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智慧交通等需求将促使空天信息产业不断壮大
发布时间:2022-03-25     来源:泰伯网     作者:郭仁忠院士      浏览:437次


时空数据及时空智能,是‘双智’建设各个环节中不可或缺的信息和技术支撑。

去年5月和12月,住建部、工信息部联合公布了两批智慧城市基础设施与智能网联汽车协同发展试点城市,分别为北京、上海、广州、武汉、长沙、无锡、重庆、深圳、厦门、南京、济南、成都、合肥、沧州、芜湖、淄博。

以这16座城市为起点,智能交通正在通过“双智”建设,探索一种更具系统性,具备全局视野的发展路径。

“智能网联汽车和智慧城市基础设施建设将是智慧交通整体提升的基础,而时空数据及时空智能,则是‘双智’建设各个环节中不可或缺的信息和技术支撑。”中国工程院院士郭仁忠在接受泰伯网专访时表示。

“双智”为交通提供全局统筹

“交通一直是城市发展过程中挑战最多的领域之一,尤其是城市路面交通。”

郭仁忠院士表示:“在过去的智慧城市建设中,围绕城市路面交通已经有了很多相关研究和探索,比如导航系统、智慧路口、绿波管理等等。这些成果一定程度上改善了城市交通问题,但这些探索,总体上是从局部入手的点上突破,难以从根本上、全局性解决交通问题。”

“以应用广泛的导航地图为例,近几年高德、百度、腾讯等企业的导航系统都做的非常成熟,用户体验感也很好。但是,导航系统解决的主要是导航和定位问题,各系统相互独立,基本无法从全局进行时间与空间的协调,无法进行交通资源分配,从而无法进行交通优化。”

郭仁忠院士表示,现阶段,城市道路交通仍然存在几个根本性问题待解。

车与车、车与路之间的协同,仍然存在难点。郭仁忠院士以十字路口场景举例,理想状态下,如果能够让车与车之间保持合理距离并在绿灯启动时同时起步,将大大提高通过路口的车流量,进而增加运行效率。但实际情况中,由于车与车之间无法互相感知,就很难形成协同。

信息不对称也是交通面临的一个难点。比如,由于停车位信息和导航系统不连通,很有可能路上不堵车,但却找不到停车位;或者由于导航显示某条道路不拥堵,导致很多车都涌入那条路,反而引起拥堵。

交通需求的不确定,也为交通治理带来了极大的难度。“交通治理本质上就是交通资源的统一调度和分配,尽管很多专家都做了交通流量预测研究,但精准预测城市的交通流量非常困难。如果缺乏统一的交通管理系统,就无法确切获取交通的需求和流量,也就无法精准分配资源。”

“基于‘双智’发展智慧交通,需要从基础设施层面建立一个全面感知的系统网络。如果没有感知体系,就无法实时监测和感知交通的运行状态,缺乏大数据分析基础,难以做出及时、合理的决策。”

“智慧交通是要提升城市道路交通的整体通行能力,寻找全局最优解。”郭仁忠院士表示:“从技术角度出发,以数字孪生城市建设为背景,基于全面感知的系统网络,有可能掌握整个城市的交通需求,计算城市交通网络承载能力。”

现有地理信息尚难满足智慧交通需求

“提高通行效率,需要从速度和密度两个维度出发。”

郭仁忠院士解释,个体的出行速度并不能和整体的道路通行率划等号,相同的道路在不同的时间也面临不同路况,车道限速需要与出行车辆的密度相匹配。如果在非高峰期,部分路段的限速可能并没有意义,但在高峰时段,车辆限速就能够提高整体通行效率。

基于一个实时监测和全面感知的系统网络,以及能够统一调度的系统平台,就有可能实现交通资源的预约,实现远程预订、远程感应,把交通需求从不确定变为确定,从未知变为已知,使全局优化成为可能。

郭仁忠院士表示:“如果能利用智能网联汽车和智慧城市基础设施建设,让车与车之间、车与路之间互相感知,就能实时获取车辆需求,预测整体流量,进而结合道路资源进行动态计算调配。那么包括路口的协同、停车位及路线的匹配等工作,都将由电子系统来完成,而非考验人的合作程度,前面所提到的几个问题也就有望得到解决。”

