随着数字经济的深入推进，尤其是国家大力推行新基建重大战略部署，数字化将重新定义城市的产业和空间形态，正带来新的变革和机遇。5G、大数据、云计算、区块链、人工智能、物联网等新一代信息技术迅猛发展，给城市发展带来巨大机遇的同时，也对城市基础设施建设提出了新的要求。2020年，住房和城乡建设部会同中央网信办等部门印发指导意见，推进基于数字化、网络化、智能化的新型城市基础设施建设(下称“新城建”)。在这种背景下，一方面城市经济正在从依靠规模经济发展方式向范围经济转变，并向生产力全要素深度渗透，产业、数字、人才、科创、资本和空间等创新要素进一步有机融合，并导入数字经济等创新要素，发生着动能转化；另一方面数字化也在向城市的全过程、全要素和全场景渗透:不仅涉及规划、建设、管理和产业运营的全过程数字化转型；同时数字化也将使得城市里的人、事、物和空间、生态等全要素实现在线化网络化连接；也将触发一系列的数字应用场景创新，无论从政府治理、社区管理、园区招商及人们的生活和出行模式都将发生颠覆性的变革。
本轮新型智慧城市有别于上一轮的“城市+信息化”，是一场全要素智慧城市变革。它是城市的数字化和数字化的城市的有机结合，更是以数字为驱动、以产业为动能、以现代农业为基础、以新型城镇化为载体的“新四化”的高度融合。需从顶层设计入手，通过战略、产业、空间规划的结合，将政府信用和市场信用相结合，建立结构化金融发展体系，并将城市地上和地下空间综合开发，包括三层结构：
基础设施是支撑城市经济社会运行的泛在服务载体，如果说过去的传统基础设施建设主要指‘铁公机’，包括铁路、公路、机场、港口、水利设施等建设项目，在我国经济发展过程中具有重要的基础作用。而新基建则主要指以5G、数据中心、人工智能、工业互联网、物联网为代表的新型基础设施，本质上是信息数字化的基础设施。
传统基建解决了物和人的连接，公路、机场的修建，给区域带来繁荣的商业。数字化新基建则解决数据的连接、交互和处理，5G、云计算、大数据、人工智能和量子计算等新技术，作为数字产业化和产业数字化的基础设施，将给产业升级带来更大的空间，推动形成新的产品服务、新的生产体系和新的商业模式。
同时，随着5G、大数据、云计算、区块链和人工智能的发展，物联网已进入一个新的发展阶段，传统的基础设施领域和新一代“数字基础设施”正在进行融合，基于IoT及传感器设备互联、人与物互联系、物与物互联，传统基础设施的每个“构件”、部品都可以和实现互联和互为感知，正在形成信息物理融合的基础设施系统。
1、数字新基建：即新一代信息基础设施，比如，以5G、物联网、工业互联网、卫星互联网为代表的通信网络基础设施，以人工智能、云计算、区块链等为代表的新技术基础设施，以数据中心、智能计算中心为代表的算力基础设施；
2、融合基础设施：智慧城市建设需要加大5G、大数据、云计算、物联网、移动互联网、人工智能等“新基建”的建设，通过统一规划、统一管理、统一实施打破传统智慧城市的“信息烟囱”、“数据孤岛”；并对传统基础设施进行智能化升级，促进新旧基础设施的高效连接、不断融合、叠加，为城市未来经济发展提供高经济性、高可用性、高可靠性的基础支撑。
应用CIM及大数据、云计算、物联网、传感设备等技术和传统的市政设施融合形成融合基建，搭建新城建体系。如：智慧管廊、数字城市管网、数字桥梁、智慧交通。并运用大数据、云计算、区块链、人工智能等前沿技术，基于IoT及传感器设备互联,实现市政环卫基础设施的每个“构件”、部品都可以实现互联和互为感知，建立虚拟与物理一体化的全面感知网络和基础设施系统。构建统一的CIM空间信息模型，积累市政环卫设施的大数据，形成智慧城市运营平台，构建各种惠民智慧服务:
3、生态基础设施：是深入打好污染防治攻坚战、改善生态环境质量，完善现代环境治理体系的重要支撑。主要包括：生态环境保护、生态治理、海绵城市、矿山治理、园区废水处理、河湖缓冲带建设、数字岩土工程、 “生态岛”试验区建设、生物多样性观测体系建设、农田退水与地表径流净化工程，并结合数字技术形成建成的陆海统筹、天地一体、上下协同、信息共享的生态环境监测监控网络。
