智慧城市(李德仁)

在轨运行卫星：美国160多颗， 我国到2020 预计120-140多颗
航空观测平台：无人机、飞 艇、气球等日益增多
地面传感器：本世纪将达到 上百万个
海量空间数据调度与管理
数字城市示范应用建设
元数据目录管理 国土、规划、城管 及公众示范应用
服务共享
旅游、文物 管理示范应用 示范应用
二次开发接口
数据成果发布
Machine Control
• Complex
Industrial Process Control
• SCADA • Instrument/ sensor • CDS
Electronics/Semicon
Misc. Infrastructure
• Facility mgmt. • Infrastructure
Vehicles
• Cars/trucks • Aircraft • Watercraft • Construction
Government / Security Infrastructure
• Fueling stations • Nav. systems • Traffic control & Hway sys.
现实世界
+
电子世界
智慧城市
三、智慧城市的特性
5、智慧城市能实现自主组网 和自维护
网络应具备维护动态路由的功能，保证整 个网络不会因为某些节点出现故障而导致
整个网络瘫痪
自主组网
自维护
四、智慧城市时代的空间基础设施
1、位置云
将手机接收到的导航卫星信号与其他定位 相关的传感器信息传输到云计算中心，通 过实时解算，实现室内外高精度的手机连 续位置定位(分米级精度)
3、智慧城市面向应用和服务
采集数据并交由云计算进行实时分析和处 理，获得详尽而准确的数据和决策信息， 并将其实时推送给需要这些信息的用户
以计算机为中心
以网络为中心
以用户为中心
三、智慧城市的特性
4、智慧城市与现实城市融为一体
随着传感器和控制器种类和数量的不断增 加，将与电子世界的纽带直接融入到现实 城市的基础设施中，自动地控制相应城市 基础设施，自动监控城市的空气质量，交 通状况等
Industrial
• Process
- Semi Fabs - Chemical - Pharma - Refining • Pulp/Paper
Home / In Vivo
• Implants • POC
• Single family • Multi-family
• POC • Lab diagnostics
Security / Surveillance
• Radar/Satellite • Environment
Devices: Voting booths information cards, Scanners, Public infrastructure, etc.
Devices: Weapons, Vehicles, Soldiers, Unmanned drones, etc.
数据中心
注册中心
公共平台 地理信息公共平台
基础地理 数据
正射影像 数据
街景影像 数据
全景影像 数据
三维模型 数据
专题数据
数据层
4+1倾斜相机城市3维建模
空间数据可视化(地上地下3D)
二、智慧城市的支撑技术
2、物联网技术
物联网能够实现人与人、人与机器、机 器与机器的互联互通
物流 新能源 智慧交通 智慧景区 智慧医疗 智慧环保 智慧应用
二、智慧城市的支撑技术
1、数字城市相关技术
2、物联网技术
3、云计算技术
智慧城市=数字城市+物联网+云计算
二、智慧城市的支撑技术
1、数字城市相关技术
（1）天空地一体化的空间信息快速获取 技术 （2）海量空间数据调度与管理技术
（3）空间信息可视化技术
（4）空间信息分析与挖掘技术 （5）网络服务技术
空天地对地观测
Devices: MRIs, PDAs, Implants, Surgical equip., Pumps, Monitors, Telemedicine, etc.
Devices: Vehicles, Roads, Gas stations, Signage, etc.
• Discrete • Batch
社会化、集约化和专业化
社会化、集约化和专业化的云计算中心 通过软件的重用和柔性重组，进行服务 流程的优化与重构，提高利用率。 云计算促进了软件开发商之间的资源聚 合、信息共享和协同工作，形成面向服
务的计算，为智慧城市时代为机器增加
了可以思考的大脑。
三、智慧城市的特性
1、智慧城市建立在数字城市 的基础框架上
Entertainment
• Audio • Video • Gaming
Mobile
• Audio • Video Communication • Multi-purpose
• Semicon - Semi tools machines - Wafer hand • Simple / - Test systems standard • Electronics machines - T&M - Comp • Placement & board assbly Devices: Pumps, Valves, Vats, Conveyors, Pipelines, Motors, Drives, Switches, Machines, etc.
Devices: TVs, VCRs, DVRs, Dishwashers, Washer/Dryers, Refrigerators, Lights, Computers, etc.
