数字化转型工作室 2024-06-21
依托新兴数智技术提升城市治理能力和公共服务水平，既是湖北省城市数字公共基础设施建设由点及面铺开的前提背景，也为各地区推实该项建设设定了明确实现目标。以此为背景，本文通过介绍城市数字公共基础设施理论概念内涵及整体发展背景，分析鄂州市具体建设实践经验，提炼建设意义与潜在应用场景，并给出简要未来发展建议，系统性论述城市数字公共基础设施建设的基础性与战略重要性，以期为“数化湖北”建设不断夯实理论支撑，并描绘切实可行的实践路径。
[关键词]：城市数字公共基础设施、CIM平台、一标三实、编码赋码
城市数字公共基础设施建设的背景涉及经济发展、技术进步、治理需求等多个层面。随着经济社会不断发展，提供更加智能化的城市治理能力、更好的公共服务供给成为各城市提高竞争力的重要途径，通过此举可更好的吸引投资和人才，促进社会经济繁荣；而以大数据、人工智能、物联网和5G通信技术为代表的新型信息技术的创新突破，在为城市数字化建设提供了技术支撑的同时，更有力保障了公共基础数据的有效汇集利用；同时，城市化进程的加速、社会经济的持续繁荣，必然带来城市治理复杂性挑战的激增，城市数字公共基础设施建设成果所带来的新型治理模式和工具，可为城市管理者提供数据驱动的决策支持，有效增强城市治理的科学化、精细化水平。
当前，湖北省各地市、自治州围绕城市数字公共基础设施建设重点，开展了系统性、集中性建设，取得了显著的阶段性工程成果。然而，在这一全面而创新的城市数字化建设实践中，依然存在一些值得系统分析并提炼总结的理论问题。针对此，本文将逐步深入探讨以下三个核心议题：(1) 围绕城市数字公共基础设施概念，介绍重点工作任务及回顾建设发展历程（第二章与第三章）；(2) 分析鄂州市城市数字公共基础设施建设，对城市信息化发展现有体系的改进路径与方法（第四章）；(3) 以鄂州市城市数字公共基础设施建设为例，剖析建设成果实际意义并展望未来潜在应用场景（第五章与第六章）。本文旨在通过解构理论内涵和具体工程建设经验，系统性论述城市数字公共基础设施建设的基础性和战略重要性，为“数化湖北”建设不断夯实理论支撑，并描绘切实可行的实践路径。
城市数字公共基础设施是充分运用新一代信息技术，基于统一编码与时空定位，以城市信息模型（CIM）为空间架构、以城市物联感知主要动态数据来源、以云网融合的信息通信技术（ICT）基础设施为支撑、以人工智能算法驱动、以城市操作系统为统筹而构建的数字城市公共性、集约性基础设施[1]。其概念定义较为细致地约定了城市数字公共基础设施的底层基础、数据来源、技术支撑以及功能作用。
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图1 城市数字公共基础设施重点工作任务
围绕城市数字公共基础设施定义内涵并按照省建设试点工作领导小组工作安排，数字公共基础设施建设囊括九大工作任务(如图1所示)。其中，由于构建万物标识体系、数字公共底座及相关标准体系的基础性作用，三项建设被置于当前阶段下数字公共基础设施建设的核心地位。按照建设内容功能定位划分，建设内容可被归为：建设标准规范、硬件基础设施、数字公共底座、场景应用等四大部分。其中建设标准规范实现对整体建设内容的宏观指引，硬件基础设施建设包含对数字公共底座建设以及具体场景应用建设的功能支撑，数字公共底座完成目标场景的数字孪生建设、基础设施及地理实体的编码赋码以及多源异构数据的汇聚管理等功能。