无论是感知体系的建设、交通需求的预测还是道路资源的分配,‘双智’建设中的各种应用都需要时空信息技术作为支撑。

郭仁忠院士称:“交通问题本身是个典型的时间与空间的问题。面向智能交通的需求,需要对时空特性做精细的刻画,也就需要对城市道路交通基础设施和地理环境做更加精细的表达。”

从系统性、完整性和精细程度而言,现阶段面向交通应用的地理信息表达仍然不足以支撑未来智慧交通的建设需求。

“以往的面向交通的地理信息表达主要围绕路网层面,但并没有深入到城市交通末端的毛细血管中,没有延伸到城市的地下空间和各个小区中的道路。”郭仁忠院士表示:“但是,必须要对城市整体交通环境的精细刻画和表述,才能够支撑真正点到点的智慧交通需求。”

“在技术层面,服务于智能交通的地理信息及时空智能技术水平仍需进一步提高。在体制和机制层面,空间信息需要和其它智能交通技术充分集成、融合,并应用于实践。”

“智慧交通是一个各细分领域共同集成的工作。未来新的工作模式,可能是由地理信息、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,一起进行城市智慧交通系统的开发和运营。”

空间信息不止是道具,还是舞台

“‘双智’将是一项非常复杂的工作,要从理论、技术、工程、应用、政策、标准等多个维度推进。” 郭仁忠院士表示:“这样庞大的生态系统,需要政界、业界、学界等各方力量形成合力,进行总体布局,完善顶层规划和布局。”

对于很多人担心的成本问题,郭仁忠院士表示:“交通问题造成巨大的城市运行成本,与这个成本相比,智慧交通的投入是‘小钱’。当然,如果把整个城市的交通系统进行数字化改造,成本的确会很高,但我们可以采用分布实施的策略,将数字化改造和智慧化应用匹配起来梯度推进,以应用引导改造。这样,整体的建设成本也会随着应用推进和价值的产出而不再成为障碍。”

“这样一个具有创新性和探索性的大型工程,不可能同步将所有基础设施规划好、建设好,然后再来做场景的应用,不仅是投入太集中的问题,时间上也等不起。此外,由于技术的不断更新,基础设施的改造也必然是一个迭代过程,所以,必须将智慧城市基础设施建设和相关应用场景开发协同起来,相互成就,也就是要‘协同发展’。”

郭仁忠院士提示,不同地区应该基于自身基础设施状况、发展条件和现实需求研究谋划因地制宜的协同发展规划和策略。

“在数字化的大趋势下,交通管理的模式、对象、技术条件都会发生变化,智慧城市基础设施与智能网联汽车的协同发展能够让我们以全新的思维方式和行为模式来治理交通,可能给智慧交通发展带来重大转型和根本性进步。”

郭仁忠院士总结:“这意味着重构交通的相关理论体系和行为范式。”

技术研发是为了应用落地。当需求更加清晰,技术研发的目标也会更加明确。包括空间信息在内各领域技术的集成和融合,也将顺应场景需求自然发展。

传统的时空数据获取方式将发生转变,部分位置数据获取可能不再需要专门的测绘人员去人工采集,而是被车联网感知等自动化方式所替代。

对于空间信息产业面临的新形势,郭仁忠院士表示:“智慧交通对地理信息的需求是长期存在的,数据仍然需要被获取、加工处理,只是形式有所变化。由于应用的集成化,每一项应用均需要多专业、多行业协同,这必然引发企业的规模化和跨行业、跨领域发展,少部分企业可能会感觉短时间内生存空间受到影响,但空间信息产业整体是在不断发展壮大的。”

在整个智慧城市的运行当中,空间信息的作用再怎么预估都不过分。

“现实中,无论是生产、生活还是资源利用、环境治理,所有事情都离不开地理空间。在以往的数字化工作中,地理信息系统往往作为一个工具被使用,但在智慧城市等全局性的数字化场景当中,空间信息不再仅是一个工具,而且也是一个舞台。各个产业都可以基于空间信息的舞台‘演出’自己的剧目,智慧交通、智慧环保、智慧水务等等,不一而足,这将是新时期空间信息产业的本质性变化。”



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