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2020年中國發展智慧城市的意義、智慧城市市場規模及行業總體發展趨勢分析預測[圖]

2020年01月21日 14:44:04字號:T|T

    一、發展智慧城市的意義及落地項目解決方案分析

    “智慧城市”在廣義上講是城市信息化。是以信息技術為核心,物聯網為基礎,利用和融合智能識別、移動互聯網和云計算等高新技術,集數字化、網絡化、智能化于一體,依托信息產業發展和技術創新應用,通過整合信息資源,全面提升城市居民的生活質量和幸福指數,推動城市經濟社會發展模式的轉型和城市治理的現代化。

    智慧城市理念的出現為城市轉型升級及未來發展提供了一種全新的模式和路徑,很多國家與城市不約而同地將智慧城市作為未來的發展模式。

    從2012年到2016年,中國已選擇數百個城市或城鎮開展國家“智慧城市”試點。截至2017年3月,中國95%的副省級城市、83%的地級城市,總計超過500個城市,在政府工作計劃中提出建設智慧城市。中國今年內建成和在建智慧城市數量將有望超過500個。據目前規劃統計:

    我國智慧城市領跑者:北京、上海、廣州、深圳、天津、武漢、寧波、南京、佛山、揚州、浦東新區、寧波杭州灣新區等;

    智慧城市追趕者:重慶、無錫、大連、福州、杭州、青島、昆明、成都、嘉定、莆田、江門、東莞、東營等;

    智慧城市準備者:沈陽、株洲、伊犁、江陽等。

    智慧城市的營造正成為全球城市之間競爭的基礎要件之一,是證明一個城市信息化水平的“名片”、是保持城市競爭力的重要手段。

發展智慧城市的意義

數據來源:公開資料整理

    在城市現代化建設和發展中,推行智慧城市發展是未來的主流趨勢,有助于實現城市內部全方位連接,提升政府行政能力,為廣大民眾提供無處不在的服務,營造良好的城市環境,推動城市進步和發展。

智慧城市落地項目解決方案

數據來源:公開資料整理

    運用大數據、云計算、物聯網等技術,采用可視化的方式,有機整合水務管理部門與供排水設施,形成“城市水務物聯網”。它的目標是為水務智慧化提供簡便的海量鏈接、云端儲存、消息分類和大數據分析等優質服務,從而降低應用研發、運營和運維成本,使公司更加專注于業務,共建以數據為核心的物聯網生態環境。該平臺支持供水業務全流程管理,覆蓋生產、官網、運營、營銷、遠程及人工抄表(APP)、客服協同辦公、決策支持等各個方面。

    二、中國智慧城市場規模分析預測

    智研咨詢發布的《2020-2026年中國智慧城市行業市場現狀分析及投資前景預測報告》數據顯示:“智慧城市”和政務云建設持續落地帶來更多專業城市安全運營服務需求。2018年我國智慧城市IT投資規模達到4800億元,市場規模已接近8萬億元,未來5年將保持年均33.38%的復合增長。2018年中國智慧城市市場規模將達到7.9萬億元,到2021年將形成18.7萬億元的市場規模。并預測到2022年,我國智慧城市市場規模將達到25萬億元。

2017-2022年中國智慧城市市場規模及同比增長走勢預測

數據來源:公開資料整理

2014-2021年中國智慧城市IT投資規模及同比增長走勢預測

數據來源:公開資料整理

    近年來,中國政府陸續開展和推廣智慧城市試點工作,智慧城市相關的政策紅利不斷釋放,同時吸引了大量社會資本加速投入。

    2018年我國智慧城市技術相關投資規模為200.53億美元,同比增長15.91%;2019年中國智慧城市技術相關投資預計達到228.79億美元,相較2018年的200.53億美元增長了14.09%。

2016-2023年中國智慧城市投資規模走勢預測

數據來源:公開資料整理

    三、重點細分市場

    1、重點細分市場一:智能交通產業規模擴大

    近年來,眾多政策紛紛出臺支持智能交通產業發展,隨著城市化信息技術的發展,城市智能交通產業規模也在逐年擴大。2018年我國城市智能交通達到486億元,同比增長6.42%。預計,未來隨著智慧城市、城鎮化建設等的持續推進,我國智能交通行業市場將持續保持高速增長,到2023年,行業市場規模有望超1300億元。

