编者注：

越来越多的城市正在进入“城市大脑”的安装期，而这一趋势在政策导向和民生需求的催化下方兴未艾。

城市大脑需要具备哪些要素，目前有哪些不足，实施中需要注意什么？智慧城市的种子今天将在哪里播种？

介绍

作为新基建的重要组成部分，城市大脑日益成为推进城市治理体系和治理能力现代化的重要抓手。“十四五”发展纲要将数字化发展分开，提出分级分类推进新型智慧城市建设。城市数据大脑建设的重要性和构建数字孪生城市的探索可见一斑。

要理解城市大脑为何而生，就必须看到它对城市治理、产业发展等维度的意义；在此基础上，明确城市大脑发展的总体现状、特点和存在的问题；提出实施城市大脑实施的建议。

01 城市大脑成为数字化转型的重要抓手

在讨论城市大脑之前，我们首先要明确什么是城市大脑，它的不可或缺的意义是什么？总之，城市大脑可以理解为三个词：“催化剂”、“推动者”、“助推器”。

Q什么是城市大脑？

城市大脑基于云计算、物联网、大数据、人工智能等新一代信息技术，突破横向部门和纵向层面的业务壁垒，全面推进网络共享、集约化整合、高效开发、全面赋能城市数据资源。，支持全市生命体征感知、优化公共资源配置、重大事件预测预警、宏观决策指挥等新型基础设施运行。

一个

城市大脑是数据治理和运营的“催化剂”。

城市大脑通过政务数据编目，聚合整合各类数据，形成数据治理体系，统一提供数据接口、共享和开放服务，逐步形成本地化大数据资源中心，支撑各类智慧应用建设在城市。通过建设城市公共数据资源赋能平台，可以创建一组数据调用服务组件，对外提供电子证照、地理信息、住​​房等基础数据调用服务。日常工作量。

城市大脑是城市治理的“使能者”。

随着我国新型城镇化进程的逐步推进，交通拥堵问题严重、公共安全事件频发、城市污水垃圾处理能力不足、环境污染加剧等“大城市病”日益突出，城市治理需要更高更广。愿景和更新更灵活的工具，城市大脑作为城市管理者的全新工具，通过全社会的数据融合和资源整合，提升政府整体数据分析能力，为有效应对复杂社会问题提供新手段. 基于数据的科学决策可以促进政府管理理念和社会治理模式的进步，

城市大脑是产业发展的“助推器”。

城市大脑为产业升级创新提供赋能平台，推动传统产业转型升级，培育战略性新兴产业。通过构建数字经济“产业大脑”，可以绘制数字经济产业版图，全方位、多角度展示产业发展现状、产业全景和重点企业。政府提供精准、专业、实时的网上招商服务。

02 整体城市大脑处于发展初期

近年来，城市大脑，尤其是其中的数字孪生技术，已被纳入国家和地方发展战略体系。从标的数量、投资增速的投资趋势和标的数量可以看出，城市大脑建设方兴未艾，市场广阔。

但不可忽视的是，城市大脑仍处于起步阶段，平台赋能不足、业务支撑薄弱、建设运营模式不清晰等问题仍有待解决。

“十四五”期间，城市大脑投资规模可达1000亿元。

据不完全统计，截至2020年10月，共有129个项目以“城市大脑”名义中标，平均中标金额约5500万元，成为当前新型智慧城市的热点建造。在36个省级市（含直辖市和计划单列市）、255个地级市和2851个县级行政区中，建成或在建的城市不到2%。智慧城市总投资规模约1.7万亿元，城市大脑约占智慧城市总投资的4%。预计未来几年，城市大脑项目可能会保持100%以上的增长速度。

Q哪个省份的城市大脑建设率最高？

从地域分布来看，东部地区城市大脑建设数量遥遥领先，占比达60%。其中，浙江省共有17个市县开始建设城市大脑，建设渗透率居全国首位。

“十四五”规划明确提出“探索数字孪生城市”。

在技​​术演进方面，数字孪生技术作为城市大脑的重要技术方向，已被纳入国家和地方发展战略体系。

《中华人民共和国国民经济和社会发展“十四五”规划和2035年远景规划纲要》明确提出“探索建设数字孪生城市”。2020年，国家发展改革委、科技部、工业和信息化部、自然资源部、住房城乡建设部等部委密集出台政策文件大力推动城市信息模型（CIM）和建筑信息模型（BIM）相关技术、产业和应用的快速发展。双城建设。随着数字孪生城市在雄安新区试点，

据中国信息通信研究院统计，2018年全国与城市信息模型（CIM）相关的招标项目仅有2个，2019年新增项目8个，2019年新增项目19个。 2020 年（截至 2020 年 10 月）。城市信息化模式加速进入探索推广阶段。