湖北省发布系列战略规划、指导意见与实施方案，在确立新型基础设施建设的领导机制、建设内容、远景目标及支撑举措的同时，更为当前城市数字公共基础设施建设的顺利推进夯实了基础条件。2022年10月湖北省成立城市数字公共基础设施建设试点工作领导小组。此后，各主要地市先后印发建设试点工作方案(如表1[1–5]所示)，初步明晰了城市数字公共基础设施的建设架构、重点与具体路径。依托前期数字公共基础设施试点建设经验积累，2023年7月以来，由省住房和城乡建设厅、省公安厅提出，并联合省市场监督管理局发布了《城市数字公共基础设施标准体系总体框架规范》《城市数字公共基础设施统一识别代码编码标准》等五项地方标准(如表1所示)。这五项地方标准的发布进一步规范了湖北省推进城市数字公共基础设施建设的整体架构、建设核心与技术目标。
2024年4月，《城市数字公共基础设施统一识别代码和编码规则》在经省住房和城乡建设厅组织提炼成为湖北省地方标准后，进一步上升为国家行业标准。该项标准规范了城市各类实体对象的统一识别代码编码规则，建立了一套兼容既有编码管理规则的基础信息标准化管理体系。该项标准的发布与实行将进一步促进更大区域内万物互联体系的建立。
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表1城市数字公共基础设施建设相关指导文件概览
5.1 总体架构
鄂州市作为全省建设试点城市之一，其信息基础设施建设较为薄弱，各相关类型信息系统建设仍处于起步阶段，各行业部门“数据分散”“治理不足”“应用低效”等问题，鄂州市数字公共基础设施项目，设计了四横三纵的整体架构(如图2所示)，实现对“2+3+9+N”功能平台建设的支撑。其中，“2”为政务云与公安云平台建设；“3”为公共数据服务、时空大数据服务与基础设施数据服务建设；“9”为城市信息模型平台(下文简称CIM平台)、“一标三实”(即标准地址、实有人口、实有房屋、实有单位，下文简称“一标三实”)管理模块、编码赋码模块、公共数据开放平台等九大基础功能模块建设；“N”为落地多个具体场景应用。建设架构设计中，基础设施层(IaaS)建设将完成支撑数字公共底座、新型算力设施、物联网感知设施等建设的软硬件升级改造，数据实施层(DaaS)将完成支撑数字公共基础设施万物标识体系、数字公共底座高效运行的数据服务建设，基础平台层(PaaS)将实现包括CIM平台、编码赋码平台、“一标三实”管理平台等数字公共基础设施核心平台的完善建设，行业应用层(SaaS)将依托数字公共基础设施建设基础，围绕鄂州发展实际情况与需求，在数字经济、数字政府与数字社会三大领域内构建物流交通运管平台、政务服务一张图、公共安全一张图等多级多类应用体系。
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图2 鄂州市城市数字公共基础设施建设架构
5.2 核心功能模块
由于万物标识体系及数字公共底座的构建，将为城市数字公共基础设施建设海量多源异构数据治理、具体行业应用体系化标准化建设及未来潜在功能扩展夯实基础，两项工作任务为当下鄂州市建设的聚焦重点。图2中，CIM平台、“一标三实”管理模块、编码赋码模块与大数据能力模块的建设支撑了两大核心建设任务。
5.2.1 CIM平台
CIM平台将从建设城市数字模型空间架构角度，构建城市数字公共基础设施的底座平台。该平台向下完成多源异构数据的统一接入、管理与分析，并实现对编码赋码、“一标三实”等核心功能模块的承载；向上将对应用体系、产业生态建设提供数据支撑及功能服务。具体来说，CIM平台将通过对二三维空间数据、“一标三实”数据、物联感知数据、公共基础设施数据、视频监控数据等数据的汇聚，并综合应用数字公共基础建设打造的云计算、大数据、人工智能等先进技术能力，实现数据的高效管理、查询、可视化及挖掘分析的功能集成。CIM平台的完善建设将可直接承载多数字发展领域“一张图”应用，确保数字公共基础设施建设的实用性与生命力。
5.2.2 “一标三实”管理模块
