城市GIS-数字城市的发展和展望与智慧城市.ppt
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8.5数字城市的发展和展望智慧城市,一,数字城市的发展,智能城市的应用领域,二,内容提要,前景展望与建议,四,智能城市建设中的主要支撑技术,三,来源：
世界城市化前景,联合国2010年最新发布报告显示：
中国的城市化进程极为迅速，目前全球超过50万人口的城市中，有四分之一都在中国。
从1980年到2010年的30年间，共有185个中国城市跨过50万人口门槛。
预计到2025年，中国又将有107个城市加入这一行列。
数字城市具有巨大的发展空间,2008年成为了人类历史上具有标志性的一年，在这一年，世界城市人口首次超过农村人口。
预计到2050年，城市人口将达到总人口的70%。
SEOUL（首尔）SINGAPORE（新加坡）TOKYO（东京）HONGKONG（香港）STOCKHOLM（斯德哥尔摩）SANFRANCISCOANDSILICONVALLEY（旧金山，硅谷）TALLINN（塔林，爱沙尼亚首都）NEWYORK（纽约）BEIJING（北京）NEWSONGDOCITY（松岛新城，韩国）,2007年，基于宽带速度、宽带费用、无线接入、技术采用和未来潜力等多个因素，TheAge公布了全球十大数字城市排名：
数字城市的进展,韩国的“松岛新城”,“松岛新城”位于韩国第二大港口城市仁川滨水区，占地约607.5公顷，大约相当于曼哈顿市区，全是填海而造，离首都首尔不到65公里。
预计2014年完工后，城市的社区、医院、公司和政府机构将实现全方位信息共享；数字技术深入住户房屋、街道和办公大楼，像一张无形的大网把城市支端末节连为一体。
一把钥匙解决一切：
需一张智能卡，居民就能轻松完成付款，查询医疗记录和开门等等一系列琐事，人们的生活将变得非常便利。
“这里的所有空间都会用网络和高科技控制系统联系起来。
在这里将有智能家居，智能商店，智能学校，医院和银行。
所有的日常杂事都能依靠高科技IT技术帮你自动完成。
”,日本数字城市方面的理念,数字城市生活justaclick,我国对数字城市建设的推进,数字城市的概念,数字城市的概念：
在城市规划建设与运营管理以及城市生产与生活活动中，利用数字化信息处理技术和网络通信技术，将城市的各种数字信息及各种信息资源加以整合并充分利用。
内涵：
1）数字城市源于数字地球，城市作为信息产生、应用、辐射最重要的枢纽，又是维系数字地球框架的重要节点。
2）数字城市是一个不断发展和演绎的理念，其内涵在不断丰富。
物联网（InternetofThings，IOT）是把传感器、RFID等感知技术、通信网与互联网技术、智能运算技术等融为一体，实现以全面感知、可靠传送、智能处理为特征的，连接物理世界的网络。
物联网使“数字城市”有了更丰富的内涵智能城市,智能城市是数字城市发展的高级阶段,智能城市更加强调：
城市信息的全面感知，以及城市生活的智能决策与处理。
物联网总体架构,物联网架构：
可分为感知层、网络层和应用层等三层。
传感器网络,通过物联网，可以帮助实现人类社会与物理世界的有机结合，使人类可以以更加精细和动态的方式认知世界，并进行管理与控制，从而极大地提升了人类认知世界和处理复杂问题的能力。
物联网技术成为各国的重要发展战略,物联网-未来信息化战略的重要内容,共同点:
融合各种信息技术，突破互联网的限制，将物体接入信息网络，实现“物联网”在网络泛在的基础上，将信息技术应用到各个领域，从而影响到国民经济和社会生活的方方面面未来信息产业的发展是由信息网络向全面感知和智能应用两个方向拓展、延伸和突破。
日本：
2009年8月i-Japan战略,欧盟：
2009年6月物联网行动计划,美国：