存在问题：平台赋能不足、业务支撑薄弱、建设运营模式不明确。

COVID-19疫情期间，城市大脑暴露出平台赋能不足、业务支撑薄弱、建设运营模式不清晰等问题。

一是平台赋能不足，城市大脑组件化和工具化能力薄弱，难以快速提供上层系统所需的大数据、物联网感知、城市信息模型等服务。灵活的场景搭建和快速系统生成能力不强。打造城市大脑支撑平台，全面赋能上层应用。二是缺乏对跨部门业务协同场景的支持。涉及城市大脑中多部门联动处理的业务，往往存在“数据盲区、数据打架”等问题。一图策划、一局管理等跨部门、跨行业的应用场景效果并不明显。, 决策指挥难、联防共治难，城市大脑需要针对跨部门业务需求打造一批典型场景和超级应用。第三，城市大脑的长期运作模式尚不明确。城市大脑系统复杂度高，技术更新迭代快，资金需求巨大。要树立长远的经营理念，建立与技术支持和制度建设相匹配的市级建设和运营服务。系统，并引入本地运营机构支持，具备定制化服务、长期运营增值、生态伙伴培养等能力。而城市大脑则需要针对跨部门的业务需求，打造一批典型场景和超级应用。第三，城市大脑的长期运作模式尚不明确。城市大脑系统复杂度高，技术更新迭代快，资金需求巨大。要树立长远的经营理念，建立与技术支持和制度建设相匹配的市级建设和运营服务。系统，并引入本地运营机构支持，具备定制化服务、长期运营增值、生态伙伴培养等能力。而城市大脑则需要针对跨部门的业务需求，打造一批典型场景和超级应用。第三，城市大脑的长期运作模式尚不明确。城市大脑系统复杂度高，技术更新迭代快，资金需求巨大。要树立长远的经营理念，建立与技术支持和制度建设相匹配的市级建设和运营服务。系统，并引入本地运营机构支持，具备定制化服务、长期运营增值、生态伙伴培养等能力。城市大脑系统复杂度高，技术更新迭代快，资金需求巨大。要树立长远的经营理念，建立与技术支持和制度建设相匹配的市级建设和运营服务。系统，并引入本地运营机构支持，具备定制化服务、长期运营增值、生态伙伴培养等能力。城市大脑系统复杂度高，技术更新迭代快，资金需求巨大。要树立长远的经营理念，建立与技术支持和制度建设相匹配的市级建设和运营服务。系统，并引入本地运营机构支持，具备定制化服务、长期运营增值、生态伙伴培养等能力。

03 一身四翼，打造未来城市大脑

城市大脑由四个核心平台组成，包括七个应用协同场景。

从底层到顶层建设，城市大脑以网络、计算、感知设施为基础，将分布在城市各部门、各行业的海量数据全面整合整合，构建聚合数据、共享技术、协作业务和支持应用程序。平台的城市运营中心平台，推动数据协同、技术协同、业务协同，赋能生产、生活、生态等上层应用场景。

作为一种新型的城市基础设施，城市大脑将是开放的、不断完善的、迭代发展的。一方面，它可以随着未来信息技术的发展而不断发展。立足城市大脑的产业体系建设，有序推进各类产业体系的接入和完善，最终实现城市治理和服务领域的全覆盖。

图1清晰地描绘了作者对城市大脑未来形态的总体架构构想。

图1 城市大脑整体架构

四大核心平台

城市大脑是互联网大脑架构与智慧城市建设相结合的产物。它是一个城市级复杂的类脑智能巨系统。在人类智能和机器智能的共同参与下，在物联网、大数据、人工智能、边缘计算、5G云机器人、数字孪生等前沿技术的支持下，全面推进网络共享、集约整合、高效开发、全面赋能城市数据资源，注重标准接口的细化和统一。大脑的核心元素。

(1）城市大数据平台

城市大数据平台以CIM数据为基础。通过对全域数据的聚合、融合、存储和分析，利用智能感知、分布式存储、数据挖掘、实时动态可视化等大数据技术，提高数据资源的利用率和成为数据驱动治理模型的强大引擎。

随着数据处理技术的不断进步，对数据应用的需求不断增加，城市大数据数据资源的来源也越来越丰富。同时，城市大数据异质性特征明显，数据量大、增长速度快、处理速度快、实时性要求高，具有跨部门、跨行业流动的特点。尽管各级地方政府和企业都在积极探索城市大脑建设，但仍存在特色不明确、经验欠佳、共享不足等问题。一些城市还处于政府数据共享交换平台层面，数据共享主要在政府内部进行。

(2）地铁物联网感知平台

地铁物联网感知平台基于全球物联网感知和智能设施接入，为设备开发商、应用开发商、业务管理者、运维服务商等参与者提供物联网感知服务，成为终端设备与智能应用的纽带.