LegiБайду номын сангаасlature
• Docs •Records • Voting • Polling • Other
Public Safety
Consumer
Residential
Power
Hospital
• Point-ofCare • ER • Mobile POC
Health
Doc. Office/ Care facility
• POC • Lab facilities
Industrial
Retail
Lab
Transportation
新一代信息技术对 城市信息系统的综 合集成与整合应用
“智慧城市”的发展和早期的信息基础设施及“数字城市”的建设一脉相 承，但更注重信息资源整合集成，更强调城市管理协调统筹，是信息化 城市和数字城市建设的更高级阶段
中国智慧城市的动力与目标
城镇化 工业化 智慧城市 信息化 低炭 绿色 可持续
利用后发优势，实现中国梦
智慧城市需要依托数字城市建立起来的地 理坐标和城市中的各种信息（自然、人文、
社会等）的内在有机联系和关系，并在此
基础上增加实时传感、控制以及分析处理
的功能
三、智慧城市的特性
2、智慧城市包含物联网和云计算
智能传感网 云计算智能处理
智能控制网 智能安全网
智慧城市=数字城市+物联网+云计算
三、智慧城市的特性
2007
2009
POS
•Complex machines • Simple / standard machines
Infrastructure
• Dist. centers • Shopping centers
Signage / Display
• In-store • Remote • Display e quipment
Lab
• Process equip. • Product diagnosis
Devices: HVAC, Vertical Transport, Fire & Safety, Lighting, Security & Access, etc.
Appliance
• Laundry • Kitchen •Environmental • Information • Lighting • Security • Climate
服务 共享服务
注册服务 目录服务 功能服务 数据服务
面向服务的 中间件
接入网络
手机
平板 电脑
笔记本 电脑
路由器
物理接入网络
传感器 网络
RFID 其他IP架构传感器
智能传感网
无所不在的物联网
Buildings
Commercial / Institutional
• Office • Education • Retail • Hospitality • Healthcare • Grocery • Airports • Stadiums • Data Centers
Supply
• Generation • Transmission
Demand
• Distribution (Utility) • Residential • Industrial • Commercial Devices: Central plants, Distributed resources
四、智慧城市时代的空间基础设施
1、位置云
• 北斗位置云公共服务平台
全球卫星导航系统
GPS
Galileo
Galileo 系统星座
COMPASS GLONASS
实时单点定位,精度:4-20米
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中国北斗导航系统
“Beidou” Satellite Navigation System Diagram
地理国情监测员,灾情报告员,森林调查员, 地质勘测队员,土地调查员,城管员,公安交 警人员等国家公务员和广大手机用户
1、位置云
卫星定位系统
基于卫星定位 基于无线信号定位 基于传感器定位 混合定位
无线信号
传感器
加速度计
陀螺仪 电子罗盘 手机摄像头 RFID/ NFC
蓝牙 WLAN
智能手机
蜂窝网络& 无线数字电视信号
– 智慧城市是在数字城市建立的基础框架上，通 过物联网将现实世界与数字世界进行有效融合， 自动和实时地感知现实世界中人和物的各种状 态和变化，由云计算中心处理其中海量和复杂 的计算与控制，为城市管理和公众提供各种智 能化的服务 – 智慧城市是智慧地球的重要组成部分
智慧城市=数字城市+物联网+云计算
Cyber physic space Cyber space
智慧城市的发展历程
信息化城市 数字城市 智慧城市
1993
“信息高速公路” 的提出标志着 城市信息化建 设开始起步
1998
“数字化舒适社区 建设”标志着城 市信息化开始步 入“数字城市” 建设新阶段
2006
物联网、云计算等
2008
IBM提出了“智慧城 市”新理念，标志着 城市信息化开始迈向 “智慧城市”建设新 阶段
Vehicles
• Land • Air • Sea
Devices: POS terminals, Tags, Cash registers, Payment terminals, Signs, etc.
Material
• Weapons • Supplies • Other
Personnel
• People • Machines
我国分别于07年和09年分别发射了第一颗和第二颗 北斗导航卫星，2010年发射第三到七颗卫星，2011年发 射了第八到十颗卫星。 2012年，已由4枚运载火箭发射6颗北斗卫星 。
两次发射4颗中地球轨道卫星
首次完成中/高轨道卫星的双发射

现共有14颗正在运行的轨道卫星
基础系 统 初始运营 服务 全面运营 服务
• Equip. & personnel - Police, - Fire -Regulatory
Public Infrastructure
• Equip. & personnel - Water -Wastewater - Other
Lab
• Water
treatment • Building environ. • General environ.
7 trillion wireless devices serving 7 billion people by 2017（国际权威机构预测）
二、智慧城市的支撑技术
3、云计算技术
• 云计算是一种基于互联网的大众参与的 计算模式，其计算资源（包括计算能力、 存储能力、交互能力等）是动态、可伸 缩、被虚拟化的，而且以服务的方式提 供。 云计算支撑信息服务
2013年中国地理学会（华中区）学术年会
论智慧城市：概念，支撑 技术与应用
李德仁 院士
武汉大学 2013.9.28 武汉
主要内容
1 智慧城市的概念
2 智慧城市支撑技术 3 智慧城市的主要特性 4 智慧城市时代的空间基础设施 5 智慧城市的应用 6 结论与展望
一、智慧城市的概念