4、能源基础设施：能源基础设施是城市和区域发展的能源保障体系支撑，主要包括：区域能源体系及光伏、风电、储能设备、特高压电网等新一代能源基础设施。
5、创新基础设施：主要指支撑科学研究、技术开发、产品研制的具有公益属性的基础设施，比如，重大科技基础设施、科教基础设施、产业技术创新基础设施等。
6、社会基础设施：主要为人们提供社会性公共服务的健康医疗、教育设施、文体场馆、体育设施等。
数字技术正在解构一个旧世界，建立一个新世界，即一个数字孪生世界。并通过“数字基座”实现物理世界与数字孪生世界的相互映射、实时交互、高效协同。
可以通过BIM+3DGIS+IOT+大数据等技术构建时空一体化云平台，形成对天地空一体化的全息信息数据、城市全过程、全场景、全参与方的数据，及地理信息数据、规划数据、运营管理数据、产业数据、生态环境能源数据等数据、人的行为数字轨迹等集成，形成“城市数字孪生模型”。数字虚体与物理实体实现相互映射，就变成了一个赋能城市（园区）的规划、建设、管理等全生命周期的“城市数字基座”，是物理世界与数字世界的连接器，主要包括：
1）美丽健康产业育城中心：主要包括：创新设计平台、数字协同平台、科创平台、产业教育平台、金融创新平台组成的产业育城运营平台IEOP，是推动区域产业协同创新发展的孵化器、连接器和加速器。同时还可以结合不同地区的具体情况，增加产业大脑、数字社区、数字商业等系列子平台。
2）建设产业育城中心：主要是基于时空信息化平台和“数字孪生数据模型”，形成规建管一体化平台，实现城市的规划、建设、运营一体化管理和数据贯通。
3）数字生态（EIM）中心：运用先进的物联网、云计算、大数据、移动互联和空间信息等先进技术与理念，依托“生态云”平台，通过环境物联网系统动态融合一个区域的GIS地理信息数据、水质、土壤、气体、声、风等多个环境要数据素，形成数字生态孪生模型。构建“数字孪生”的生态体系和“孪生管理治理体系”——通过“数字孪生”的环境影响模拟、网点监测、综合分析诊断和控制，全面提高生态资源的资源配置效率和运转状态。构建生态环境大数据库，建设河长制信息化管理系统、水资源监测平台、基础设施信息化监测平台、湿地公园生态环境、分布式能源管理系统的信息化系统。通过环境监测物联网系统，形成线上数字化治理和监控系统和线下生态治理系统建设的“实时在线、泛在连接、虚实互联”。
围绕城市发展的全生命周期，全要要素智慧主要包括以下几方面智慧应用：
1）城市数字体检。按照“发挥优势、补齐短板、治理问题”的总体思路，“从满意度调查、指标设计、指标计算分析，到把脉城市特征、短板与问题，提出措施建议，实施动态监测”的体检工作机制，根据生态环境、产业发展、社会包容度、城市活力等多个纬度对，城市进行诊断，推动城市更新。并打造城市宜居指数平台、城市安全韧性评估、城市交通便捷监测、城市创新发展评估等系列数字化诊断。
2）智慧规划。通过大数据分析，系统的分析城市的产业和区域发展情况进行智能诊断，并基于可视化的规划一张图辅助模型系统，实现多种规划协同编制、跨部门数据实时共享，真正实现多规合一。并对城市和园区的土地资源、生态资源、空间利用进行智能匹配分析，让城市更集约发展。还可通过对水文地理、气候环境、建设项目、市政工程等城市数据的集成计算，实现针对城市发展、市政、交通、公共服务等关键决策领域资源的智能动态规划。协助城市管理者更直观与全面地对比城市设计方案，更好地做出城市规划决策。服务于城市规划、建设、运营全生命周期，为城市综合指挥中心各部门提供一张在线的蓝图，为后续城市建设提供支持 。
3）智慧产业发展：一是导入创意设计、职业教育、科技创新、供应链金融、数字化工厂等新产业要素，形成以服务“专精特新”中小企业的数字产业育城平台。构建产业链上中下大中小企业为代表的产业生态，与以政产学研金介用为代表的创新生态实现协同演进与闭环发展。推动特色产业信息化、数字化、网络化、智能化融合发展，通过全过程溯源、检验检测、品牌认证、数字供应链、5G场景应用等，实现垂直产业场景化应用创新，从而推动产业园区整体数字化转型。二是基于产业大脑，推进产业上下游资源共享和业务协同，提升园区和企业内部数字化水平：内置产业链鱼骨图、供应链关系图、产业空间秩序图等可视化图形功能，让园区决策者一目了然纵览全局；并提供产业运行监测、风险处置、供需对接、产业链评价、精准招商、人才招引和合作服务等应用工具，帮助园区管理者更高效的管理和运营园区。并提供了园区运营服务一张图：汇总显示园区招商、运营、高新技术企业、知识产权、就业、税收等核心数据。