将智慧地球上升至国家战略层面，认为是21世纪重获竞争力的关键,强调传感等感知技术的应用，提出建设智慧型基础设施,具体而务实，强调RFID的广泛应用，注重信息安全,在u-Japan的基础上，强调电子政务和社会信息服务应用,韩国：
2009年10月传感器网络发展,我国政府提出要加快物联网的发展,2009年8月7日，温家宝总理在无锡考察时，指出要大力发展传感网，掌握核心技术2009年11月3日，向首都科技界发表了题为让科技引领中国可持续发展的讲话：
着力突破传感网、物联网关键技术，使信息网络产业成为推动产业升级、迈向信息会的发动机。
重视自主创新支持民族产业,2010年6月7日：
中国科学院第十五次院士大会、中国工程院第十次院士大会,加快发展物联网技术，重视网络计算和信息存储技术开发。
要积极发展智能宽带无线网络、先进传感和显示、先进可靠软件技术，建设由传感网络、通信设施、网络超算、智能软件技术构成的智能基础设施,智能城市成为物联网发展的重要领域,智能城市将能够带动交通、物流、医疗、家居以及工业、农业、金融服务业等领域的发展，促进传统产业转型和技术革命，推动战略新兴产业跨越发展。
智慧地球,感知中国,智能城市,一,数字城市的发展,智能城市的应用领域,二,内容提要,前景展望与建议,四,智能城市建设中的主要支撑技术,三,智能城市涉及的应用领域,智能城市的应用领域,智能交通,数字旅游,电子政务,智能建筑,智能医疗,智能电网,智能油田,智能家居,公共安全,环境监测,智能物流,
（一）智能交通,交通事故频发在全世界，每年有70万人死于道路交通事故，意味着每50秒就有一人死于车祸，每两秒种就有人因交通事故受伤或致残。
公安部提供的数据显示，2009年我国共发生道路交通事故23万余起，造成近6.8万人死亡，直接财产损失9.1亿元。
交通拥堵情况日益严重洛杉矶社区平均每年在找车位上浪费的燃油可供一辆空车绕地球38圈。
美国每年交通拥塞造成的损失高达780亿美元。
未来城市的智能交通应具有以下特点：
环保、便捷、安全、高效、可视、可预测,目前，城市交通面临的问题：
智能交通的应用,应用大量传感器组成网络并与各种车辆保持联系，监视每一辆汽车的运行状况，如制动质量、发动机调速时间等等，并根据具体情况完成自动车距保持、最佳行车路线推荐、潜在故障告警等功能，使汽车可以保持在高效低耗的最佳运行状态。
极具前景的智能交通应用：
出行交通信息服务行车路线诱导道路交通控制共乘和预约服务,公共交通管理电子付款服务自动路测安全检查危险品事故处理等,出租车不规范运营监察出租车调度突发事件预测与应急商业价值区域挖掘,智能交通应用案例,斯德哥尔摩通过收取拥堵费减少了车流：
瑞典斯德哥尔摩交通拥挤非常严重。
构建一套系统，自动向在周一至周五（节假日除外）6:
30到18:
30之间进出市中心的注册车辆收税。
通过使用RFID技术以及利用激光、照相机和系统技术的先进自由车流路边系统，设计了一个随需应变的解决方案，可以检测、标识车辆，并收取费用。
效果显著：
交通拥堵降低了25%（远远高于预期目标），交通排队所需的时间下降50%，出租车收入增幅超过了10%，城市污染级别下降10%和15%。
并且，每天新增四万名公共交通工具乘客。
智能交通运输,实时交通信息,一卡通：
交通一体化,道路收费,智能汽车将迅猛发展，中国联通、中国移动与上汽、长安汽车等公司已经开展战略合作。
中国汽车技术研究中心研究数据显示：
中国汽车产量和销量将进一步增加，预测2010年全年汽车销量将突破1500万,
（二）智能电网,什么事都不做时产生的花费每年美国不可靠的电力所造成的损失多于1000亿美元.相当于花一美元买电，同时还得付出30美分的停电损失。
仅扰动和断电（不计大停电），美国每年的损失就达790亿美元。
2003年8月的大停电造成:
$60亿，5000万人受影响。
纽约趸售电价中23是阻塞成本，它们全部转嫁给用户。
为了解决这些问题，国际上形成了一些大型科研群体，开展面向未来智能电网的研究。