“一标三实”管理模块将围绕标准地址、实有人口、实有房屋、实有单位相关数据全生命周期治理，进行子功能模块新建及相关业务部门系统打通与改扩建。该功能模块将聚焦统一标准地址源头生产、数据治理、地址库管理、看板分析、考核评价，以及“三实”数据管理、服务提供、核实采集各项功能，构建“一标三实”综合管理体系。通过该模块建设，将更好地掌握鄂州市社会经济运行状况，并有力支撑资源分配布置、城市治安管理、应急救灾等具体应用建设。
5.2.3 编码赋码功能模块
编码赋码功能模块将结合国家、省、市及行业标准规范，对鄂州市城市地理实体、城市物理实体、城市信息实体等城市实体要素进行统一编码。该功能模块将围绕万物码编码赋码、行业码编码赋码、北斗码编码赋码三大功能进行建设。力图通过北斗码编码赋码，实现基础设施的时空定位与高效索引；通过行业码编码赋码，实现相应基础设施数据在对应行业内部的管理与应用；通过万物编码赋码，在实现“一码通用”与行业码二元映射的前提下，进行多行业平台数据关联与跨行业基础设施数据统一编码全生命周期管理。
5.2.4 大数据能力功能模块
大数据能力功能模块将承担：数据汇聚与治理、数据共享与分发、数据回流三大功能。其中，该平台将对政务、交通、人员户口、企业营商、城市管理等海量多源异构数据进行汇聚及治理，并依托先进算力平台、大数据管理技术，人工智能算法等，在支撑其他核心平台及功能模块高效运行基础上，实现数据服务在鄂州市各委、办、局及相关企事业单位的共享与分发，支撑社会经济运行决策等具体分析应用。同时，按照城市数字公共基础设施建设要求，大数据能力模块也将设计二三维地理信息数据、“一标三实”等核心数据的市省回流机制，为湖北省内数字公共基础设施省、市、县、乡、村五级完整建设奠定基础。
6.1 数字中国建设的湖北工程实践
鄂州及湖北省内其他城市开展的数字公共基础设施建设是一条夯实数字中国战略布局的实践探索之路。与早期分散、各自为政、重复建设的各类型信息化建设相比，在省专班工作领导小组的带领下，当前的鄂州市具体工程建设有着更为清晰的建设内容，更为聚焦的建设目标。即依托城市基础信息标准化工程思路，通过进行信息化、数字化集约统筹建设，推动城市治理体系、治理能力现代化。这一特征直接落实于CIM平台建构，“一标三实”管理、编码赋码等核心功能集成方面，更体现在其背后汇聚治理各类型数据、整合现有业务工作流线、打通业务部门信息壁垒、新建统一底座平台的实际工程逻辑中。依赖于统一识别代码、北斗网格码、标准地址等一系列基础信息标准化建设内容，最终实现不同业务部门基础设施数据、政务数据、视频感知数据、物联感知数据、二三维时空数据等的体系化管理，为具体数字化、网络化、智能化社会治理应用建设打下坚实基础。
6.2 “数化湖北”建设的重要组成部分
鄂州及湖北省内其他城市开展的数字公共基础设施建设构建了“数化湖北”的基础体系。当下，数字公共基础设施围绕CIM平台建设，构建了公共数字底座，并深度融合“一标三实”与万物编码赋码，集成数字基础设施管理，进行统一接口、统一界面建设，逐步完成搭建城市操作系统。依赖于不断推进的应用体系化标准化建设，多类型广覆盖的应用系统将在实现对接改造的基础上，完成与公共数字底座的深度整合，进一步为湖北省“治理、生活、经济”三大领域数化转型提供有力支撑。具体的，当下建设场景中，聚焦治理数字化领域，CIM平台、编码赋码建设等实现了对城市实体和社会主体的数字孪生，为统筹城市管理、优化公共服务奠定了坚实基础。在生活数字化领域内，“一标三实”体系的完善建设有助于构建智慧社区、智能教育等民生应用场景。在经济数字化领域内，通过挖掘、开放、交易当下数据资源体系标准化建设相关成果，可为产业链的数字化转型和新兴产业培育注入新的动能。
6.3 省内中小城市及县域乡村建设示范
