去年(nián)5月和12月(yuè),住建部、工信(xìn)息(xī)部联合公布了两批智(zhì)慧城市基础(chǔ)设施与(yǔ)智能网联汽车协同(tóng)发展试点城(chéng)市,分别为北京、上海、广州、武汉、长沙、无锡、重庆、深圳(zhèn)、厦(xià)门、南京、济(jì)南、成(chéng)都、合肥(féi)、沧州、芜(wú)湖、淄博。
以这16座城市为起点,智能交通正(zhèng)在通过“双智”建设,探索一种(zhǒng)更具系(xì)统性,具(jù)备全局视(shì)野的发展(zhǎn)路径。
“智能网联汽车和智慧城(chéng)市基础设施建(jiàn)设将是智(zhì)慧交通整体提升的基础(chǔ),而时空数(shù)据及时空智能,则是‘双智’建(jiàn)设各个环(huán)节(jiē)中不可或缺的信息和(hé)技术支(zhī)撑(chēng)。”中国工(gōng)程院院士郭仁忠在(zài)接受泰伯网专访(fǎng)时表示。
“双智(zhì)”为交(jiāo)通提供全(quán)局统筹
“交通(tōng)一直是(shì)城市发展过程中(zhōng)挑战最多的(de)领域之一,尤其是城市路面交通。”
郭仁忠院士表(biǎo)示:“在过去的智慧城市(shì)建设中,围绕城市路面交通已经有(yǒu)了很(hěn)多相(xiàng)关研究和探索,比如导航系统、智慧路口(kǒu)、绿波管(guǎn)理等等。这些成(chéng)果一定(dìng)程度上(shàng)改善了(le)城市交(jiāo)通问题,但这些探索,总体上是(shì)从局部(bù)入(rù)手的点(diǎn)上(shàng)突破,难以从根本(běn)上(shàng)、全局性解决交通问题。”
“以应用广泛的导航地图(tú)为例,近几年高(gāo)德(dé)、百(bǎi)度、腾讯等企业的导(dǎo)航系(xì)统都做的非常成熟,用户体验感也很好。但是,导航系统(tǒng)解决的主要是导航和(hé)定位问题,各系(xì)统相互(hù)独(dú)立(lì),基本无法(fǎ)从(cóng)全局进行时(shí)间与空间的协调(diào),无法进行(háng)交通资(zī)源(yuán)分(fèn)配,从而无法(fǎ)进(jìn)行(háng)交通优化。”
郭仁忠院士表示,现阶(jiē)段,城市道路(lù)交通(tōng)仍然存在几(jǐ)个根(gēn)本性问题待(dài)解。
车与车、车(chē)与路(lù)之(zhī)间的协同,仍然存在难点。郭仁忠院士以十(shí)字路口场景举例(lì),理想状态下(xià),如(rú)果(guǒ)能够(gòu)让车与车之间(jiān)保(bǎo)持合理(lǐ)距离并(bìng)在绿灯启动时同时起步(bù),将大大提高通过路(lù)口的车(chē)流量,进而增加运行效(xiào)率。但(dàn)实际情况(kuàng)中,由于车与车之(zhī)间无法互相(xiàng)感知,就很难形成协同。
信息不对称也是(shì)交通面临的一个难点。比如,由(yóu)于停(tíng)车位信息和导航系统不(bú)连通,很有可能路(lù)上不堵车,但却找不到停(tíng)车位;或者由于导航(háng)显示某条道(dào)路(lù)不拥堵,导致很多车都涌(yǒng)入(rù)那条路,反(fǎn)而引起拥堵。
交通(tōng)需求的不确(què)定,也为(wéi)交通治理带来了极(jí)大的(de)难度。“交通治理(lǐ)本质上(shàng)就是交通资源的统一调(diào)度和分配,尽管(guǎn)很(hěn)多(duō)专(zhuān)家都做了交通(tōng)流量预测研究,但(dàn)精准预测城市的交(jiāo)通流量非常困难。如果缺乏统一的(de)交通管(guǎn)理系统(tǒng),就无法确切获(huò)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(zhǎn)智慧交(jiāo)通,需要从基(jī)础设施层面(miàn)建立一个全面(miàn)感知的系统网络。如果(guǒ)没(méi)有感知体系,就无法实时监测和感知交通的运行状态(tài),缺乏大数据分析基(jī)础,难以做出及时、合理的决策。”