4）智慧建设运营。打造设计生产协同平台、数字工程建设平台、智慧项目管理平台和数字化全过程咨询，围绕工程项目的全寿命周期，打造数字工程建设。系列的数字化平台打通建筑工程的“各业务孤岛”，采用集成技术，打造高品质建设工程。搭建区域维度的多项目管理平台，实现对重大建设工程项目从设计图纸审查、建造过程监督和竣工交付的全生命周期管理，全面提升城市的工程项目管理质量。搭建建筑产业互联网平台，通过数字协同设计、集中采购、智慧施工，建设高质量的城市空间。并围绕城市的基础设施，打造智慧管网建管平台、智慧交通运营平台、智慧安防运营平台，构筑城市数字化基础设施，实现规建管业务集成、数据集成，支持城市可视化、可模拟和可分析的建设管理。通过BIM+3DGIS+IOT等技术构建的时空一体化云平台，叠加、集成和融合城市和园区的地理信息数据、区域能源数据、生态环境数据及水、电、交通、综合管廊设施运行状况数据，形成城市的全要素的“数据中台”，赋能智慧交通、智慧能源、智慧应急和智慧管廊建设，提升城市的运行效率；创新智慧物业、数字社区、智慧停车场、智慧楼宇等应用场景，为居民提供现代化智能化生活环境。
5）绿色运营平台。打造城市绿色运营平台主要包括以下几方面：
一是打造绿色生态运营：以环境保护与生态治理为核心，导入生态林种植、土壤复垦、矿山修复、流域治理、湿地生态综合开发等项目，建设生态城市治理服务中心。并围绕绿色产品、绿色资产、生态项目的评估与交易，打造生态产品监测中心、生态产品核算中心、绿色生态评价中心、生态产品交易中心、绿色平台运营中心等绿色资产运营服务平台，引入行业公共服务机构和交易机构，以数字化手段推动绿色资产运营总部经济、平台经济构建；
二是推动城市能碳运营。依托AIoT技术，构建智慧区域能源系统，以数字科技创新驱动能源的生产、传输、消费清洁化和低碳化。围绕企业、建筑、园区和城市等不同层次的综合能源需求，从“全生寿命周期”实现节能减排与能效提升，通过绿色企业、绿色建设工程、智慧低碳社区、零碳园区、形成绿色低碳发展生态，打造成为城市的双碳科技运营中枢。并通过建设低碳云账户平台，利用能耗在线采集系统，实时在线采集产业园区、医院学校、大型公建及交通、农业等各类能耗数据，形成企业能源消费种类、消费量的精准画像，并从能源消费推算企业碳排放，实现 碳排放的全过程数字化管理，建立重点行业碳指数，形成“降碳、节能”标准，行业对标，按照“红、黄、蓝、绿”精准管控。在县域成立低碳工业云账户数据中心，形成低碳县域驾驶舱。
三是建设绿色低碳/零碳园区。对城市重点园区做用能设计，设备新建新增，优化用能结构，对能源的输入输出进行监测、三联供、建能源岛，达到区域能源的调节，探索推广零碳排放区建设模式。搭建能效服务子平台、虚拟电厂子平台、需求响应子平台、专业运维子平台、能效评估子平台、储能用能子平台，并形成园区内企业能源消费种类、消费量的精准画像，并从能源消费推算企业碳排放，实现 碳排放的全过程数字化管理，建立重点行业碳指数，形成“降碳、节能”标准，行业对标，按照“红、黄、蓝、绿”精准管控。并打造“能碳双控”管理平台实时盘查企业全价值链碳排放数据，打通各项数据申报，持续跟踪自身能耗及节能项目，一键采购绿电、绿证，连接碳市场，并结合能源管理降耗减碳，实现碳中和闭环。
总之，全要素智慧城市系统解决方案是贯穿城市发展的全生命周期，聚集产业+金融+科技+人才+信息+交通+生态+土地等全要素，并从智慧空间、数字平台、智慧建设管理、智慧城市运营、智慧产业等多维度实现智慧城市建设落地，最终增强智慧城市自我造血机能和实现智慧城市的可持续发展。
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