与武汉市、宜昌市等湖北省内其他早期试点建设城市相比，整体来看，鄂州市的经济社会总体规模较小、信息化建设基础水平薄弱、相关人才储备较少。围绕这一现状开展的信息化建设，既构成了湖北省数字公共基础设施工程的重要拼图，也从组织、建设、运营模式角度，为同等规模、相近发展程度城市进行了实际示范。其证明了沿袭已有建设经验、科学顶层规划、高效工程组织，中小型城市及县域乡村可对信息化建设水平欠佳的局面进行快速改善，甚至凭借“小而精”的城市乡村结构，依赖具体特色应用建设、更好的基础数据质量、更高的核心数据更新频度等特点，实现数字公共基础设施建设对社会治理体系、治理能力现代化的更好辅助。
当下湖北省内开展的数字公共基础设施建设工程，聚焦于CIM平台、“一标三实”平台、编码赋码平台三大数字公共底座的搭建，从当下市场层面需求及未来前景展望出发，这些城市基础信息标准化建设任务，拥有大量直接及潜在的应用场景。
7.1 CIM平台建设应用场景
随着城市化进程的加速，城市管理者将面临越来越复杂的管理挑战，这种新局面催生了市场层面对新型城市管理工具的海量需求。CIM平台作为一种先进的数字工具，可对多源、异构、海量城市数据进行综合承载，并基于GIS、BIM等平台技术、人工智能、空间分析等应用算法，满足特定场景下城市治理需求，提高城市治理效率和精度。
作为数字公共基础设施建设的核心工程，CIM底座的完善建设对包括[6–8]：(1) 城市交通治理领域、(2) 城市规划、建筑与景观设计领域、(3) 城市应急管理领域、(4) 城市“双碳”工程管理领域、(5) 城市实体部件运维管理领域、(6) 城市土地管理领域，在内的多个具体市场应用场景建设至关重要。
例如，在城市交通治理领域，依托CIM平台的建设，可对城市交通流动进行实时模拟，预测交通拥堵和事故，进而优化交通信号灯控制和路线规划，实现更高效、更安全的交通系统。在城市规划、建筑与景观设计领域，通过CIM平台建设，可实现精确的设计场景模拟和复杂空间分析，这使设计人员能够在实际施工前详细评估设计方案的可行性和潜在影响。这不仅加快了决策过程，还有助于避免成本高昂的设计错误。
CIM底座平台建设的不断推进，既保障了围绕“一标三实”“编码赋码”建设，以及正在开展的社会治理工作的顺利进行，也是多个关键市场应用场景驱动的合理结果。可以总结为，基于“云边端”计算、物联网以及人工智能等新一代信息技术、并通过与多源异构、复杂城市数据挂接，完善的CIM底座平台建设将为不同应用场景下城市“运管服”市场带来巨变。
7.2 统一编码体系及标准地址应用场景
CIM平台本质是通过构建城市数字孪生系统，实现对具体数字化应用场景的承载。建设“万物”统一编码体系，则为各类型孪生化地理实体，赋予唯一“身份证”，以便在其数字化生命周期内进行统一管理与应用。而标准地址体系的建立，则完成了孪生化地理实体与现实世界的耦合链接，保障了现实世界具体应用的落地实施。二者的体系化建设，不仅关乎城市日常运营的高效性，更是对紧急、复杂社会治理事件做到快速应急响应的坚实基础。
总的来说，二者的完善建设在包括但不限于[9]：(1) 提升城市治理效率、(2) 促进城市巨系统数据整合、(3) 优化地址驱动业务运行，三个宏观应用场景中具有不可估量的价值。
在城市治理宏观场景下，标准地址的建立和应用可以显著提高城市综合治理效率。例如，在应急响应、市政设施维护、城市规划、环境监测、商业服务等具体市场应用场景中，通过与“三实”数据进行准确挂接，准确的地址信息可以推进对目标事件、问题源头及复杂程度的快速定位、定性，帮助各政府部门以及不同社会主体间高效协作，这无疑优化了围绕“一网通办”“一网统管”“一网协同”建立的城市数字化治理逻辑，促进了复杂社会事件的高效扭转。
