本文在总结了智慧城市建设的指导政策和实践经验的基础上，通过对智慧城市建设任务和技术路线的阐述，引出当前智慧城市在城市大脑建设方面的困境和误区，提出基于“数据湖+CIM”架构的智慧城市技术因素设计思想和解决方案，并论述了可行性。

        伟大的哲学先贤亚里士多德曾经说过，“人类为了活着而聚集到城市，为了生活得更好而留居于城市”。城市是让人类生活的更美好的空间。党的十九大要求我们在继续推动发展的基础上，更好的满足人民日益增长的美好生活需要。北京易华录公司林拥军先生在《数据湖——易华录高质量发展的战略机遇》的专题报告中指出，基于蓝光存储技术的湖存储将会成为城市数字经济基础设施的标配，以“数据湖+”理念和技术赋能新型智慧城市建设，使能人类在城市的生活更美好。

        当前，智慧城市建设已成为各地发展的新热点，全球启动智慧城市建设的城市有上千，而我国已有300多个城市提出规划或正在兴建智慧城市，成为全世界智慧城市建设规模最大的国家。从国家政策层面上看，早在2014年3月，国务院发布的《国家新型城镇化规劃（2014-2020年）》，其中有一章节专门指出“推进智慧城市建设”，同年8月，八部委联合出台了《关于促进智慧城市健康发展的指导意见》，定义智慧城市是运用物联网、云计算、大数据和空间地理信息集成等新一代信息技术，促进城市规划、建设、管理和服务智慧化的新理念和新模式。

        从2016年到2018年，“国家新型智慧城市评价指标”已连续颁布两版。在项目落地方面，综合近年来各地新型智慧城市建设项目落地实践来看，建设新型智慧城市的任务包括五点，首先是大力实施“互联网+城市”行动;二要加强体制机制创新和城市资源整合;三要推进工业化、信息化、城镇化、农业现代化融合创新;四要着力解决“城市病”（交通拥堵、环境恶化、洪涝灾害等）和民生领域（医疗健康服务、教育、就业、住房等）的问题;五是构建无处不在的惠民服务体系和透明高效的政治治理体系。在拟定的技术路线方面，一般认为，新型智慧城市重在建设“城市大脑”。所谓城市大脑，就是“大数据平台+决策系统”。

        新时代，新型智慧城市建设关系着数字中国、智慧社会等目标的实现，更是事关国计民生的重大任务和长期工作。随着人民对美好生活的需要和期待不断提升，人民对新型智慧城市的要求也是越来越高。那么，如何有效提升新型智慧城市建设实效，提高市民满意度和获得感，实现创新型城市可持续发展？

        “城市大脑”目前在智慧城市建设领域算是较为成熟的技术框架，作为一项新兴技术，在业界有两种不同的发展思路：一个是科学研究院的预测模型，认为城市大脑是“是依托互联网的类脑化进程”;另一个则是阿里巴巴公司在实际落地的智慧城市建设项目所提出的技术方案。阿里系认为，“城市大脑建设路径，是基于云计算的城市人工智能系统建设”，内核采用阿里云人工智能ET技术，试图通过对城市全局实时分析，做到自动配置公共资源，修正城市运行中的缺陷。

        综合分析以上两条建设思路，从本质上说，都是只求城市片面，在城市某一局部，以模仿人体神经系统，采集实时数据，分析处理判断等，而忽略智慧城市发展建设全局和主体。可以从以下几个问题切入，这样的城市大脑够健壮吗？体量庞大的城市运营管理数据，使用一次就会被抛弃吗？如果要保存如何做到安全、高效、长久、绿色、低廉的保存？智慧城市建设只求建成一个城市大脑而忽略城市躯干和血液以及灵魂的建设和发育就能解决一切问题吗？城市中的国土、建筑、工厂、社区、道路、河流、树木、地下空间仅仅依靠地理信息集成系统做些呆板死板的图标而无法深入到任何一个城市细胞的内部吗？因此，客观的讲，以上两套思路仅仅是一套“城市综合信息处理系统”，尚不能构成智慧城市的“城市大脑”。新型智慧城市应从全局出发，做顶层设计。

        物联网、大数据和人工智能等数字新兴技术近年来迅猛发展，运行在人类世界的方方面面、时时刻刻，收集到大量数据，也被数据记录和描述，从而形成了一整套完整的“数字世界”，和与之对应的物理世界构成了两大体系。这两大体系平行发展、相互作用。数字世界因物理世界的运转而产生，并为了服务物理世界而存在;物理世界又因数字世界的抽象而获得知识，决策和指导物理世界运转变得高效有序。数字孪生技术应运而生，从制造业逐步延伸拓展至城市空间，深刻影响着城市规划、建设与发展。数字孪生因感知控制技术而起，因综合技术集成创新而兴。数字孪生城市是在城市累积数据从量变到质变，在感知建模、人工智能等信息技术取得重大突破的背景下，建设新型智慧城市的一条新兴技术路径，是城市智能化、运营可持续化的前沿先进模式，也是一个吸引高端智力资源共同参与，从局部应用到全局优化，持续迭代更新的城市级创新平台。

