原创《在城市规划体系中体现智慧城市建设需求》
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随着信息技术的不断发展,城市信息化应用水平不断提升,智慧城市建设应运而生.当下,探讨智慧城市规划建设与城市规划体系的结合方式,用以促进智慧城市建设的规范化、标准化,对智慧城市落地实施具有重要意义.
在国家城镇化进程中,随着城市规模不断扩大,大城市数量和人口比重不断增加.因此,对于资源环境形成较大压力,导致一些特大城市规模急剧膨胀,已经逼近或超过区域资源环境承载能力.与此同时,智慧城市随着技术的不断进步,逐渐从概念走向具现,赋予城市运行监控、城市精细化治理、城市发展模拟分析等多方面能力,成为解决大城市发展问题的重要手段之一.
目前,城市规划体系普遍已考虑通信管道、数据中心（通信局房）、基站等建设需求.而智慧城市下的新型设施设备,如物联终端、视频监控等,其建设需求大规模爆发,势必对于城市规划特别是公共设施的建设提出新要求.且根据信息技术发展趋势,5G、边缘计算、物联网等技术和设施,对于末端空间的要求呈现为小空间、大数量、广分布的特点,其建设需要与建筑、道路、灯杆、市政设施等相结合.因此,城市规划体系中,在对备类建筑体以及公共设施规划时,需要体现智慧城市建设需求并做相应的配套预留.
此外,城市建设在向智慧城市迈进的同时,新的信息技术手段不断融入城市规划体系中,从建筑信息模型( BuildingInformation Modeling,简称BIM)到城市信息模型(CityInformation Modeling,简称CIM),信息技术已逐渐能够为城市规划建设提供全息三维模型.这对于城市规划设计的数据模拟、城市建设期间管理、城市建设完威后运营,都有重要意义.当然,为了能够实现城市数字化、智慧化全过程管理运营模式,在建立城市信息模型的基础上,还需完成大量城市感知建设以及平台运营维护工作.
由此可见,智慧城市规划与城市规划建设已密切相关,城市规划将逐渐向智慧城市与城市规划融合设计的方向发展.
智慧城市规划总体设计
智慧城市规划一般按照全面感知层、基础设施层、能力平台层以及智慧应用层的架构进行总体设计,这种架构有利于智慧城市基础设施的集约化建设,强调模块化和共享化,有利于智慧城市各组成部分的技术迭代演进.
全面感知层,主要指物联网末端感知设备,实现对于城市各类数据的实时采集,包括图像、数字、状态值等各类数据格式.全面感知层可实时采集城市运行数据,为上层大数据分析、城市信息模型、智慧应用等提供数据基础.
基础设施层,包括承载数据传输的网络,及承载硬件设备的各类物理设施.通过网络以及基础设施的统一建设,为智慧城市建设发展提供承载空间.基础设施层建设是否考虑周全将直接影响到智慧城市能否实施及其发展潜力.
能力平台层,主要将智慧城市共性类的能力进行共享化与平台化,以此为上层智慧应用创新开发提供便利环境.能力平台层也将根据信息化技术演进而不断发展,现阶段在大数据、人工智能、物联网统一开发、云计算、城市信息模型等方面需进行集约化能力建设.
智慧应用层,覆盖城市治理、产业发展、生活服务等各个领域,主要强调创新与迭展.
智慧城市总体为软硬件集成的复杂系统,其各层对于城市规划的影响程度不一.
城市需要感知的数据较为庞杂,全面感知层建设对于城市空间具有小空间、大数量、广分布等特点,且感知设备铺设量往往与市政设施数量情况、城市功能布局等密切相关.该部分建设内容可以通过对市政详细设计以及城市各区块详细规划提出原则性要求,建议市政设施以及备类功能建筑,预留一定智慧设施安装空间以及市电线路.随着传感技术的不断成熟,越来越多的感知层建设要求亦趋于清晰,上海市经济和信息化委员会于2018年6月发布了《新型城域物联专网建设导则（2018版）》已针对众多感知设备的空间、电力等资源提出要求.
基础设施层与城市详细规划强相关,需要向城市详细规划提出通信管道、机房、数据中心等空间及其配套资源等方面的具体要求.该部分量化要求可基于用户数、城市功能规划等城市规划成果进行建模.根据信息化发展趋势,城市详细规划中需特别注意移动通信基站以及末端信息机房需求.在移动通信基站方面,根据移动通信技术演进所揭示的规律,基站密度越来越密,从2G时代的500米~650米、3G时代的400米～550米到4G时代的350米～450米,预计5G时代基站密度将小于300米.在这种情况下,基站增址难的问题将更为突出,这就需要在城市详细规划体系中考虑基站预留的问题.考虑SG以及未来移动通信发展需要,建议在城市详细规划时对每个合适高度的建筑强制性要求提供基站建设空间及资源预留,对于大体量建筑及地下空间还需预留室内分布式系统建设空间及资源.如果条件成熟,甚至可考虑将此部分设计与建筑设计相统一.末端信息机房是指靠近用户侧的小区、商务楼等位置的机房,随着网络设备的下沉趋势、块数据及低时延要求下的边缘计算发展,对于末端信息机房数量要求越来越多、空间要求越来越大.因此,同样需在城市详细规划时要求各个建筑都预留一定末端信息机房空间,且末端信息机房位置需便于通信管道接入.