2003年，美国能源部：
Grid2030；2004年，GridWise组织：
GridWise2005年，美国电科院：
IntelliGrid；2006年，欧洲技术论坛：
SmartGrid其他相关：
SHG（selfhealinggrid）、ModernGrid等项目。
智能电网,国外已开展的一系列相关研究,TheModernGridStrategy,SmartGridactivitiesatUSDepartmentofEnergy（includingGridWise）,PowerSystemsEngineeringResearchCenter,ConsortiumforElectricReliabilityTechnologySolutions,NewYorkStateEnergyResearchandDevelopmentAuthority,CaliforniaEnergyCommissionPublicInterestEnergyResearchProgram,EuropeanUnionFrameworkPrograms,坚强智能电网以坚强网架为基础，以信息通信技术为支撑，以智能控制为手段，覆盖所有电压等级的各个环节，实现“电力流、信息流、业务流”的高度一体化融合。
智能,发电,输电,变电,配电,用电,调度,2009年5月21日，国家电网公司在国际特高压大会上正式提出建设“坚强的中国式智能电网”。
国内智能电网进展情况,ElectricalInfrastructure,“Intelligence”Infrastructure,智能电网的本质是电力网络与信息网络的融合,来源：
TheIntelligentGrid,中国每年有100万人死于心梗，大约每30秒就有一人因此死亡。
国际心肺复苏与心血管急救指南指出，溶栓治疗的时间如延误1小时，死亡率增加20%。
欧洲心脏病学会和美国心脏病学会都建议：
要努力将救治控制时间控制在90分钟内。
我国情况，2008年对北京各医院调查显示，患者从进医院到实施手术的平均需时138分钟。
面临的问题：
急救车出行难。
北京急救中心数据显示，过去几年急救中心从接到电话至到达现场的平均时间在13分钟，随着交通的恶化可能需要半个小时。
而美国基本能保证在10分钟内赶到病发现场。
信息化装备跟不上。
美国大多数救护车安置了心电图设备，可在路上进行心电监测，并将结果上传至医院，数据显示，28.5%的心梗患者受益于路途检查。
我国医疗信息网络不发达，急救车送来的人，往往需要从头到脚查一遍，拖延了抢救时间。
美国每年出现220万起因手写处方而导致的配药错误，电子病历将可以防止10万人因医疗疏失而死亡。
（三）智能医疗,我国现有医疗信息化水平与国外还存在一定的差距,各医疗服务机构之间通过遵循标准的信息系统构建有机的医疗服务生态链。
一体化城市综合医疗环境,无缝医疗环境,各机构之间：
互联互通协作反应快捷、行动有序,智能家居概念的起源甚早，但一直未有具体的建筑案例出现，直到1984年美国联合科技公司将建筑设备信息化、整合化概念应用于美国康乃迪克州哈特佛市时，才出现了首栋的智能型建筑，从此也揭开了全球智能家居的序幕。
（四）智能家居,目前，智能家居存在的问题：
1）缺乏统一的规范和标准；2）产业链需要进一步整合；3）各种家电设备与技术有待进一步融合。
智能家居目前的业务分类,自动抄表,通过电表、煤气表、水表设备联网，使得提供电、煤气、水的公司能够通过网络直接读取表的读数，节省了资源和成本。
背景,内容,目前传统的抄表收费方式存在着多种问题，比如入户难，成本高，劳动强度大。
技术,传感器网络，短距离通信，移动通信,“自动抄表”成为目前欧美的主流物联网业务之一,智能家居的发展趋势,舒适丰富的生活环境安全有效的防御体系方便灵活的生活方式高效可靠的工作模式,智能终端用户的调研结论,2010年6月调查结果显示：