城域物联网感知平台的核心功能主要包括三个部分：接入管理、设备管理、数据管理。向下接入感知终端，兼容各种协议接口，提供感知数据的接入和聚合；设备开发者、管理者、运营商提供远程运维管理、事件报警、逆向控制等设备管理；为应用开发者提供数据分析、数据分析、数据统计、数据调用等数据管理，支持物联网数据创新应用。

图2 城域物联网感知平台架构

(3）城市信息建模平台

城市信息模型平台是描绘城市细节、呈现城市趋势、推演未来趋势的综合信息载体。城市信息模型平台以城市GIS地图为基础，按地形层、道路层、建筑层、水层等顺序加载城市大数据平台和城市物联网感知平台的数据，对组件进行单独处理。在模型个性化的基础上，将人口、住房、水、电、气、交通等城市公共系统的信息资源同步打通，实现城市运行状态的可视化、仿真和深度学习技术用于模拟和推断城市发展状况。

(4）应用支持模型平台

应用支撑模型平台是城市大脑关键共性技术、应用开发组件和城市模型服务的模块化封装集成平台。实现灵活配置和高效开发利用，包括通用应用组件服务、信息模型服务和核心使能技术服务。其中，常见的应用组件服务包括信用服务、身份认证、免税支付、电子证书等底层技术支持；信息模型服务是指针对应用场景的赋能服务，包括自定义渲染服务、空间分析计算、虚实融合交互等。等等。;

七种协作场景

城市大脑以行业系统应用为基础，聚焦城市建设与管理，以解决城市运营问题为牵引。使能场景继续向跨部门、跨领域的超场景应用方向发展。协同联动成为业务场景建设的重点和亮点。.

(1）多方案整合，一图控制

城市大脑整合所有与城市规划相关的基础空间数据、现状数据、规划成果、地下空间数据等信息资源，实现对城市信息模型的融合与叠加，化解潜在冲突与差异，统一空间边界控制，形成一个“一个计划管控”。在充分保证“一张蓝图”实时性和有效性的前提下，收集更多与规划相关的数据，如人口分布密度、绿地布局、交通流量、实时环境检测、空气流量、气温变化、人们的社会活动等信息，基于全数据构建各种模型，如城市风貌模型、尺度控制模型、参数化模型等，

郑州生态环境图

(2）项目建设全过程可见

在设计阶段，利用数字孪生技术对设计方案的周边环境进行构建和还原，充分考虑设计方案与现有环境的交互因素，以便设计人员及时优化这些缺陷。在施工阶段，利用数字孪生技术对施工方案和方案进行模拟，分析进度计划的合理性，全面控制施工过程。在运维阶段，根据设计、施工、装配过程中保留的数据，结合建筑内外各种传感器、监控设备、设备等采集的建筑环境数据，生成建筑的3D模型。操作数据、组件压力和应变数据，和视频监控数据。、异常报警数据等，进行智能分析，对楼宇生命、设备健康等可能出现的问题进行预测和预警。

阿里云与亿辉公司合作“管网数字孪生”技术预测污水堵塞

(3）城市运营一网管

基于统一标准的城市构件数字编码识别系统，以及在空间、空间、地面全方位部署的物联网感知设施，为各种城市构件、基础设施乃至生物赋予一张独一无二的“数字身份证”比如动物和植物。智能感知、精准定位、故障发现和组件远程处置。

利用城市智能引擎赋能城市摄像头，智能识别跨门作业、违章停车、堆放物资、裸露垃圾、无证旅游商户、堆放垃圾渣滓、沿街上吊等违法行为，通过智能化立案、分发、审核，减少办案流程，有效缩短办案时间，节省人力投入，提高城管智能化，提高市民满意度。

此外，通过全要素数据聚合，精准捕捉城市标志，进行城市画像，洞察城市机场、高铁站、交通枢纽的运行状态和实时利用率、地铁站、热门景点、博物馆、图书馆、体育馆、人和车辆。动态及轨迹跟踪，对城市大型建筑、桥梁、游乐场、重点设施进行安全监控，城市运行动态尽收眼底。

郑州城市大脑

(4）治安一屏控制

依托城市大脑，基于人工智能和大数据技术能力，构建治安防控圈，在重点区域、重点出入口等监控点开展人员、车辆全覆盖、全方位智能集合退出。监控摄像头将分散在城市的各个角落。将其他设备产生的数据连接起来，分析整合，形成一张脸、一档、一车、一档、标签库等”，在社保防控中智能发现明显问题时，可实现自动报警、快速响应、协同处置，实现城市精准分析、统筹判断、协同指挥，让“雪亮”工程更加“亮眼”。例如城市大脑，

