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《张江科技评论》

开博时间:2019-06-06 14:03:00

《张江科技评论》是由上海科学技术出版社与上海市张江高科技园区管理委员联合创办的一本科技评论类杂志。该刊报道评价国内外创新性科学技术的发展趋势及其商业价值,介绍上海在建设全球领先科创中心进程中的制度成果、技术成果、创业成果,推动产学研密切协作,促进科技成果转化,服务经济转型发展。

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城市公共安全剖析与展望

2021-02-05 14:22:00

  发展智慧城市,其目标是用先进技术解决复杂的城市问题,实现城市和谐发展、城市宜居、城市高效运行、城市生态环境保护,建设一个可持续发展的城市。


  建设智慧城市刻不容缓

  提到智慧城市,很多人首先会想到生态、绿色、可持续,尤其是在欧洲。在中国,智慧城市往往与数字城市、智能城市联系在一起,更多的是强调技术和信息,特别是信息通信技术。我认为,智慧城市应以资讯科技应用为主线,利用信息技术,对政府、居民、地方工商界在城市服务与生活、城市环境与安全等方面的活动和需求进行感知、分析和智能响应,形成闭环反馈。智慧城市是一个复杂的耦合系统,其目的是建设信息便捷、更适合工作和生活的城市。因此,城市建设应该是朝着宜居城市的方向发展,这才叫真正的智慧城市。其中,新一代信息技术与创新2.0是智慧城市的两大基因。

  那么,为什么要建设智慧城市?一方面是为了适应工业化的快速发展,实现经济平稳健康发展,提高人民生活水平;另一方面是为了开发城市生活实验室模型,建设闭环城市系统。在城市发展过程中,生产和消费更加集中和扩大、更高的资源需求和生产率的提高等因素引发了不少社会问题,如环境污染、交通拥堵、能源危机,以及食品安全、网络安全等安全问题。此外,大量农村人口涌入城市,面临生活、就业、医疗、教育等问题,并因此引发城市公共安全问题、犯罪问题、医疗资源枯竭问题、教育资源枯竭问题等。这就有必要建设智慧城市应对这些问题,缓解城市人口不断增加带来的压力,从而保证城市居民有质量的生活。

  地理空间技术、物联网、互联网+、移动技术、大数据等能够为智慧城市的建设提供很好的技术支撑。用先进技术解决复杂的城市问题,实现城市和谐发展、城市宜居、城市高效运行、城市生态环境保护,建设一个可持续发展的城市,这正是发展智慧城市的目标(见图1)。


  智慧城市有四大特征。第一是数据融合,使用数字技术,进行信息处理,利用数字网络对地理、资源、环境、人口、经济、社会等进行管理。第二是资源优化,利用大数据技术,对城市功能进行分析与判断,对城市人口流动进行分析,对城市资源利用的合理性进行分析,从而对城市资源进行优化。第三是可持续发展,开发清洁能源,如风能、水能、太阳能、核能、生物质能等,创造循环经济,实现生态平衡。第四是以人为本,城市最终是服务于人的,正所谓“人民城市人民建,人民城市为人民”。

  智慧城市的两个显著好处是稳定和高效。衡量一个城市是否智慧有5个标准:科技发展水平、建设智慧程度、公共基础设施、智慧城市交通系统、城市宜居性。全球排名前五位的智慧城市分别是西班牙巴塞罗那、美国纽约、英国伦敦、法国尼斯和新加坡。这些城市在环境保护、社会稳定、交通秩序方面是首屈一指的。在我国,智慧城市是从2012年开始建设的,以创新推动智慧城市建设,以智慧产业为核心,以发展智能管理和服务为重点,以发展智能技术和基础设施为路径,以发展人文智慧和生活为目标。目前,北京、天津、上海、武汉、南京、杭州、广州、深圳等已经明确了智慧城市计划,正在建设当中。从地域分布来看,这些城市主要集中在长三角、珠三角、环渤海地区。总的来说,智慧城市的建设是一个渐进的过程。有些城市可能需要2年或3年的建设,而有些城市可能需要10年或更长时间的建设。