即使在短期内会影响他们的消费习惯及行为，大多数美国人（79%）仍然愿意贡献自己的力量以帮助他们的国家战胜将要面临的能源挑战。
如果使用智能电表、自动调温器、智能家电等，能更好地管理他们的能源使用，88%的用户希望能够采用这些智能化的设备。
通用电气能源集团委托进行用户调查以更好地获知民众对智能仪表以及智能电网的认识.StrategyOne公司通过电话对1000名美国民众进行了调查,该调查问卷由六个多项选择题组成.在95%置信区间下,此项针对美国用户（n=1,000）的调查误差幅度为+3.1%.,（五）智能建筑行业现状分析,立身IT技术建筑是一个可控的、可管理的、可连接互联网的个体简单设置一个WebServer即可以通过网络控制整个建筑节资、节能、环保、安全、舒适，积极关注稀缺的资源节能、实现更少的碳排放据有关资料统计，照明与空调的耗能在写字楼和酒店分别占86和73，有很大的节能空间基础技术的中立性兼容当前应用的绝大部分技术采用柔性标准，确保技术可行性采用的技术必须是开放的，不被任何单独的实体控制关注信息模型，覆盖从设计到运营的广泛需求，更方便的互操作性,Buildings2.0：
2007年2月迪拜BuilConn年会上率先全面发布,电子政务的发展已成为现代信息化最重要的领域之一。
目前全世界90%以上的国家都在不同程度地着手推进电子政务，将其作为提高区域核心竞争力的重要手段。
美国是“电子政务”概念的提出者，90年代美国政府就开始推动电子政务。
欧盟在电子政务建设中所做的主要工作：
支持相关50项电子政务科研项目；制定并实施“e欧洲2020”行动计划；制定并完善电子政务相关法规；研究并推行欧盟成员国行政部门间的信息交换。
目前，根据欧盟的最新统计，大约有72%的公众使用了电子政务。
2010年5月19日，欧盟公布了“欧洲数字计划”，以进一步提升其电子政务的水平。
（六）电子政务,构建电子政务便民服务平台，建设信息共享和服务联动体系,逐步提升系统的智能处理水平并增加提升决策效率的功能,世界旅游市场发展趋势,中国旅游市场发展趋势,联合国世界旅游组织预测，到2015年中国将成为世界上第一大入境旅游接待国和第四大出境旅游客源国。
国务院规划到2015年旅游业增加值占全国GDP的比重提高到4.5%，占服务业增加值的比重达到12%。
旅游业将成为我国国民经济的重要产业。
旅游业成为全球经济中发展势头最强劲和规模最大的产业之一。
以中国为代表的亚太地区，在世界旅游业中的地位日益提升。
旅游业在国民经济中的地位不断提升。
旅游业发展更加注重全面效益。
发展农村旅游是贯彻落实党和国家战略决策的重要任务。
（七）数字旅游,民俗文化介绍,定位,视频购物,搜索驴友,视频分享,视频监控、报警,购物,视频网站,社交网络,酒店智能终端,电子菜单,声控淋浴,交通工具推荐,智能导航,无所不在高速网络,功能强大的业务平台,酒店智能识别系统,晚餐,数字旅游涉及的应用领域,商铺/美食资讯,位置及地图,应用聚合平台,应用及能力层,北京旅游/购Widget,1,2,用户到达目的地打开Widget,4,3,推送机主附近景点分布图、商铺打折信息、搜索、SNS评论界面,到达商铺商铺介绍提示,5,监测到外地用户到达北京推送北京游/购Widget链接,用户进行Widget下载,商场、店铺介绍视频推送,7,其他能力,8,视频通话询问是否满意,边缘感知点,智慧的基础网络,智慧的云平台,6,用户点击观看,应用案例旅游信息推送,应用商店,（八）智能油田,智能油田的概念：
智能化油田是数字油田建设的高级阶段，是在油田数字化的基础上，通过建立覆盖油田各业务的知识库和分析、决策模型，为油田生产和管理提供智能化手段，实现数据知识共享化、科研工作协同化、生产过程自动化、系统应用一体化、生产指挥可视化、分析决策科学化。
智能油田的核心是：
油田的信息化、自动化、智能化。