2020-2023年我國城市智能交通市場規模走勢預測

數據來源:公開資料整理

    目前我國智能交通在集成應用方面已經躋身國際先進水平,北京、上海、廣州、深圳等城市已經建成了具有國際先進水平的智能化交通管理系統。特別是高速公路聯網電子服務系統,就是ETC它的成功開發和推廣,是我國目前唯一在全國范圍內應用的,具有自主知識產權,也有統一標準,而且形成產業的智能交通系統。截至到2019年6月,全國29個省市自治區開通了ETC通道,建成了ETC專用車道20884多條。

    2、重點細分市場二:智能物流進入穩定狀態

    近年來,中國智能物流投資總體規模不斷擴大,中國物流行業基礎信息化建設已經進入一個相對穩定的狀態,物流企業開始重視業務流程管理、客戶資源管理、全程物流服務和供應鏈管理為基礎的一體化服務等方面的投入,作為提升自身核心競爭力的重要手段。2018年全國物流行業智能物流技術投資規模達到317億元左右。

2010-2018年物流信息化技術投資規模走勢

數據來源:公開資料整理

    然而同其他行業相比,中國在物流行業信息化投入總體規模還很低,呈現中小型物流企業信息化主要以硬件和通用軟件投資為主,大型物流企業主要以業務系統整合為主,大中型傳統物流企業轉型以管理流程再造為主的格局。

    2018年智慧物流市場規模超過4000億元,預計到2025年,智慧物流市場規模將超過萬億。智研咨詢分析師認為隨著物聯網、人工智能等技術的發展,以及新零售、智能制造等領域對物流的更高要求,智慧物流市場規模將持續擴大。

2013-2020年中國智慧物流市場規模及增長走勢

數據來源:公開資料整理

    2019中國即時配送行業用戶規模將達4.21億人。智研咨詢分析師認為用戶消費升級,消費者對消費體驗期望值增加,即時配送由于快捷、便利的優勢受到消費者追捧,新零售的發展帶動即時配送行業需求提升,智慧物流技術的成熟助力即時配送行業發展,未來即時配送行業用戶規模仍有增長潛力。

2014-2020年中國即時配送行業用戶規模及增長走勢預測

數據來源:公開資料整理

    四、2020年智慧城市的總體發展趨勢分析

    隨著城市化進程加快,城市人口的密集度越來越大,城市空間資源利用呈現向三層空間發展的總體趨勢,城市空間基礎設施的信息化也將成必然趨勢。如何更好地利用、管理城市地下空間?

    當前國內外學術界和市政管理機構也在探討,例如有行業專家以“武漢城市地下交通發展趨勢”為基礎提出改變當前交通結構和交通方式,大力發展地下交通設施;依據“物聯網和BIM技術在地下綜合管廊建設運維中的應用研究”,提出從設計、施工、維護3個階段全面利用物聯網和BIM工具;有專家在《北斗+物聯網技術在地下管線管理中的應用》一文中提出,利用北斗衛星系統定位+物聯網技術開展地下燃氣管線的安全監管。從以上案例中不難看出當前行業內對于地下空間的利用大多局限于具體的行業,如交通、燃氣、供水、綜合管廊建設等,但對于城市空間如何整體規劃當前還沒有具體成果。

    2020年城市空間三層發展的總體趨勢

    由于城市道路擁堵、馬路拉鏈、霧霾、城市內澇等問題,人們對改善城市環境的呼聲越來越高。但目前城市問題的根源在于城市發展模式、基礎設施等一定程度上違背了人與自然和諧發展的規律。城市空間發展趨勢是向三層空間拓展的,包括地下空間、地面空間和城市上空空間。
未來城市發展的趨勢是基礎設施盡量向地下空間發展,包括交通、電力、通信、燃氣、自來水、蓄水排水等;城市建筑、花園植被、市民活動空間、滲透型道路,建筑活動工業化、城市工廠搬遷至郊區(未來工廠將大規模采用機器人作業)可優化地面自然空間;城市風道、無人機交通航線、無人飛行車交通航線將優化城市上層空間。