同样，在不断推进新型智慧城市建设过程中，政府、社区、社会组织以及居民之间的数据共享与整合重要性不言而喻。统一编码及标准地址体系建设，可以作为连接各类城市数据的“关键锁扣”。这一信息“锁扣”在提高各类数据可用性的同时，确保了各类关键数据作为数据要素的核心社会价值。
而在地址驱动业务场景中，高效准确的地名地址信息是海量“互联网+”业务成功的关键。例如，依托标准地址、统一编码赋码建设，能够确保货物快速、准确地送达目的地，减少配送错误和延误，提升整个供应链运行效率。
7.3 “三实”数据建设应用场景
在当前社会治理和服务体系中，“三实”信息的准确性和实时性对于理解城市动态、优化资源配置、提升公共服务水平具有至关重要的作用。通过推进“一标”与“三实”深度挂接，“三实”数据作为基础数据要素，将在具体城市社会经济应用场景中发挥巨大作用。
“三实”数据建设的潜在应用场景可被总结至三个方面[10,11]：(1) 公共安全提升；(2) 社会经济发展分析；(3) 商业场景挖掘。
在公共安全提升宏观场景中，通过对“三实”与“一标”数据进行准确挂接，可以快速掌握各类公共安全事件影响波及范围，为包括：治安管控、公共卫生事件防控、自然灾害应急、群体事件处理等，提供准确科学的辅助决策。
在社会经济发展分析领域中，“三实”数据的准确性直接影响到与人口、单位、房屋等基础信息相关的社会经济发展规划。例如，在“五级三类”国土空间规划体系中，基于“三实”数据，城市规划人员可以更精确地评估城市发展需求和潜力，指导城市空间布局和公共资源配置，提升城市居民的生活质量和幸福感。
“三实”数据同样为理解城市内部的经济活动提供了关键视角。透过这些精确的社会经济属性数据，企业可以更好地识别经济发展的空间分布特征。例如，在包括：房地产、金融、餐饮以及休闲消费在内的商业领域中，实有人口、实有单位数据对企业业务布局至关重要。依托算法分析加持，经营主体可对具体高需求商业场景进行准确识别，助力特定商业模式更好落地。
8.1 聚焦新型数智技术与城市数字公共基础设施建设的进一步结合
当前，人工智能、云边计算、物联网等前沿数智技术正以前所未有的速度迭代更新，这为基于城市数字公共基础设施建设已有成果，在更大范围、更深层面实现更多社会治理目标带来可能。聚焦前沿数智技术发展趋势，紧密结合前沿数智技术创新成果，将成为未来城市数字公共基础设施建设应把握的重点方向。
结合现有建设经验成果，具体而言，后续可关注以下典型层面技术结合方向：
(1)可进一步聚焦先进硬件算力技术及人工智能大模型领域发展成果。以此实现对城市海量多源异构数据的高效分析处理，挖掘隐藏规律，优化城市治理智能化水平。例如，可关注图神经网络、时空注意力机制等前沿算法发展[12]，优化具体城市治理场景中，对治理单元行为状态预测的准确度，强化城市数字公共基础设施建设成果的城市精确治理能力。
(2)可进一步聚焦城市数字孪生、空间计算领域相关技术发展。以此构建更为先进的城市空间数据采集、处理、显示与交互技术体系，呈现更为精细化城市数字孪生体，实现现实与虚拟城市要素的同步双向映射，丰富城市数字服务内涵。例如，可关注神经辐射场、3D高斯泼溅等相关技术发展[13,14]，进行城市实景三维多时相快速建模，真正通过城市数字模型建设成果实现大范围城市地理实体变化监测。
(3) 可进一步挖掘北斗卫星导航定位技术与城市数字公共基础设施建设的结合潜力。以此充分利用城市数字公共基础设施视频、物联网等软硬件建设成果，构建立体化、可视化的实时城市运行大数据分析体系，实现对城市人流、物流态势的动态感知与预判，为城市交通运输、安全应急等具体应用领域提供有力支撑。
8.2 关注城市数字公共基础设施长期生命力建设
当下，湖北省内各地市州在项目建设层面取得了长足进展，积累了宝贵经验，但就如何保障数字公共基础设施工程的长期生命力，这一关键命题仍处于深化探索阶段。