国外在智能油田方面的研究,国外启动了一系列智能油田的研究:
雪佛龙德士古（Chevron）提出的“信息油田（i-Fields）”；壳牌（Shel1）“聪明油田”（SmartFields）；英国石油（BP）“未来油田（FieldoftheFuture）”一些大型公司也开展了很多新技术的研究：
英国帕吉特（PEGETE）公司的小型虚拟现实可视化系统、油田可视化辅助决策系统、数字油藏平台、“智景平台”技术；斯伦贝谢公司（Schlumberger）推出GigaViz可视化、解释和属性分析系统；兰德马克公司（Land-mark）制定了勘探开发一体化决策系统，并建立了数据银行PetroBank。
油井及石油管道的安全监测与维护,使用传感器、传感器网络等技术进行安全监测与告警,挑战：
寿命长、低成本、低功耗、易部署、自配置,漏油监测与漏油定位系统,流速统计表,高精度的压力测量，以保证在整个管道监测的准确,来源：
ABB公司,（九）公共安全,我国每年因公共安全问题造成的经济损失达6500亿元，约占GDP总量的6%，这些问题每年夺去20万人的宝贵生命。
目前，我国应对公共安全的研究主要集中在应急管理方面，在面向爆炸、生化、毒气、核辐射等反恐防恐、突发公共安全应急事件等大规模监控与指挥网络以及安全空间规划体系方面的研究有待加强。
现有的应急指挥系统存在着以下不足：
缺少丰富的现场信息获取手段有线网络易受损/破坏、覆盖有盲区视频/图像布设固定指挥平台不能快速到达现场警车/单兵技防手段有限指挥中心信息显示形式单一,我国公共安全技术及应用现状,3、流动检测（爆炸物等）综合监测手段,4、控制机房防入侵措施,地铁,1、地铁进风口保护措施,5、站台反恐手段,2、列车预警设备,城轨站点涉及的安防技术,平安城市,城市公安局中心控制平台,视频监控,群众举报,紧急调度,信息采集、决策咨询、群众沟通、警力调度于一体的平安系统,（十）环境生态监测,生态监测系统通过传感器收集包括温度、湿度、光照和二氧化碳浓度等多种数据。
可应用的领域：
森林监测、森林观测和研究、湖泊监测、火灾风险评估、野外救援等。
火灾风险评估,水质监测,中国正面临严重的水污染问题。
中国是全球人均水资源最贫乏的国家之一，而就在这样一个国家，水污染事件频发、水污染物排放量居高不下，中国水污染现状严峻。
太湖水污染事件、松花江水污染事件中国有一半的城市地下水污染情况严重，一些地区甚至出现了有河皆干、有水皆污的现象。
全方位环保监测平台,生产现场监测,土壤监测,水质监测,综合智能处理,大气监测,综合环境监测、分析与预警平台,综合利用各类宽带接入手段覆盖重点地区，重点企业，重点行业实时发现，实时治理,水文监测,泥石流监测,食品安全及溯源,农场1）种子2）化肥3）喷雾4）灌溉/施肥5）耕田6）收割,从育种开始,加工将RFID与EPC系统打包，扩增农产品信息,供应链EPCsystem系统兼容，感知型环境可进行追踪,消费者可查询品质保障协议并从EPC码中获取产品历史信息,（十一）智能物流,YankeeGroup在一份研究报告中指出：
消费品和零售业由于供应链效率低下而造成的损失每年约400亿美元，相当于销售额的3.5%。
智能物流绿色供应链,销售商,物流单位,制造商,原材料厂商,绿色供应链,构建企业间的信息共享和交换平台；以龙头企业的生产制造为核心，以绿色认证手段带动上下游各个环节厂商提升自身的节约和环保的水平，打造绿色供应链，通过各方协同努力降低区内整体资源消耗。
一,数字城市的发展,智能城市的应用领域,二,内容提要,前景展望与建议,四,智能城市建设中的主要支撑技术,三,智能城市的主要支撑技术,新型感知技术高精度、新型传感器低成本RFID技术智能仪器仪表技术网络通信技术三网融合下一代网络技术宽带无线通信技术短距离无线通信技术应急通信技术数据运算与智能处理技术数据中心云计算技术数据挖掘技术数据存储技术信息安全技术,城市空间信息技术3S（GNNS、RS、GIS）技术信息采集与集成处理技术电子地图技术大面积建筑群体的高效三维建模技术及3D-GIS技术城市时空变化的动态模拟技术虚拟现实与城市仿真技术城市卫星（航摄）影像应用系统、GPS等。