    三層空間城市基礎設施比重應在5:4:1,而當前該比重為3:7:0。但隨著綜合管廊技術、海綿城市技術、無人駕駛技術的發展,城市地下交通的比重會越來越高,城市的地下基礎設施占比也將越來越大。

    開發智慧城市地下空間與基礎設施刻不容緩

    我國大部分老城區已經暴露出交通擁堵、城市基礎設施支撐能力下降、人居環境惡化等城市通病,地下空間的開發能夠有效緩解老城的現實問題;隨著城市化進程的加快,未來5~10年,城市將負擔70%的人口,城市地面空間開發余量已非常有限,60%以上城市的老城區在超負荷運轉,大大降低了城市居民的舒適度。未來,地下空間規劃體系與管理機制將逐步走向完善。

    與此同時,當前電力、通信、燃氣、給排水等城市地下管線管理方分屬不同政府部門或企業,形成了信息孤島,使得地下空間越來越擁擠,地下管線被挖斷、施工受阻撓等問題時有發生。據估算,我國城市每年因施工造成的地下管線事故直接經濟損失約50億元,間接經濟損失約400億元。亟需通過實行統一的規劃、設計、建設和管理,徹底改變管道自建、各自管理的零亂局面。而統一規劃的前提是建立地下空間的管網信息模型,通過數字化模型實時展示各類管線的功能、位置、深度、間距等。

    在當前大交通理念下,城市地下交通與城際高鐵、地鐵形成了大交通趨勢,城市以地下隧道方式建設了越來越多的快速路,快速路是未來城市全面走入地下的雛形。同時城市地鐵在規劃時也需要在城市樓宇地下層、車庫之間進行接駁和參照,避免地鐵震動擾民和對建筑地基的損害,這需要建立城市地平面以下的空間模型,沒有這個空間模型就無法進行統籌規劃。

    內澇也是我國的城市的一大棘手問題。每年夏季我國一線城市都會發生內澇,且隨著人口密度增長和城市擴展,內澇問題愈加嚴重。而以英國、德國、日本等發達國家的發展經歷來看,建設地下宮殿式的蓄水、排水系統是必然趨勢。面向海綿城市的地下給水、排水系統的規劃和設計需要有完整的城市地下空間模型。因此城市公共管線設施、地下交通設施、海綿城市設施均需要統一的城市地下空間模型才能進行統一規劃、協同設計、同步實施。

    如何開發智慧城市地下空間與基礎設施

    基于以上現狀,城市地下公共設施信息模型(Informationmodelofurbanundergroundpublicfacilities,本文簡稱UIM)應運而生,UIM是以物聯網技術為基礎,面向城市地下空間資源規劃的發展趨勢,充分管理好、利用好城市地下空間,為市民的生活騰挪出更多的自然環境空間,順應自然規律,減少城市交通污染以及水泥地面對地表自然環境的侵害。

    當前行業內已經有建筑信息模型(BuildingInformationModeling,BIM)、ArcGIS+Engine地理信息系統、OpenGL(OpenGraphicsLibrary)等開發環境,在此基礎上,與數字孿生城市相結合,完成整個城市的物理環境與數字環境的映射、同步。在一個統一的平臺上展現城市地下基礎設施、地質條件等。

    如何實現智慧城市地下空間與基礎設施的開發

    傳統的數字城市側重于政務信息化、城市地理空間GIS(GeographicInformationSystem)系統、無線城市、光網城市建設等,是初步的數字化應用。數字孿生(DigitalTwin)是將城市活動和城市物理環境全部實現數字化,映射到數字世界中去。數字孿生最初只在工業精密制造領域使用,是充分利用物理模型、傳感器更新、運行歷史等數據,集成多學科、多物理量、多尺度、多概率的仿真過程,在虛擬空間中完成映射,從而反映相對應的實體裝備的全生命周期過程。對于城市空間資源來說,數字孿生技術應用前景廣闊。過去,城市管理者是將政務信息管理起來,通過流程信息化管理數據的互聯互通,這是城市活動數字孿生化。城市的數字化給城市帶來的是數字資產,它與礦產資源不同,可以重復無限次使用,從而發揮最大價值。