“智慧交通是要提升城市(shì)道(dào)路交通的整体通行能力,寻找全(quán)局最优(yōu)解。”郭仁忠院士表示:“从技术角度(dù)出(chū)发,以数字(zì)孪生(shēng)城市建设为背景,基于全面感(gǎn)知的系统网络,有可能(néng)掌(zhǎng)握整(zhěng)个城市的交通需求,计算城(chéng)市(shì)交通网络承载能力(lì)。”
现有地理信息尚(shàng)难(nán)满足智慧交通需求
“提高通行效率,需要从速(sù)度(dù)和密度两个维度出发。”
郭仁忠院(yuàn)士解(jiě)释,个(gè)体的出(chū)行速度(dù)并不能和整体的(de)道(dào)路(lù)通行率划(huá)等号,相同(tóng)的道路在不同的时间(jiān)也面(miàn)临不同路况(kuàng),车道限(xiàn)速需要与出行车辆的(de)密度相匹配(pèi)。如果在非高峰(fēng)期(qī),部分路段的限速(sù)可能并(bìng)没有意义,但在高峰时(shí)段(duàn),车辆限速就能够(gòu)提高整体通行(háng)效率。
基于一个实(shí)时监测和全(quán)面感知的系统网络,以及(jí)能够统一调度(dù)的系统平(píng)台,就有可能实现交通(tōng)资源的预约(yuē),实现远程预订(dìng)、远(yuǎn)程感应(yīng),把交通(tōng)需求(qiú)从不(bú)确定变(biàn)为确定,从未知变为已知,使全局优化成为可能。
郭(guō)仁忠院士(shì)表示:“如果能利用智(zhì)能网联汽车和智慧城市基(jī)础设施建(jiàn)设,让车与(yǔ)车之(zhī)间、车与路之间互相感知,就能(néng)实时获取车(chē)辆需求(qiú),预测整(zhěng)体流量,进而结合道路资源进行动态(tài)计算调配。那么包括路口的协(xié)同、停车位及路线的匹配等工作,都(dōu)将由(yóu)电子系统(tǒng)来完成,而非考验人(rén)的合作程(chéng)度,前面所提到(dào)的几个问题(tí)也就有(yǒu)望(wàng)得到解决。”
“无论是感知体系的建设、交(jiāo)通需求的预测还是道路资(zī)源的分配,‘双智’建设(shè)中(zhōng)的各种应(yīng)用都需要(yào)时空信息技术作(zuò)为支撑。”
郭仁忠院士称:“交通问题本身是个典型的时间与(yǔ)空间的(de)问题(tí)。面向智(zhì)能交通的需求,需要对时空特(tè)性做精(jīng)细的(de)刻画,也就(jiù)需要(yào)对城市(shì)道路交通基础设(shè)施和地理环境(jìng)做更加精细的表(biǎo)达。”
“从(cóng)系统性、完整性(xìng)和(hé)精细程(chéng)度(dù)而言,现阶段面向交通应用的地理(lǐ)信息表达仍然不足以支撑未来智慧交通的建设需求(qiú)。”
“以往的面向交通(tōng)的(de)地理信息(xī)表达主(zhǔ)要围(wéi)绕路网(wǎng)层面,但并没有深入到城市交通末端的(de)毛细血管中,没有延伸(shēn)到城市的(de)地(dì)下空间和各(gè)个小区中(zhōng)的道路。”郭仁忠(zhōng)院士表示:“但是,必须(xū)要对城(chéng)市整体交通环境的(de)精细刻画(huà)和(hé)表述,才能够支撑(chēng)真正点到点的智慧交通需求。”
“在技术层面,服务于智能交通的(de)地(dì)理信息及时空智能(néng)技(jì)术水平(píng)仍(réng)需进一步提高。在(zài)体制和(hé)机制层面(miàn),空间信息需(xū)要和其它智能交通技(jì)术充(chōng)分(fèn)集(jí)成、融合,并应(yīng)用(yòng)于实践(jiàn)。”
“智慧交(jiāo)通是一个各细分领域共同集成的工作。未来新(xīn)的工作(zuò)模式,可能是由地理(lǐ)信息、物联网、云计算、大数据、人工智能及交通其他领域的工程师共同工作(zuò),一起(qǐ)进行(háng)城(chéng)市智慧交通系统的开(kāi)发和运(yùn)营。”
空(kōng)间信(xìn)息不(bú)止是道具,还是舞台
“‘双智’将是(shì)一项(xiàng)非常复杂的(de)工作(zuò),要从理论、技术、工(gōng)程、应(yīng)用、政策、标准等(děng)多(duō)个维度推进。” 郭仁忠院士表(biǎo)示:“这(zhè)样(yàng)庞(páng)大的(de)生态系(xì)统,需要政(zhèng)界、业界、学(xué)界等各方(fāng)力量形成合力(lì),进行总体布局,完善顶层(céng)规划和布局。”