        从技术角度看，数字孪生城市涵盖“云-网-端”三级层次，成为数据驱动决策、技术综合集成的智慧城市综合技术支撑体系。从城市发展看，数字孪生城市是未来实体城市的虚拟映像对象和智能操控体，形成虚实对应、相互映射、协同交互的复杂巨系统。从建设重点看，基于多源数据融合的城市信息模型（CIM）是核心，城市全面部署的智能设施和感知体系是前提，支撑孪生城市高效运行的智能专网是保障，实现智能操控的城市大脑是重点。建造数字孪生城市，其载体的核心就是CIM。城市信息模型（City Information Modeling，CIM），是从BIM（Building Information Modeling）建筑信息模型发展而来，以城市信息数据为基础，建立起三维城市空间模型和城市信息的有机综合体。从范围上讲是大场景的GIS数据+小场景的BIM数据+物联网大数据的有机结合，数学公式表示为“CIM=f（GIS+BIM+BD）”。不管我们的方向如何变动，大数据、综合管廊、海绵城市，或者是其他的城市信息相关的技术，都会围绕城市信息的采集和使用展开，这些就是城市信息模型CIM的由来。数字孪生城市，就是通过计算机CIM系统建造一座与城市1∶1的虚拟城市，可以称之为数字版“海市蜃楼”。

        智慧城市顶层设计总体架构为七层模型，技术体系要素一般包括，基础设施架构、数据架构、业务架构、应用架构，以及安全体系、标准体系和产业体系等组织因素。在此基础上，结合前面理论阐述和市场实践总结，提出新型智慧城市建设的“数据湖+CIM”架构的解决方案。如图1所示。底座为“新一代信息通信网络基础设施”支撑的“数据湖基础设施”所构成“智慧城市新型基础建设”架构，通过“数据湖生态”，“饮水入湖”，包括城市时间数据、空间数据、非结构化数据、结构化数据、政务数据和民生数据，汇集城市大數据集，即“城市信息数据资源池”，向上为“智慧城市平台层”提供数据服务。“智慧城市平台架构”是智慧城市的核心层，包括“数据湖大数据平台”、“城市信息模型（CIM）库”、算法库和知识库，进行数据融合和治理，并通过数据进行业务融合和技术融合，使用“应用服务中间件”，向“新型智慧城市应用平台”输出跨部门、跨系统、跨业务、跨层级、跨地域的协同管理和服务。“智慧城市应用层”，通过部署智慧政务、智慧商务、智慧社区、智慧园区等多个智慧应用子系统，集成城市“应急指挥系统”和“综合决策系统”，推进公共服务便捷化、城市管理精细化、生活环境宜居化、基础设施智能化、网络信息安全长效的目标实现。

        数据湖的概念，在国际上早有提出。被誉为“数据仓库之父”的Bill Inmon在他的著作《数据湖架构》一书中，明确提出，“设计数据湖以避免垃圾存储”，同时他提出了数据湖的4个基础组件：元数据（metadata）、整合图谱（integration mapping）、语境（context）以及原过程（metaprocess）。他还定义了数据湖内的数据存储单元为“数据池（pond）”和不同数据池类型下的数据生命周期。而在国内将数据湖事业做的风生水起的莫过于中国华录集团易华录公司推出的基于蓝光存储和光磁一体的城市数字化设施标配的IDC数据湖。

        易华录数据湖具有六大产业定位，新一代城市数字经济基础设施标配;新一代绿色IDC，光磁融合、冷热存储混合，具有多级服务功能;大数据价值挖掘，对接人工智能的DT系统;大数据采集、存储、整理、开放的规则，是国家治理体系和能力现代化的集中体现;大数据众创空间，数据众筹、问题众治、应用众包、产业重创;大数据产业的孵化土壤，大数据产业园，信息基础设施招商、数据招商。它与传统IDC具有明显区别，首先是设施属性不同，数据湖作为DT时代数字经济基础设施，资产所有权归地方政府，协助政府构建由政府管理城市数据资源池，可为政府提供海量、绿色、安全、高效的城市数据资源管理。存储介质更多。传统IDC较多采用磁存储技术，用以实现数据的存储和计算的迅速响应，但磁存储的高能耗、高成本、生命周期短、安全隐患多等缺点，严重阻碍大数据产业的发展。数据湖存储是在传统数据中心磁存储介质基础上，扩展了蓝光存储介质，采用光磁融合存储技术，同比单一的磁存储，数据湖存储在容量、能耗、寿命、安全等方面具有明显优势，轻松实现EB、PB甚至是ZB级的海量数据存储能力。另外还有存储策略更优并注重生态构建等方面优点。

        建造智慧城市，无疑数据是一个无穷大的体量。据测算，城市数据正在以每两年翻一番的速度增长。数据如洪水一般涌入，然而面对高昂的存储成本却无法承接长久保存。如果没有五年十年以上的积累，也是根本形不成大数据价值链。同时，数据关系的割裂更是对数据价值的直接破坏，直接导致数据环境生态流失而无法恢复。此外，关于数据产权纠纷也造成了严重的社会问题。数据作为数字经济的原油，作为智慧城市中的矿山，如何开发利用已经成为时代的紧迫课题。城市数据湖作为一个数据资源库，通过对数据的低成本长久性的存储和开发，打通数据壁垒，破除信息孤岛，为城市发展、民生改善和产业调整的智慧城市建设提供新动力。

        综上所述，进行智慧城市顶层设计，实行一张蓝网管到底，综合治理虚实融合一盘棋，政务服务、公共事业情景交融个性定制且智能主动一站式，是促进城市良性可持续发展的必由之路。基于“数据湖+CIM”架构进行技术因素设计的智慧城市，在驱动城市智能运行，惠达民生，促进城市迭代更新，产业升级，平衡区域优势，实现高质量发展等方面，是能够提供创新动能的，也是完全可行势在必行的。

作者：张峰