    物聯網(InternetofEverything或InternetofThings,本文稱之為IoT)概念早在2001年已經提出。互聯網使人類的活動得以數字化,打通了人類和人類之間的快速交互通道,而物聯網使物理世界得以數字化,打通了數字世界與物理世界之間的通道。物聯網在整個人類技術經濟的發展演進路徑上處于數字經濟的中期階段,是物理世界數字化之后的階段,借助現有的通信網絡、互聯網通道,采集現場數字化信息改變以前“互聯網—人—互聯網”的交互模式為“物—互聯網—物”的模式,在這個過程中人的作用是不斷提升這種交互方式的技術水平、經濟價值、應用功能,為后續人工智能技術經濟形態下的社會做好鋪墊。

    物聯網不是一場技術的革命,而是一場升級和進化。傳統物聯網通常被稱作傳感網,是通過RFID、傳感器自上而下采集數據,通常分為感知層、網絡層、傳輸層,城市智能抄表、工業物聯網(IIoT)、商場智能停車等目前應用較多。新型物聯網強調物與物之間的本地通信能力、協同能力,減少人的參與,它是未來人工智能的基礎。城市中人們的活動是動態的,物聯網負責搜集動態環境、設施的實時數據,然后進行匯總,反映整個城市的交通、水電燃氣等公共設施、污水雨水排水情況。空氣狀況、智慧路燈桿、照明、停車位、充電站、公共自行車、環衛車輛等基礎設施都可通過物聯網連接。物聯網連接的本質是將城市作為特大型企業來運營,想要更好的運營特大型企業,就必須知道城市的實時運轉情況,感受城市律動的脈搏,按照預案做好實時處置。連接本身就是一種價值,互聯網、物聯網時代,一個節點的連接數越大,它的價值越大,城市也是如此。Gartner預計2020年全球物聯網連接數將達97億。

    城市地下信息基礎設施的大數據系統

    當前我國城市地下管線的總長度已經超過200萬千米,且每年以10萬千米的速度增長。管線的建設數據、狀態數據、維護數據等組成了海量數據,現有地下空間基礎設施將逐步轉變為綜合管廊的形式。目前很多老城區人口密集、管線老化、管孔資源飽和,多次重復開挖的社會成本和污染成本較大,城市將探索綜合管廊的形式,城市地下基礎設施未來將通過綜合管廊的升級改造而具備更多的智能感知、數字孿生功能。城市地下是寶貴的空間資源,除了用于地鐵、管線、城市快速路小型隧道以外,未來會逐步將城市地上交通、管線設施移到地下。而城市地下空間的規劃、設計、施工、維護均需要一套以數字孿生為基礎的大數據系統,實現多規合一、協同規劃和協同建設。有了這套大數據系統,才有人工智能城市的基礎。

    智慧城市在傳統意義上是城市的信息化,信息化是物理世界和數字世界的映射。由于人工智能可以識別的是數字環境,因此只有基于數字化、物聯網、互聯網、大數據基礎上的大數據系統才能給人工智能打下基礎,否則廣泛的人工智能不可能實現。以無人駕駛為例,目前主流技術路線是智能網聯汽車,即通過道路數字化、車輛數字化、車輛網聯、模式識別技術才能最終實現城市道路的無人駕駛,僅依靠單車智能無法實現無人駕駛,這是一個循序漸進的過程。而未來城市的地面交通,則是向地下發展,通過地下空間大數據系統為無人駕駛車輛提供整個城市的最佳路線、最佳車速、交通動態。諸如此類,其他各個行業也是基于這樣一個大數據系統實現數據的調用和邊緣計算進行決策判斷。

    智慧城市的理論和實踐從2009年開始,已經發展了10個年頭。回顧這10年的實踐情況可以看出,從數字化到互聯網、物聯網再到數字孿生大數據系統的路徑是循序漸進的。當前,政府是智慧城市建設的主要推動力。而未來,理念的更新將帶動整個社會技術的升級和革新,智慧城市建設將形成政府主牽頭、全行業共同參與的雙贏模式,實現生態化、協同化、社會化,城市地下信息基礎設施模型將成為這一方向的重要載體。

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