(5）紧急指挥一键调度

当城市处于紧急状态时，城市大脑作为应急指挥中心，远程实时分析和展示各类城市信息给决策者，对重大事件和重点人群进行动态监测、跟踪和预警，并支持跨层次、跨部门的资源快速动员，有效应对重大公共安全事件、突发公共卫生事件、自然灾害等突发事件，实现统一平台、统一沟通、统一部署、统一指挥、统一调度，打造领导力“管理驾驶舱”。

(6）政务一网通办公室

以城市大脑建设为基础，构建一体化多端政务服务平台，实现线下厅堂办公、线上办公、掌上办公、自助办公、自助办公等政务服务多渠道联动。 12345热线办公室。搭建政务服务支撑平台。以惠民服务为例，“掌上政务”服务平台集身份证、驾照、社保卡、医保卡、银行卡等功能为一体，为市民提供交通、教育、支付、医疗、政务等服务。服务和智慧社区。、信用支付、房产交易、小微贷款、图书馆借阅、公园景点等便民服务。

2020年云栖大会丁哲政、哲理办公室使用数据

（7）产业发展地图概览

基于城市大脑，汇聚投资、消费、就业、税收、金融、金融、能源等经济运行领域的监测数据，支持产业经济运行分析。对产业运行情况进行全面监测，实现生产经营管理全局的概览；生成产业地图，聚焦城市产业分布，从空间和产业两个维度形成当前和未来地图，发挥产业地图的引领作用，加快建设融合产业链的产业要素体系和创新链；探索产业经济分析，建立经济运行大数据分析模型，

04 因地制宜推进城市大脑落地

因地制宜创新建设运营模式。

与智慧城市建设相比，城市大脑的技术复杂度更高，更新速度更快，系统集成难度更大。建设和运营必然需要专业的公司。

Q目前城市大脑建设的三种主要模式是什么？

(1）企业总承包建设运营模式。

优点是系统之间的整合比较顺利，政府部门协调组织难度低。

（2）领先企业生态建设+领先企业运营模式。

由智慧城市主管部门组织实施，由国内领先的ICT公司负责城市大脑的整体架构设计和核心模块建设，一批专业企业形成生态系统，共同参与不同城市的建设。城市大脑的模块。城市大脑建设建成投产后，由龙头企业负责后续运营。

这种模式的优点是可以在建设阶段最大限度地提高综合生产力，但缺点是政府协调和组织的压力很大。

（3）政企合作组建公司进行建设运营模式。

政企合作公司负责建设和运营。该公司通常是龙头企业与参与后续建设的龙头企业的合资企业。实施龙头公司技术方案，引进其他专业公司参与建设，承担后续运营。.

这种模式的优势是专业公司负责整个建设和运营阶段，有效整合企业资源。缺点是成立公司等准备工作比较复杂。

A.内外协同，构建建设运营生态。

城市大脑是一个复杂的巨系统，需要协调内外资源，形成建设和运营生态。

一方面，要加强内部协调，形成政府部门之间的合力。

例如：

■ 杭州市级城市大脑建设领导小组在杭州市成立，市委书记任组长，市领导6人为副组长，副市长1人分管。队员。同时，以项目为单位，设立工作专班，在云栖镇设立集中办。

■ 上海市建立城市运行综合管理中心，持续深化联席会商机制，建立多部门联合处置事件的共同规则和命令，明确责任主体，规范处置流程。

另一方面，在外部建立产业联盟，聚合市场建设资源。

例如：

■ 海淀城市大脑建设期间，已有45家企业成立科技产业联盟。

■ 杭州城市大脑建设期间，阿里云负责计算平台、数据采集系统、数据交换中心、开放算法平台、数据应用平台等核心模块的整体架构和建设。，和许多其他企业负责模块的建设。

示范带动城市大脑建设稳步推进。

城市大脑建设要根据自身城市发展战略、数字政府建设需要、数字社会和数字经济发展需要，按照“需求导向、顶层设计、示范引导、分步实施”，避免贪图速度。根据项目实施重点的不同，城市大脑建设期可细分为夯实基础、推广应用、综合建设三个主要阶段。夯实基础阶段重点准备顶层设计，成立平台运营公司，搭建平台及关键子系统；推广应用阶段侧重于平台和关键系统的完善，试点示范应用项目建设；总体建设阶段以各领域智慧应用服务全面深化和协同运行为重点，形成一批特色智慧应用，输出地方特色解决方案。

原文：胡建波，中国信通院

资料来源：“科学前沿”，2021 年 5 月（第 1 部分），有删节