物联网涉及的关键技术,物联网关键技术：
总体架构标识资源安全隐私网络管理嵌入式系统微机电软件和算法电源和储能新材料等,我国近期信息化预期达到的目标,宽带用户数量达到2.5亿，3G用户数量达到4亿，网民数量达到6.2亿；其中，光纤2000万户，企业带宽达到100Mbps，城镇带宽达到20Mbps，乡村带宽达到4Mbps。
政府、企业、学校、医院等宽带覆盖率达到100%。
三网融合：
2010年至2012年为试点阶段，制定“三网”融合试点方案，初步形成适度竞争的产业格局，完成12个城市的试点；2013年至2015年为推广阶段，全面推进“三网”融合，掌握一批核心技术，形成新的产业价值链。
网络融合的内涵：
从分离的网络、分离的业务演进到统一融合的网络来提供各种业务。
网络融合不是全业务牌照发放的概念网络融合的动力是降低成本，增加利润，同时也是用户的需求、业务发展的需求网络融合涉及承载网、业务控制、接入网、驻地网、FMC、终端、应用等各个领域网络融合是业界长期追求的目标，也是个长期的过程；,三网融合的内涵与目标,通过对电信网的改造、提升，形成融合的网络来提供各种电信和广电业务通过对广电网络的改造、提升，形成融合的网络提供各种广电和电信业务鼓励技术创新，形成新的产业价值链，改善电信、广电的运营管理水平，提高竞争力可方便、快捷地提供新型的综合业务，满足用户需求,三网融合的目标,更严重的问题是，如果电信运营商和广电部门都进行FTTH的接入，将会造成严重的重复建设，并给用户带来极大的不便。
为此，建议驻地网采用统一、融合的方案，如下图所示。
能够避免光纤接入的重复建设，使得用户真正实现可以任意选择不同运营商或广电业务，同时促进运营商更好地提高网络质量，搞好服务工作。
这也是国际电联（ITU-T）对下一代网络标准中要求的一项重要内容。
海量数据的存储与处理成为新的挑战,一个摄像头每小时产生400MB数据25921936解析度，每秒30帧一个典型城市有1600个摄像头监测7000平方公里每天15TB每月460TB每年5.6PB,随着信息化程度的深入，未来数据将呈现爆炸式的增长，进而带来能耗、数据安全性等相关问题。
云计算的作用：
1）节约资源；2）数据挖掘与处理,云计算在数字城市中的应用,其他共性支撑技术,1.管理技术-感知网络管理-服务管理-互联网管理-地址标示管理2.安全和隐私-智能感知网络的低能耗安全算法-个体隐私信息保密技术-面向动态物流的服务访问控制技术-物联网终端木马与病毒防治技术-基于PKI体系的一体化认证技术-海量感知数据快速检索与分类算法3.优化技术-能量优化-复杂度优化-性能优化-成本优化,一,数字城市的发展,智能城市的应用领域,二,内容提要,前景展望与建议,四,智能城市建设中的主要支撑技术,三,生活在2020年的某一天,回家不再用钥匙，3D人像识别智能电网能量转换链无处不在通信更加便捷，随时随地的通过视讯系统进行工作，远程办公、远程医疗、远程教学不再是梦想安全、节能、方便的智能型电动汽车实时路况导航，智能停车，智能公共交通城市更加安全、人性化。
建议,从国家层面和城市层面：
统筹数字城市的整体规划、确定数字城市基本框架，进行合理的顶层设计；统一规范、统一标准，解决行业内和行业间的信息统一，并促进形成规模性产业；实现部门之间的信息共享，推动公共信息平台的城市信息化应用；建立综合信息分析与处理系统，进行数据挖掘，更好地服务于经济发展与社会进步，并不断提升人民的生活质量，面对各种挑战。
谢谢！
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