能力平台层与智慧应用层以软件为主,其对于城市详细规划的要求主要体现为数据中心规模以及专网规模,该部分在基础设施层规划时通过预测模型的方式体现.新型信息基础设施建设难点
纵观智慧城市建设的整体架构,能够对于城市详细规划提出具体量化或原则性要求的主要为全面感知层和基础设施层.因此,将信息基础设施含义扩展,形成“新型信息基础设施”,兼顾感知层和基础设施层两部分的建设要求,并将其纳入城市详细规划体系,以此为智慧城市发展建设做伏笔.
要完成新型信息基础设施的硬件设施布设,需要建设末端安装空间、管道、机房以及数据中心等领域的相关设施.
末端安装空间：智慧化集成预留,即智慧灯杆等各类市政设施的智慧化集成所需资源预留；基站点位预留,即考虑高于20米的建筑都进行基站安装平台的预留；室内以及地下空间资源预留,需考虑分布式系统的安装空间及配套资源预留,根据场景需要考虑选择适合的定位技术构建室内定位能力.
管道：根据通信用光纤网络、信息化专网等需求,预留信息化管道资源,并与城市详细规划其他专业管道相结合,可采用管廊、管沟、预埋管道等多种方式实现.
机房以及数据中心：根据城市大小以及功能布局情况,构建起数据中心、汇聚机房、接入机房、末端机房等多层次架构的机房资源布局.
此外,在新型信息基础设施建设中,还需要体现共建共享、前瞻性两个原则.
对于基础设施层级,在规划建设时须贯彻共建共享原则,以提升资源利用率,避免建设浪费.在当前中国移动、中国电信、中国联通以及广电网络等多家运营商齐头并进的格局下,国家已通过组建中国铁塔的方式推行移动通信基站的共建共享,而在管道资源、机房资源等方面的共建共享大多为地方政府通过专业公司推行.
新型信息基础设施大多需要进行预留预埋,而信息技术具有快速发展迭代的特性.因此,新型信息基础设施建设在进行建设规模预估时需要具备一定前瞻性,设定一定的冗余系数,预留充足的资源以备未来信息技术发展需要.
然而,完全按照建设内容和原则完成新型信息基础设施建设并非易事.
首先是共建共享的模式,即多家运营商竞争格局下,如何尽量实现共建共享,以最大化利用城市空间.目前移动通信2G、3G、4G乃至5G等多种制式共存,在同一站址很难实现三家运营商多种制式移动通信基站的共建.在这种情况下,如何进行移动通信基站站址规划与资源预留,需要规划工作人员根据切实情况做进一步思考与研究.
其次是前瞻建设量的把握.前瞻建设量需要合理把握,以使投资在可控与合理范围内,既要避免造成发展瓶颈也要避免资源浪费.
最后是智慧城市发展的技术多样性对于资源的不同需求.智慧城市涉及领域较多,实现技术与方案多样.如在物联网应用领域,选用不同的通信方式、传感技术,会导致对于末端安装空间、管道、基站的需求不尽相同.如何把握这些不确定性需求的资源预留,对于智慧城市规划建设仍存在一定困扰.
规划工作建议
针对智慧城市规划建设工作中存在的难点,未来可采用多种途径不断完善智慧城市规划工作方法与内容,从而推动智慧城市的落地建设与可持续发展.
集约化与灵活性相结合.智慧城市强调共建共享原则是为了实现集约化建设,避免重复投资与资源浪费,但一味追求共建共享也会丧失网络建设的灵活性.因此,在规划工作中,应当把握好集约化与灵活性的平衡关系.如在移动通信基站共建共享方面强调共建,即应避免同一站址只建设一家运营商单一制式的移动通信基站；尽量共址,即同一站址如果资源条件和环境条件允许下,应尽量建设多家运营商多种制式的移动通信基站.以此为原则,在移动通信宏基站站址规划时,首先按照边缘速率、人口密度、用地功能布局等因素建立业务模型,再通过在业务模型中考虑适当的共建共享的同址率,最终确定规划区域内宏基站数量的合理区间.
最大化保障信息基础资源预留.对于前瞻建设量的把握,要求规划设计单位多接触前沿信息技术,能够把握信息技术对于各类资源需求变化的发展趋势,从而能够将城市发展与数字化、智能化发展趋势相结合.
定标准与导则.对于智慧城市兼容多样性技术,建议由政府牵头,组织相关行业协会以及企业共同推动上海市智慧城市建设的标准化建设,并制定智慧城市建设标准与导则.一方面,对于智慧城市技术选型有一定约束性,从而走出有自身特色的智慧城市建设道路,推动信息产业发展；另一方面,对于智慧城市建设的开放性与兼容性进行规定,推动数据、能力平台与智慧应用的开放共享.
加速智慧城市规划与城市规划体系的融合.智慧城市建设对于城市空间、能源供给、预留预埋等方面的要求越来越高.这就要求在城市规划早期就应对智慧城市建设所需资源进行考虑.因此,应加快智慧城市规划与城市规划体系的融合,在城市控制性详细规划、城市各专项规划、地块出让导则、公共设施各专项设计及建筑设计时,都应强制性增加相应的信息化建设内容,兼容智慧城市建设需求.
建设智慧城市有利于实现城市可持续发展、引领信息技术应用、提升城市综合竞争力.通过将智慧城市规划与城市规划体系密切结合,有助于推动智慧城市建设向规范化、标准化迈进.相信在不久的将来,我国能够出现一批智慧城市建设国际标杆性案例,真正实现“城市,让生活更美好”.
城市建设论文参考资料：
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