而与此同时，依托现阶段工作重点，以“一标三实”数据、视频感知数据为代表的高价值数据已得到了较充分治理。基于具体工程建设所构建的新型算力设施、先进大模型智能算法，这类数据在当前社会治理和服务体系中，可帮助掌握城市真实发展状态，进行预测推演，进而在优化城市资源配置、提升公共服务水平、促进经济发展等多个核心场景中发挥巨大作用。故对此次信息化建设所形成的数据汇聚成果、软硬件设施基础、社会治理经验进行良好承接，亦具有重要社会意义及较高经济价值。
以此为背景，政府与市场两侧均应探索具体实践路径 、建构相关体制机制，保障各地市州城市数字公共基础设施建设的长期生命力。以政府侧为主体切入，各级政府可探索承接已有建设基础，确保城市运行中心等智能运管中心高效运行的具体实施路径。即以应用体系化、标准化思路为基础，在推进多领域数据、资源深度集成的同时，形成公共治理应用建设的集约化与智能化，推动综合指挥决策枢纽长久高效运行，保障数字公共基础设施工程的历久弥新。以市场侧为主体切入，以“三实”数据为代表的高价值数据已表现出其作为数据要素推进生产力发展的突出能力。因此聚焦市场化配置布局，在充分考量汇聚治理数据的高价值、高质量、高敏感特点前提下，聚焦采集、开放、交易、使用、保护等环节，建构全生命周期数据要素交易流通体制机制，确保核心数据要素通过开放、共享、交易三种流通模式产生价值[15]，可成为确保城市数字公共基础设施建设长久生命力的另一关键途径。
8.3 强化城市数字公共基础设施建设对新型城镇化的支撑作用
武汉、襄阳、宜昌、鄂州等城市开展的城市数字公共基础设施建设，缘起于住房和城乡建设部新型城市基础设施建设试点。这更意味着，城市数字公共基础设施的建设好坏与否、质量如何，对支撑以县城为重要载体的新型城镇化建设至关重要。探索出一条与县域场景相适应，省、市、县三级协调的城市数字公共基础设施建运路径，可成为当下新型城镇化工作的重要抓手。
另一方面，当前我国人口总量增长放缓趋势明显，一些人口量预测模型对我国总人口的宏观下降趋势给出了明确预警信息。总人口数量的下滑，将不可避免地形成“收缩城市”[16]现象的扩大化，部分小型城镇自然消融似乎难以避免。如何在面临这一宏观挑战时，继续推实新型城镇化建设，亟需深入探索。
针对这些情况，数字公共基础设施建设应考虑县域城镇村未来发展特点、风险，采取盘活社会资本、联合都市圈城市群内大型信息化建设公司等创新商业运营模式，并尝试通过综合运用各类新型数字化技术，对省、市、县三级框架下具有协调特征的数字公共基础设施建运方案进行实践探索，进一步推动数字公共基础设施工程协同持续运营。以此弥合县域场景内，当下以及未来可能遭遇的城乡发展二元差距，发挥数字公共基础设施建设在促进城乡经济协调发展、公共服务均等普惠、生态共生共治等领域的功能作用，实现对新型城镇化建设的有力支撑。
本文通过介绍城市数字公共基础设施理论概念内涵及发展背景，分析鄂州市建设实践经验，提炼建设意义与潜在应用场景，并给出未来发展简要建议，系统性阐述城市数字公共基础设施建设的基础性与重要性。城市数字公共基础设施建设作为一项区域性系统建设工程，探索出了一条围绕城市基础信息标准化建设，形成“书同文、车同轨”成果，进而夯实“数化湖北”建设基础的实践道路。但摆在各地市州面前仍有推进应用体系化、标准化建设，建构核心数据要素全生命周期流通交易机制等一系列需要持续维护、长期运营的关键工作。相信通过不断深化实践与总结提炼，城市数字公共基础设施建设定能形成可移植、可借鉴的湖北经验，构筑起实现中国式现代化的核心驱动力量。
来源：湖北数创院
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