对于很(hěn)多人担心的成本问题,郭仁(rén)忠院士表示:“交通问题造成巨大的城市(shì)运行成本(běn),与这(zhè)个(gè)成本相比(bǐ),智慧(huì)交(jiāo)通的投入是(shì)‘小钱(qián)’。当然,如果把(bǎ)整个(gè)城市的交通系统进(jìn)行数字化(huà)改(gǎi)造,成本(běn)的(de)确会很(hěn)高,但我(wǒ)们可以(yǐ)采(cǎi)用分布实施的(de)策略,将数字化改造(zào)和智慧化应用匹配起来梯度(dù)推进(jìn),以应用(yòng)引导改造(zào)。这(zhè)样,整体的(de)建设(shè)成本也会随着应用推进和价值的产出而(ér)不再成为障碍。”
“这样一个具有(yǒu)创新性和探(tàn)索(suǒ)性的大型(xíng)工程,不(bú)可(kě)能同步将所有基础设施规划好(hǎo)、建设(shè)好,然后再来做场景的(de)应用,不仅(jǐn)是投入太集中的问题,时间上也(yě)等不起(qǐ)。此外,由(yóu)于技术的不断更新(xīn),基础设施的(de)改造也必然是一个迭代(dài)过程,所以,必须将(jiāng)智慧城市基础(chǔ)设(shè)施建(jiàn)设和相关应用场景开发协同起来(lái),相(xiàng)互成就,也就是要‘协同发展’。”
郭仁忠院(yuàn)士提示,不同(tóng)地(dì)区应该基于自身基础设(shè)施状况(kuàng)、发展条件和现实需求研究(jiū)谋划(huá)因地制宜的协同发(fā)展规划和(hé)策略。
“在(zài)数字化的大(dà)趋(qū)势下,交通管理的模(mó)式、对象、技术条(tiáo)件都会发生(shēng)变化(huà),智慧城市基础设施与智能网联汽车(chē)的协同发展(zhǎn)能够让我(wǒ)们以全新的思维方式和行为模(mó)式来治理交(jiāo)通,可(kě)能给智慧交(jiāo)通(tōng)发展(zhǎn)带来(lái)重大转型和根本性进步。”
郭仁忠(zhōng)院士总结(jié):“这意味(wèi)着重(chóng)构交通的相关(guān)理(lǐ)论(lùn)体系和行为范式。”
“技(jì)术(shù)研发(fā)是为了(le)应用落地。当需求更加清晰(xī),技术研发的(de)目(mù)标也会更加明确(què)。包括空(kōng)间信息在内各(gè)领域技术的集成(chéng)和融合,也将顺应(yīng)场景需求自然发展(zhǎn)。”
传统(tǒng)的时空数(shù)据获取方式将发生转变,部分位置数据获取可(kě)能不再需要专门的测绘人员去人工采(cǎi)集,而是(shì)被车联网(wǎng)感知等自动化方式所替代。
对于空间信息(xī)产业面临的新形势,郭仁忠院士(shì)表示:“智(zhì)慧交(jiāo)通对地理信息的需求是长期存在的,数据仍然(rán)需要被获取(qǔ)、加工处理(lǐ),只是形(xíng)式有所变化。由(yóu)于应用的(de)集成化,每一项应用(yòng)均(jun1)需要多专业、多行业协同,这必然引发企(qǐ)业的(de)规模化和跨行(háng)业、跨领域(yù)发展,少部分企业可能(néng)会(huì)感觉短时(shí)间内生存空间受到影响,但空间信(xìn)息(xī)产业整体(tǐ)是在不(bú)断发展壮大的。”
“在(zài)整个智慧城市的运行当中,空间信息的(de)作(zuò)用再怎么预估(gū)都不(bú)过(guò)分。”
“现实(shí)中,无论是(shì)生产、生活还(hái)是资(zī)源(yuán)利用、环境治理,所有事(shì)情都离不开地理空间(jiān)。在以往(wǎng)的数字化工作中,地理信息系统(tǒng)往往作为一个工(gōng)具被使(shǐ)用,但在智慧城市等全局性(xìng)的数字(zì)化场景当中,空间(jiān)信(xìn)息不(bú)再仅是一个工具,而且也是一个舞(wǔ)台。各个产业都可以基于空间(jiān)信息的舞(wǔ)台‘演(yǎn)出(chū)’自己的剧(jù)目,智慧交通、智慧环保、智慧水务(wù)等等,不(bú)一而足,这将是新时期空间信息产业的本(běn)质性(xìng)变(biàn)化。”