭仁忠院士表示:“交通问题(tí)造成巨大的城市运行成本(běn),与这个(gè)成本相比,智慧(huì)交通的投(tóu)入是‘小(xiǎo)钱(qián)’。当然,如果(guǒ)把(bǎ)整个城市的交通系统进行数字化改造,成(chéng)本的确会很(hěn)高,但我们可以采用分布实施的策略,将数字化改(gǎi)造和智慧(huì)化应用(yòng)匹配起来梯(tī)度推进,以应(yīng)用引导改造。这(zhè)样,整体(tǐ)的(de)建设成(chéng)本也会随着应用推进和价值的产出而不再成为障碍。”
“这样一个(gè)具有创新性和(hé)探索性的大型(xíng)工(gōng)程,不可能同步将所有(yǒu)基础设施规划好、建设好,然后再来做(zuò)场景(jǐng)的应用,不仅是投入太集中的问题(tí),时(shí)间上(shàng)也等不起。此外,由于技术的(de)不断更新,基础设施的改造也必(bì)然是一个迭代过程,所以,必须将智慧城(chéng)市基础设施建设(shè)和相(xiàng)关应(yīng)用场景开发协同起(qǐ)来,相互(hù)成就,也就是要‘协同发展’。”
郭仁忠院士提示,不同地区应(yīng)该基于自(zì)身基(jī)础(chǔ)设施状况、发(fā)展条件和现实需求研(yán)究谋(móu)划因(yīn)地制宜的协同发(fā)展规划和(hé)策(cè)略。
“在数(shù)字化的大趋势下,交通管理(lǐ)的模式、对象、技术条件都会(huì)发生变(biàn)化,智(zhì)慧城市基础设施与智能(néng)网联汽车的(de)协(xié)同发(fā)展能够让我们以(yǐ)全新的思维方式(shì)和行为模(mó)式来治(zhì)理交通,可能给智(zhì)慧交(jiāo)通发展带来重大(dà)转型和根本(běn)性进步。”
郭仁(rén)忠院(yuàn)士总结:“这意味着(zhe)重构交通的相关理论体系和行(háng)为范(fàn)式。”
“技术(shù)研发是为了应用落地(dì)。当需求更加清晰,技术研发(fā)的目标也会更加明确(què)。包括空(kōng)间信息在内各领域技术的集(jí)成(chéng)和(hé)融(róng)合,也将顺应场景需求自(zì)然发(fā)展。”
传统(tǒng)的时(shí)空(kōng)数据获取方式将发生转变,部(bù)分位(wèi)置数(shù)据获取可能不再需(xū)要专门的测绘人员去(qù)人(rén)工采集,而是被(bèi)车联(lián)网感知等自(zì)动(dòng)化方式所替代。
对于空(kōng)间信息产业面临的新(xīn)形势,郭(guō)仁忠院(yuàn)士(shì)表示(shì):“智慧交通对地理信息的需(xū)求是长期存在的,数据(jù)仍然需要被获(huò)取、加工(gōng)处理,只是形式(shì)有所变化。由于应用(yòng)的集成化,每一项应(yīng)用均需要多专(zhuān)业、多行业协同,这(zhè)必然(rán)引发企业的(de)规模化和跨行业、跨领域发展,少部分企(qǐ)业可能会感觉短时(shí)间内(nèi)生存空(kōng)间(jiān)受(shòu)到(dào)影响,但(dàn)空间信息产业整体是在不断(duàn)发展壮大的。”
“在整个智慧(huì)城市的运行当中,空间信息的作用再怎么预估(gū)都不过(guò)分。”
“现实(shí)中,无论是(shì)生产、生活还是资源利用、环境治(zhì)理,所有事情(qíng)都离不(bú)开地(dì)理空间(jiān)。在以往(wǎng)的数(shù)字化工作中,地理信息系统(tǒng)往(wǎng)往作为一个工(gōng)具被使用,但在智慧城市等全局性的(de)数字化场景当中,空间信息不再仅是一个工(gōng)具,而且(qiě)也是一(yī)个舞(wǔ)台。各个产业都可以基于空(kōng)间信息的舞台‘演出’自己(jǐ)的剧(jù)目,智慧交通、智慧环保、智慧水务等等,不一而足(zú),这(zhè)将是新时期空间信息(xī)产业的(de)本质性变化。”