  提升城市公共安全预警防控能力

  智慧城市在建设过程中,如果公共安全事件频发,城市公共安全管理将面临严峻挑战。目前,城市公共安全主要有四大问题。一是社会安全问题,如刑事安全、恐怖袭击和社会动乱等。2019年,我国平均每万人的刑事犯罪发案量为13人。在美国,枪击事件在2019年已致36993人死亡,其中儿童有196人。二是事故灾难,如交通事故、公共设施事故等。全世界每年约有130万人因道路交通事故死亡,其中90%以上发生在低收入和中等收入国家,而这些国家的车辆数不足全世界的50%。三是自然灾害,如洪涝、地震和森林火灾等。2019年,我国自然灾害以洪涝、台风、干旱、地震、地质灾害为主。全年各种自然灾害共造成1.3亿人次受灾,909人死亡或失踪,12.6万间房屋倒塌,农作物受灾面积1925.69万公顷,直接经济损失3270.9亿元。四是公共卫生问题,如重大疾病,尤其是传染病的传播与危害等。在全球范围内,2019年自然灾害和人为灾害事件造成的经济损失为1460亿美元,其中自然灾害造成损失1370亿美元,人为灾害造成损失90亿美元。

  针对上述城市公共安全问题,推进智慧城市数字化建设,通过大数据、云计算、人工智能等手段进行现代化城市治理,提升城市公共安全预警防控能力。就社会安全问题而言,如美国明尼苏达州白人警察暴力执法导致非洲裔男子乔治?弗洛伊德死亡而引发多地骚乱和暴力冲突事件,可以利用安全监控预警系统,事前对人们的异常行为进行分析并预警,事后有效跟踪行为人。对于事故灾难,如频发的交通事故,可以利用交通安全预警系统,对交通安全进行预警。针对自然灾害,利用自然灾害预警系统,对山火、洪水、地震等进行监测,传递预警信息,提出紧急处理与避险的方案。就公共卫生而言,利用大数据分析,建立预测模型,分析针对预测模型产生影响的各类外界因素,针对预测结果建立公共卫生智能预警系统,使在公共卫生事件突发之前做好预防准备,有效降低其对城市运行的破坏程度。

  构建智慧城市公共安全管理平台

  未来,要实现城市的智能化、立体化、精准化治理,必须有效提升政府的城市治理水平。在不断提升城市治理水平的过程中,智慧社区、智慧园区和城市安全成为3个智慧化建设的重要应用场景。智慧社区是智慧城市建设的基本单元,是城市精细化治理的“最后一公里”。智慧园区是城市经济的重要载体,是智慧城市的特色功能区块和重要组成部分。城市安全是政府为城市中的居民、企业所提供的基本保障。

  公共安全管理是国家安全和社会稳定的基石,是经济和社会发展的重要条件,是人民安居乐业的基本保证。未来,应以移动互联网、物联网、云计算、大数据、地理信息系统(GIS)、网格化、监测预警等新一代信息技术为基础,构建智慧城市公共安全管理平台,为公共安全提供全方位、全过程的数据服务和应用支撑。在新型智慧城市标准体系基础上,应结合智慧城市公共安全管理特点,以公共安全数据治理、信息共享、应用设计、系统对接和业务协同及效能为目标,构建智慧城市公共安全管理体系。

  以跨摄像机多目标人员跟踪系统为例,这是基于视觉注意力的行人再识别特征提取。系统利用行人再识别图像的显著性特征来增强跨视域特征融合表示,构建行人属性特征和基于视觉注意力的显著性特征的级联模型,解决跨摄像机行人再识别的问题。系统采用多源异构对抗网络迁移学习模型,构建源域和目标域的生成对抗网络,对每个源域和目标域之间建立域分类器,以达到多属性联合跨域转换的目的,解决目标数据不足的问题,提高模型的鲁棒性。系统使用多重假设跟踪算法,建立跟踪假设生成树,结合时空关联因素,对跟踪假设生成树进行优化,达到高精度多目标跨摄像机人员追踪的目的。该系统的优势在于,基于跨视域特征融合方法的行人再识别,准确率为85%以上(比现有指标提高5%),基于多源异构迁移学习方法的行人再识别,准确率为85%以上(比现有指标提高10%),跨摄像机多目标人员跟踪,准确率为80%以上(比现有指标提高10%)。全自动的跨摄像机多人员跟踪和识别系统,适合城市内大范围区域的人员跟踪,可以克服摄像机拍摄角度、行人姿势、服饰变化等各种因素对跟踪精度带来的影响。针对目标数据不足以及新进入的跟踪目标等问题,系统更加稳健和鲁棒,可有效解决城市公共安全问题。

  万旺根,上海大学通信与信息工程学院教授、博士生导师,上海大学智慧城市研究院院长,曾担任上海大学教务处处长、国际事务处处长。

  文/万旺根

本文来自《张江科技评论》

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